AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE ADSORÇÃO DA ARGILA VERMELHA
Luana do Nascimento Rocha1; Antonielly dos Santos Barbosa2 Giovane de Sousa
Monteiro3; Jonas Ribeiro4 ; Meiry Gláucia Freire Rodrigues5
1,2,3,4,5
Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Ciência e Tecnologia, Unidade Acadêmica de
Engenharia Química, Av. Aprígio Veloso-882,Bodocongó,58109-970,Campina Grande-PB,Brasil –
[email protected]
RESUMO
Devido a necessidade de diminuir ao máximo qualquer tipo de poluição, inúmeras
técnicas, métodos e materiais para a retenção de óleos foram e estão sendo
desenvolvidos. Entre os materiais podem se destacar minerais com a capacidade de
adsorver compostos apolares, uma vez que as mesmas são materiais fáceis e baratos de
se encontrar. O material foi caracterizado por difração de raio X (DRX), Fluorescência de
raio X por energia dispersa (FRX – ED) e espectroscopia na região do Infravermelho (IV).
Foi realizado o teste de Capacidade de Adsorção, onde a partir dos resultados foi possível
perceber que a argila Vermelha teve melhor desempenho, como adsorvente, quando
testada com o Diesel e teve o pior desempenho em relação a Gasolina.
Palavras-chave: Capacidade de Adsorção, Argila, Compostos orgânicos.
1. INTRODUÇÃO
Argilas são materiais provenientes
geralmente da decomposição de rochas
feldspáticas, num processo de milhões de
anos e são abundantes na superfície da
terra. São rochas constituídas de minerais
finamente divididos. Elas contêm uma
classe
de
minerais
característicos
chamados de argilominerais, mas podem
conter outros minerais, matéria orgânica
ou impurezas. Elas geralmente adquirem
plasticidade quando umedecidas com
água, possuem capacidade de troca de
cátions entre 3 e 150 meq/100g, são
duras quando secas e se queimadas a
temperaturas acima de 1000oC podem
adquirir dureza comparável a dureza do
aço. [SOUZA SANTOS, 1992]
Os
minerais
da
argila
tem
propriedades tais como, grande área
superficial específica, a capacidade de
troca catiônica (CTC) e acidez superficial
que conferem propriedades adsortivas
além de capacidades catalíticas em apoio
a eles. Estes resultados implicam em
vários usos benéficos de minerais de
argila, tais como estimulação da
biodegradação e sorção de substâncias
tóxicas para a finalidade de controle
ambiental. [BRIGHT e FLETCHER, 1983;
FLETCHER e MARSHALL, 1982; KOSITA
et
al,
2002;
MURRAY,
2000;
SHELOBOLINA et al, 2004; WARR et al.,
2009]
Para que o processo de adsorção
seja eficaz, é desejável que o adsorvente
tenha uma vida longa, esteja disponível
em larga escala e com baixo custo. Por
baixo custo entende-se material que
necessite de pouco processamento, seja
naturalmente abundante ou subproduto
de outra indústria. [SILVA et al., 2008]
Técnicas de tratamento, como
precipitação química, troca iônica e
degradação biológica, são métodos
usados com o objetivo de ajustar as
propriedades da água de acordo com a
política ambiental e promover seu
descarte na natureza de acordo com
essas políticas.
Também são utilizados tratamentos
convencionais mecânicos para limpeza de
águas poluídas, que não são muito
eficientes, porém materiais de ação
adsorvente, produtos mais econômicos e
de maior eficácia vêm sendo empregados
com intuito de substituir essas técnicas
tradicionais. [SILVEIRA et al., 2006]
As argilas, por ser um material
natural e considerado barato, estão sendo
muito estudadas nos últimos anos como
adsorventes alternativos ao carvão ativo
na remoção de corantes em efluentes.
Estes
minerais
são
filossilicatos
hidratados que, devido ao fenômeno de
substituição isomórfica na sua estrutura
cristalina lamelar, por exemplo, de Si+4
por Al+3, apresentam cátions trocáveis
entre as lâminas e por isto possuem alta
capacidade de troca catiônica (CTC).
[NEUMANN, 2000]
a 50º, pertencente ao Laboratório de
Desenvolvimento de Novos Materiais LABNOV da Unidade Acadêmica de
Engenharia
Química
(UAEQ)
da
Universidade Federal de Campina Grande
(UFCG).
2.1.2.Fluorescência de
energia dispersa (FRX-ED)
raio-X
por
A amostra foi analisada em um
espectrômetro EDX-700 Shimadzu. A
amostra a ser analisada deve ser
homogênea, peneirada em peneira 200
mesh com abertura 0,075mm.
2.1.3.Adsorção Física de Nitrogênio
No presente estudo foi utilizado o
gás nitrogênio. Foram obtidos os
parâmetros de volume de poros e
microporos, distribuição de tamanho de
poros, tamanho máximo de poros e
superfície
específica,
para
valores
progressivos de pressão relativa por
adsorção de nitrogênio.
2. METODOLOGIA
2.1.4.Capacidade de Adsorção
O adsorvente utilizado foi a argila
vermelha proveniente do município de
Parelhas-RN, região com abundante
jazida deste tipo de argilomineral.
