64ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 2. Química Ambiental

PREPARAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOS BENTONITA-TRIMETIL-HEXADECILAMÔNIO

Georgeane Dutra Coelho 1 Winicius da Silva Soares Simplício 2 Paulo Ricardo Lima de Sousa 3 Wendell Ferreira De La Salles 4 Arão Pereira da Costa Filho 5

1. Universidade Federal do Maranhão 2. Universidade Federal do Maranhão 3. Universidade Federal do Maranhão 4. Depto. de Tecnologia Química - UFMA 5. Prof. Dr. / Orientador – Depto. de Tecnologia Química – UFMA

INTRODUÇÃO:

As argilas têm sido usadas pela humanidade desde a Antiguidade para a confecção de artefatos cerâmicos como telhas, tijolos, vasos. Mais recentemente, vêm sendo empregadas em diversas aplicações tecnológicas como em processos de clareamento nas indústrias de alimento, em processos de remediação de solos, em aterros sanitários, no ajuste das propriedades reológicas de fluidos de perfuração de petróleo, na indústria de cosméticos como carreadoras de moléculas orgânicas, etc. As argilas do grupo das esmectitas possuem uma alta capacidade de troca de cátions (CTC), que é uma importante propriedade das argilas, pois permite modificá-las quimicamente e ajustar suas propriedades para serem usadas em diversas aplicações. Os cátions trocáveis podem ser orgânicos ou inorgânicos. As argilas assim modificadas são chamadas de organofílicas e estão sob o foco de estudos na área ambiental como possíveis retentoras de poluentes orgânicos, como compostos da gasolina, óleos dieseis, corantes da indústria têxtil, etc. O objetivo deste trabalho é preparar e caracterizar, através da espectroscopia de absorção na região do infravermelho e DRX, nanocompósitos a partir de uma argila do tipo bentonita e um sal quaternário de amônio de cadeia longa, o brometo de trimetil-hexadecilamônio.

METODOLOGIA:

Neste trabalho foi utilizada uma bentonita oriunda do município de Balsas, localizada no Sul do Maranhão. Foram preparadas cinco amostras da argila adicionando-se 50 ml de água deionizada e deixando-as em agitação durante 24h. Adicionou-se, então, o brometo de trimetil-hexadecilamônio em diferentes proporções. Estas proporções de sal foram calculadas previamente a fim de modificar 15%, 25%, 50%, 75% e 100% da CTC. Deixou-se novamente em agitação durante 24h. Após o período de agitação, cada amostra foi submetida a uma filtração a vácuo sendo lavada com água deionizada. Em seguida, foram colocadas em estufa a 60°C por 24h para o processo de secagem. Após a secagem estes materiais foram desagregados manualmente em um almofariz e, por fim, foram levados a uma peneira com finalidade de trabalhar com estruturas de diâmetros abaixo de 200 mesh e encaminhadas para análises de DRX e espectroscopia de absorção na região do infravermelho.

RESULTADOS:

A partir dos espectros de absorção na região do infravermelho, pode-se observar que as intensidades das bandas referentes aos grupos metilas e metilenos presentes no sal orgânico crescem em intensidade à medida que aumenta o teor de sal empregado na preparação das amostras. Pode-se observar com bastante nitidez a ausência destas bandas de absorção no espectro da bentonita não modificada, haja vista esta não ter interagido com o sal quaternário de amônio. No difratograma de raios-X da argila não modificada, pode-se observar que o valor do ângulo do feixe difratado é característico destes argilominerais. Nas amostras de argilas modificadas, observa-se que, à medida que a carga de sal é acrescida nas amostras de argila, há o deslocamento do ângulo para valores menores, indicando que houve a incorporação do sal nos espaços interlamelares e que os valores das distâncias entre as lamelas aumentaram. Estes dados de deslocamento de ângulo e valores de espaçamentos basais observados para as argilas modificadas sugerem, também, a formação de nanocompósitos, ou seja, estruturas destas lamelas separadas pelas moléculas do sal em escala nanométrica.

CONCLUSÃO:

Neste estudo, podemos concluir que as argilas modificadas com o sal quaternário de amônio mostraram-se com propriedades organofílicas, verificado através do não inchamento em água. Estas organoargilas foram preparadas facilmente através da incorporação de um sal de amônio orgânico através de uma simples reação de troca catiônica entre os íons quaternários de amônio e os íons inorgânicos trocáveis existentes entre as lamelas da argila. A caracterização das argilas modificadas com o sal, através da absorção na região do infravermelho, mostrou bandas relacionadas aos grupos presentes na molécula do sal, metílicos e metilênicos, o que confirma a presença deste sal nas lamelas da argila e, portanto, a sua intercalação. A caracterização das argilas modificadas através da difração de raios-X mostrou que, além da incorporação do sal nas interfaces lamelares da argila, foram formadas estruturas em escala nanométrica, sugerindo que as moléculas do sal estejam ligadas às superfícies das lamelas através da ligação do íon quaternário de amônio e que as cadeias longas de dezesseis átomos de carbono estejam dispostas de tal modo que se formam galerias entre as lamelas. Estes materiais estão, atualmente, sendo testados como adsorventes de poluentes orgânicos, como tolueno, fenol e pesticidas.

Palavras-chave: Organofílicas, Sal quaternário de amônio, Nanocompósitos.