Autores
Couto, N.A.F. (IFPA) ; Cancio, A.K.C. (UFOPA) ; Almeida, A.L. (UFOPA) ; Lima, A.K.O. (UNB) ; da Luz, P.T.S. (IFPA) ; Costa, M.L. (UFPA) ; Figueira, B.A.M. (UFOPA)
Resumo
Neste trabalho, zeólita com estrutura Na-cancrinita foi sintetizada por fusão
alcalina seguido de tratamento hidrotermal, empregando-se uma fonte abundante e
natural da Amazônia: argila de bauxita da Amazônia. A caracterização dos produtos
envolvidos no trabalho foi feita por DRX, IV-FTIR e MEV e mostrou que o material
de partida composto por hematita, quartzo e caulinita pode ser convertido com
sucesso em Na-cancrinita com boa cristalinidade e morfologia em espiculas.
Palavras chaves
Amazônia; Argila de bauxita; Na-cancrinita
Introdução
A argila de bauxita da Amazonia é um material presente em minas lavráveis na
Amazonia, rica em caulinita, com a possível presença de fases de oxi-hidroxidos
de Fe, Al e Ti (Negrão, Costa e Poellmann, 2021; Angelica et al, 2018). Devido a
essa composição mineral seu emprego como material de partida de baixo custo na
produção de materiais zeoliticos e lamelares como zeólita 13 X, SAPO-44, zeólita
A e hidróxido duplo lamelar tem sido proposta (Ma et al., 2014; Qiang et al,
2019; Melo et al, 2019; Zhang, Wang e Wang, 2020). Neste trabalho, apresenta-se
os resultados de síntese e caracterização de transformação de argila de bauxita
em zeólita estruturada em Na-cancrinita. Esta fase zeolitica é um tectosilicato
do grupo dos feldspatóides que forma uma série de solução sólida com a
vishnevita em composições intermediárias denominadas cancrinita sulfática e
vishnevita carbonática. Estruturalmente os minerais cancrinita-vishnevita
consistem em anéis paralelos de 6 membros de tetraedros alternados de AlO4 e
SiO4, ligados lateralmente e acima uns dos outros para formar uma estrutura
tridimensional do tipo gaiola com composição SiAlO4, conhecida como gaiola de
cancrinita (Deng et al., 2006). As rotas comumente empregadas para a obtenção de
cancrinita sintética baseia-se na conversão hidrotermal alcalina de matérias-
primas como a cinza volante, cinza da casca de arroz, resíduos de cana de açúcar
e caulinita, por serem compostos majoritariamente de alumínio e silício. A
conversão de materiais sílico-aluminosos em zeólitas ocorre por meio da ativação
alcalina utilizando hidróxido de sódio(NaOH), essa metodologia de obtenção
tem como uma das principais características o baixo custo, tornando
viável a sua produção em larga escala (Esaifan et al., 2019; MEDEIROS et
al.,2017
Material e métodos
A obtenção do material zeolítico aconteceu através de tratamento hidrotermal.
Primeiramente foi preparada uma mistura de 6g de NaOH, 3g de caulinita obtida a
partir de argila de bauxita e 46mL de água deionizada, os quais foram
adicionados em um frasco tampado, ficando em agitação magnética por 1 hora. Em
seguida, o frasco foi colocado em estufa na temperatura elevada por um certo
período. A amostra foi lavada com 300mL de água deionizada, filtrada e secada em
temperatura ambiente durante a noite. Posteriormente, seguiu para a pulverização
e foi nomeada como NAY-ZEO-X3. As caracterizações foram feitas em difratômetro
de raios-X, modelo D2-phaser (Bruker), tubo de cobre (CuKa = 1.5406 Å) de 400 W
de potência, tensão de 30 kV e 10mA, respectivamente. Os espectros de
infravermelho no médio (4000 a 400 cm-1) foram obtidos foram obtidos utilizando-
se pastilhas prensadas a vácuo contendo 0,200 g de KBr e 0,0013 g de amostra
pulverizada e um espectrômetro de absorção molecular na região IV com
transformada de Fourier da Bruker, modelo Vertex 70. A caracterização
morfologica do produto final foi por MEV/EDS através da sua metalização com
ouro. O microscópio utilizado foi da da marca LEO-Zeiss, 430 Vp, em condições de
análise utilizando imagens secundárias obtidas a 20 KV, com distância de
trabalho de 11 mm.
Resultado e discussão
O difratograma de raio X da matéria prima e seu produto sintético é mostrado na
Fig 1. Verificou-se que a amostra natural (Fig 1a) é formada pelo mineral
gibbsita (PDF 00-012-0460) com a presença dos seus dois picos principais em
18,4°e 20,45° (2 theta) e caulinita (PDF 00-029-1488) com os picos principais em
12,5°e 25,1° (2 theta). Também foi possível identificar picos referentes a
hematita (PDF 00-013-0534), anatásio (PDF 01-078-2486) e quartzo (PDF 01-082-
0512). Esses resultados estão de acordo com a mineralogia descrita por Negrao,
Costa e Poellmann (2021) e Angelica et al. (2018), que investigaram a composição
mineral de bauxita da Amazonia. O padrão DRX de NAY-ZEO-X3 mostrou picos em
14,18; 19,16; 24,46 e 27, 7º (2theta) que são característicos da zeólita
cancrinita (PDF 00-046-1332). O pico a 26º (2 theta) se refere ao mineral
quartzo que está presente na amostra inicial. O espectro de IV-FTIR de NAY-ZEO-
X3 é mostrado na Fig 1b, no qual identificou-se bandas em 700 e 400 cm-1 de
estiramentos de ligação Al-O-Si dos tetraedros TO4 da estrutura zeolitica
(LINARES et al., 2005). Os picos de impressão digital característicos para
cancrinita também ocorrem em aproximadamente 559, 615 e 684 cm-1(BARNES et al.,
1999).
A Fig 2 mostra a fotomicrografia de NAY-ZEO-X3 obtida por MEV, em que se
verifica a formação de agregados bem definidos de bastões/agulhas com tamanho
médio de 0,49 m de espessura. Estes resultados estão de acordo com alguns
trabalhos que mostram morfologias bem definidas para cancrinita obtida por
processos de sínteses (Buhl et al.,2000, DANG et al.2021).
a) O difratograma de raio X da matéria prima e b) seu produto sintético obtido
Fotomicrografia da amostra NAY-ZEO-X3 obtida por MEV
Conclusões
Argila de bauxita, um produto abundante da Amazônia foi transformado em produto de
valor agregado como material zeolítico com estrutura Na-cancrinita, com bom grau
de cristalinidade e morfologia bem definida de espiculas.
Agradecimentos
Os autores agradecem a CAPES, CNPQ, UFOPA, LCM (IFPA), LAMIGA (UFPA) e CETENE pelo
apoio financeiro e analítico que permitiram a execução deste trabalho
Referências
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