A amostra de argila natural foi
caracterizada a partir das diversas
técnicas
complementares
descritas
abaixo:
2.1. Caracterização
2.1.1.Difração de Raios X (DRX)
Neste trabalho foi utilizado o método
de varredura que consiste na incidência
dos raios X sobre a amostra em forma de
pó, compactada sobre um suporte. O
aparelho utilizado é da marca Shimadzu
XRD-6000 com radiação CuKα, tensão de
40 KV, corrente de 30 mA, tamanho do
passo de 0,020 em 2Ɵ e tempo por passo
de 1,0 s, com velocidade de varredura de
2º(2θ)/min, com ângulo 2θ percorrido de 2
O teste de avaliação da capacidade
de adsorção em solventes orgânicos
foi baseado no método “Standard
Methods of Testing Sorbent Performance
of Adsorbents” baseado nas normas
ASTM F716–82 e ASTM F726–99. Este
teste constou do seguinte procedimento:
em um recipiente Pyrex colocou-se o
solvente a ser testado até uma altura de
2cm. Em uma cesta (fabricada de tela de
Aço Inoxidável com malha ABNT 200,
abertura de 0,075 mm) colocou-se 1,00g
do material adsorvente (argila natural ou
argila organofílica) a ser testado. Esse
conjunto é pesado e colocado na
vasilha com o solvente, onde permanece
por 15
minutos. Após esse tempo, deixouse escorrer o excesso por 15 segundos e
realizou-se uma nova pesagem.
A quantidade de solvente adsorvida
foi calculada a partir da equação [1]:
 P  P2
Ad   1
 P2

 *100

[1]
Tabela 1: Composição Química da argila
Vermelha
Argila Vermelha %
Compostos
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1. Difração de Raio X (DRX)
A figura 1 mostra o difratograma
entre os ângulos 0° e 50° da argila
Vermelha.
Argila Vermelha
(M)
Na Tabela 1, encontra-se a composição
química da argila Vermelha.
SIO2
59,99
Al2O3
30,49
Fe2O3
4,80
MgO
2,16
TiO2
0,70
CaO
-
K2O
1,33
IMPUREZAS
0,10
Intensidade (u.a.)
1,59 nm
(C)
(Q)
(M)
(M)
0
10
20
30
40
50
2
Figura 1: Difratograma de Raio X da
Argila Vermelha
A estrutura apresentada pela argila
Vermelha (Figura 1) é característica de
argilas do tipo Esmectita sendo a mesma
constituída principalmente dos grupos
esmectita, caulinita, bem como a
presença do mineral Quartzo, onde esses
dois últimos sendo considerados como
impurezas pois estão em quantidade
menor
quando
comparados
ao
argilomineral montmorilonita. [MELO,
2013]
Através do difratograma é possível
observar picos de montmorilonita em
5,58° com espaçamento basal d001 de
1,59 nm, em 19,86° e em 35,82°
coincidindo também com a ficha
catalográfica 29-1497 (esmectita).
3.2. Fluorescência de Raio-X por
Energia Dispersa (FRX-ED)
A partir dos resultados apresentados
na Tabela 1, observa-se que os
componentes abundantes na argila
Vermelha em sua forma natural são SiO2
e Al2O3, que são provavelmente
provenientes dos minerais argilosos
Esmectita, Caulinita e sílica livre. A
amostra apresenta valores de Al2O3
inferior a 46%, sendo o material
classificado
como
sílico-aluminoso.
[ABNT, 1986]
Observa-se também, uma baixa
quantidade de Fe2O3 (ainda menor na
argila
vermelha)
provavelmente
proveniente do reticulado cristalino dos
argilominerais do grupo da Esmectita,
além disso a presença dos óxidos de
magnésio (MgO) e cálcio (CaO) são
referentes aos cátions trocáveis presentes
na estrutura das argilas. [SANTOS, 1992]
3.3. Adsorção Física de Nitrogênio
(Método BET)
Na figura 2 encontra-se a isoterma de
adsorção da Argila Vermelha.
50
Adsorç‫م‬o da Argila Branca
Dessorç‫م‬o da Argila Branca
45
3
Quantidade adsorvida (cm /g)
Figura 3: Potencial de Adsorção da Argila
Vermelha
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Press‫م‬o Relativa (P/P0)
Figura 2: Isoterma de Adsorção da Argila
Vermelha
A isoterma para a argila vermelha
(Figura 2) se mostrou semelhante a
isoterma do tipo IV. A parte inicial desta
isoterma é atribuída à adsorção monomulticamada, na parte não porosa ou
mesoporosa do adsorvente. [MELO, 2013]
As
isotermas
do
tipo
IV
são
características
de
adsorventes
mesoporosos industriais, características
de argilas bentonitas. [SING, 1985]
3.4 Capacidade de Adsorção
O resultado referente às análises de
capacidade de adsorção para a amostra
de argila Vermelha é apresentado na
figura 3.
O objetivo desse teste é avaliar o
potencial de adsorção da argila Vermelha
em
solventes
orgânicos
(gasolina,
querosene e diesel).
A
partir
dos
resultados
de
capacidade de adsorção da argila
Vermelha, é possível indicar que a
mesma teve melhor no desempenho no
solvente Diesel (1,083), seguida do
solvente Querosene (0,875) e com pior
desempenho de adsorção a Gasolina
(0,459).
4. CONCLUSÕES
A partir do resultado do DRX foi
possível observar a existência de
montmorilonita sendo essa característica
de argilas do tipo Esmectita sendo a
mesma constituída principalmente dos
grupos minerais Esmectita e Caulinita,
bem como a presença do mineral Quartzo
como impureza.
Com os resultados obtidos do FRXED foi possível constatar que a
quantidade de sílica livre presente na
amostra é pequena devido aos baixos
valores de óxido de silício (SiO2) bem
como os valores de óxido de alumínio
(Al2O3) e Óxido de Ferro (Fe2O3).
Através do isoterma foi possível
observar que para a argila Vermelha
mostrou-se semelhante a isoterma do tipo
IV,
característico
de
adsorventes
mesoporosos industriais e também
característicos de argilas Bentonitas.
Em relação a Capacidade de
Adsorção, foi possível observar que entre
os compostos estudados o Diesel foi o
que apresentou maior massa adsorvida.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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