AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE ADSORÇÃO DA ARGILA

AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE ADSORÇÃO DA ARGILA ORGANOFILICA
Aline Cadigena L. Patrício¹*, Mariaugusta F. Mota¹, Meiry G. F. Rodrigues¹
¹UFCG/CCT/UAEQ/LABNOV Av. Aprígio Veloso, 882, Bodocongó, CEP 58.109-970, Campina
Grande – PB, Brasil.
Email: [email protected]
Resumo
As argilas organofílicas são obtidas a partir do processo de troca catiônica utilizando
sais quaternários de amônio. Durante o desenvolvimento deste estudo a argila foi tratada com
o sal quaternário de amônio denominado: Cloreto de alquil dimetil benzil amônio (Dodigen). Os
materiais obtidos foram caracterizados por difração de Raios x (DRX), além disso, as argilas
organofílicas obtidas foram submetidas ao teste de Inchamento de Foster e Capacidade de
Adsorção. Os resultados indicam que foi obtido material organofílico através do tratamento da
argila natural com o sal quaternários de amônio. E através do teste de Inchamento de Foster e
Capacidade de Adsorção as amostras tratadas com o sal quaternário de amônio apresentaram
maior afinidade em solventes orgânicos em relação a argila na sua forma natural
Palavras Chaves: Argila, sal quaternário de amônio, Capacidade de Adsorção
INTRODUÇÃO
Argilas são constituídas por partículas cristalinas de um número restrito de minerais
conhecidos como argilominerais, podendo conter ainda matéria orgânica, sais solúveis,
partículas de quartzo, outros minerais residuais e amorfos (1).
As argilas na sua forma natural possuem cátions trocáveis que fazem das mesmas hidrofílicas,
no entanto, esses cátions podem ser substituídos por compostos orgânicos mudando suas
características para hidrofóbicas ou organofílicas (2). Essas argilas desfrutam de um grande
número de aplicações nas diversas áreas tecnológicas, sendo amplamente usadas na
adsorção e retenção de resíduos de vários contaminantes orgânicos e inorgânicos (3).
Considerando o exposto, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar uma argila partindose da argila chocolate “A” na sua forma natural e avaliar o potencial da argila como adsorvente
através do processo de Capacidade de Adsorção e Inchamento de Foster em determinados
solventes orgânicos.
MATERIAIS E MÉTODOS
A argila Chocolate “A” foi fornecida pela empresa Bentonisa, Brasil. O sal quaternário
de amônio (Dodigen), foi fornecido pela empresa Clariant.
Método Direto - Inicialmente a argila foi passada em peneira malha 200 mesh, em seguida
preparou-se uma dispersão aquosa. Essa dispersão foi preparada com agitação mecânica
constante por 30 minutos. Para transformar a argila policatiônica na forma sódica foi necessário
um tratamento com solução de carbonato de sódio, e aqueceu até 95oC. Após o tratamento o
sal quaternário de amônio foi acrescentado. Depois da agitação a dispersão foi filtrada. Em
seguida, o material obtido foi seco em estufa a 60ºC ± 5ºC por 24 horas e foi caracterizado (6).
Difração de Raios X (DRX) – As amostras da argila foram peneiradas em malha ABNT nº 200
(abertura de 0,005mm em seguida foi acondicionada em suporte de alumínio. Os dados foram
coletados utilizando um difratômetro Shimadzu XRD-6000 com radiação CuKα, tensão de 40
KV, corrente de 30 mA, tamanho do passo de 0,020 em 2θ e tempo por passo de 1,000s,com
ângulo 2θ percorrido de 2° a 50º.
Inchamento de Foster - O ensaio consistiu em adicionar, lentamente e sem agitação, 1,0g de
argila Brasgel organofílica em 50mL do solvente. Em seguida, o sistema foi deixado em
repouso por 24 horas. Passado o tempo de repouso, mediu-se o volume ocupado pela argila.
Logo após, agitou-se o conteúdo da proveta, durante 5 minutos. Após 24 horas de repouso, foi
realizado a 2° leitura. Os solventes orgânicos testados foram: gasolina, querosene e óleo
diesel.
Capacidade de Adsorção - O teste foi baseado no método “Standard Methods of Testing
Sorbent Performance of Adsorbents” nas normas ASTM F716–82 e ASTM F726–99. Este
constou do seguinte procedimento: em um recipiente Pyrex colocou-se o solvente a ser testado
até uma altura de 2cm. Em uma cesta (de tela de Aço Inoxidável com malha ABNT 200,
abertura de 0,075 mm) colocou-se 1,00g do material a ser testado. Esse conjunto é pesado e
colocado em contato com o solvente, onde permanece por 15 minutos. Após esse tempo,
realizou-se uma nova pesagem.
A quantidade de solvente adsorvida foi calculada a partir da equação (1):
 P  P2 
 * 100
Ad   1
P
2


(1)
Onde:
P1: peso do material após adsorção;
P2: peso do material adsorvente seco;
Ad: eficiência da adsorção para o fluído e o adsorvente testado, em porcentagem.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Difração de Raios-X
Os difratogramas das argilas Chocolate “A” natural e organofílica estão apresentados na Fig. 1.
FIGURA 1: Difratogramas das amostras das argilas: (1) Chocolate “A” natural; (2) Chocolate”A”
Dodigen, respectivamente.
De acordo com a Figura 1 é possível verificar que a argila Chocolate “A” natural, apresenta o
grupo da esmectita com distância basal (d001) de 1,563 nm. Com relação á amostra de argila
Chocolate “A” tratada com o sal quaternário de amônio Dodigen houve modificações na
distância basal, o que caracteriza a presença das moléculas dos cátions quaternários de
amônio, além disso, apresenta pico característico com distância basal (d001) igual a 2,446nm
(4).
Inchamento de Foster
O teste de inchamento de Foster é utilizado para verificar a afinidade do sal quaternário com as
moléculas orgânicas dos solventes (5). Segundo Ramos Vianna et al 2002 sugere-se as
seguintes faixas ( Tabela1) para o teste de inchamento de Foster.
Tabela 1 - Considerações adotadas pelo LMPSol para o Inchamento de Foster.
Inchamento
Não-inchamento
Baixo
Médio
Alto
Faixa
inferior a 2mL/g
3 a 5mL/g
6 a 8mL/g
acima de 8mL/g
Fonte: RAMOS VIANNA et al.,2002.
Os resultados referentes ao teste de Inchamento de Foster para a argila Chocolate “A”
organofílica estão apresentados na Tabela 2.
Tabela 2 – Resultados do Inchamento de Foster.
Argila Organofílica Chocolate “A” (Dodigen)
Solventes
Sem agitação
Com agitação
Gasolina
7
13
Diesel
4
9
Querosene
2
5
De acordo com os resultados apresentados na Tabela 2, em relação à Tabela 1, observa-se
que a amostra Chocolate “A” apresentou baixo inchamento no solvente Diesel no sistema sem
agitação. Também pode ser verificado o seguinte comportamento quando o sistema
apresentou agitação: alto inchamento em gasolina e Diesel e baixo inchamento em Querosene.
Capacidade de adsorção
6
5,043
5
4,198
4
2,578
3
2
1,002 1,087 1,203
1
0
Natural
Gasolina
Dodigen
Diesel
Querosene
FIGURA 2 - Capacidade de adsorção da argila Chocolate “A”: natural e organofílica
A partir dos resultados de capacidade de adsorção da argila Chocolate “A” sem
tratamento e organofilizada, é possível indicar que a amostra organofilica têm melhor potencial
para adsorção em todos os solventes orgânicos quando comparado com os resultados da
argila sem tratamento.Também foi possível observar que a argila Chocolate “A” natural obteve
maior desempenho no solvente Querosene (1,203). A argila organofilizada ofereceu melhor
efeito para o solvente gasolina quando comparado ao diesel e querosene, evidenciando a
influência dos sais orgânicos.
CONCLUSÃO
A partir dos resultados obtidos neste trabalho, conclui-se que frente ao processo de
organofilização, obteve-se materiais com características organofílicas, comprovadas a partir da
técnica de Difração de Raio X. Os materiais organofílicos obtidos apresentaram alto
inchamento em Diesel e gasoline no sistema com agitação, variando entre 9 e 13mL/g. O teste
de Capacidade de Adsorção comprovou a melhor eficiência da argila Chocolate “A” organofílica
em relação à argila na sua forma sem tratamento, independente do solvente testado.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a CAPES e ao CNPq pela concessão de bolsas e a Petrobras pelo
auxílio financeiro.
REFERÊNCIAS
(1) SOUZA, P. de. S. Ciência e tecnologia das argilas. 2ª ed., São Paulo: Ed. Edgard Blücher
Ltda., 1989.
(2) DÍAZ, F. R. V.; Preparation of organophilic clays from a Brazilian smectite Clay. Clay.
Key Eng. Mater., v. 189, p. 203-207, 2001.
(3) PAIVA, L. B.; MORALES, A. R.; DÍAZ, F. R. V.; Argilas organofílicas: características,
metodologias de preparação, compostos de intercalação e técnicas de caracterização.
Cerâmica, v. 54, p. 213-226, 2008.
(4) EREN E., Removal of copper ions by modified Unye clay, Turkey. J. Haz. Mat., V.159,
235–244, 2008.
(5)DÍAZ, F. R. V. Preparação, a nível de laboratório, de algumas argilas esmectíticas
organofílicas. Tese de Doutorado. Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São PauloSP, 256f, 1994.
(6) PEREIRA, K. R. O. ; RODRIGUES, M. G. F.; DIAZ, F. R. V. Síntese e caracterização de
argilas organofílicas: comparação no uso de dois métodos. Revista Eletrônica de Materiais
e Processos, V.2, p. 1-8, 2007.
(7) VIANNA, M. M. G. R.; JOSÉ, C. L. V.; PINTO, C. A.; BÜCHLER, P. M.; VALENZUELA-DÍAZ,
F. R. Preparação de duas argilas organofílicas visando seu uso como sorventes de
hidrocarbonetos. Anais do 46º Congresso Brasileiro de Cerâmica (CD-Rom), São Paulo-SP,
1860 – 1871, 2002.