EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO ÁCIDO CLORÍDRICO NA ATIVAÇÃO ÁCIDA DA ARGILA BENTONÍTICA BRASGEL

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1 EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO ÁCIDO CLORÍDRICO NA ATIVAÇÃO ÁCIDA DA ARGILA BENTONÍTICA BRASGEL Guilherme C. de Oliveira¹*, Caio H. F. de Andrade¹, Marcílio Máximo Silva¹, Herve M. Laborde¹, Meiry G. F. Rodrigues¹ ¹UFCG/CCT/UAEQ/LABNOV Av. Aprígio Veloso, 882, Bodocongó, CEP , Campina Grande PB, Brasil. Resumo Nesse trabalho a argila bentonítica Brasgel passou pelo processo de ativação ácida, utilizando o ácido clorídrico. A argila foi tratada com três concentrações diferentes de ácido clorídrico: 3, 4,5 e 6M por 30min à 90ºC. Os resultados da difração de raio X indicaram que não houve modificações siginifcativa na estrutura da argila, sendo decorrente do curto tempo de exposição da argila ao ácido clorídrico e as propriedades estruturais da mesma. Palavras chave: argila, ativação ácida, ácido clorídrico. Introdução Argilas têm sido usadas pela humanidade desde a antiguidade para a fabricação de objetos cerâmicos, como tijolos e telhas e, mais recentemente, em diversas aplicações tecnológicas. As argilas são usadas como adsorventes em processos de clareamento na indústria têxtil e de alimentos, em processos de remediação de solos e em aterros sanitários. São usadas para ajustar as propriedades reológicas de fluidos de perfuração de petróleo e de tintas, como carreadoras de moléculas orgânicas em cosméticos e fármacos e como suporte para catalisadores. O interesse em seu uso vem ganhando força devido à busca por materiais que não agridem o meio ambiente quando descartados, à abundância das reservas mundiais e ao seu baixo preço. A possibilidade de modificação química das argilas permite o desenvolvimento do seu uso para diversos tipos de aplicações tecnológicas, agregando valor a esse abundante recurso natural (TEIXEIRA-NETO & TEIXEIRA-NETO, 2009; BERGAYA, et al., 2006). O tratamento com ácidos serve para três objetivos: dissolver alguma impureza da argila (como: calcita ou gipsita); substituir o cálcio e outros cátions intercalados por cátions hidroxônio H3O + ; dissolver, nas folhas octaédricas das camadas 2:1 (próximo à superfície dos empilhamentos ou em suas bordas), alguns cátions Mg 2+, Al 3+, Fe 3+ ou Fe 2+. Alterações morfológicas muito importantes acontecem na estrutura cristalina da montmorilonita durante e após a ativação ácida. Os extremos e as arestas das camadas 2:1 lamelares dos cristais desorientam-se, separam-se e ficam como em um leque aberto (são constituídos por folhas flexíveis e moles de ácido silícico); entretanto, o centro do cristal não se altera e mantém a distância interplanar original. Os cátions trocáveis originais são substituídos por Al 3+ e H + hidratados. Os diâmetros dos poros aumentam e o seu volume interno fica mais facilmente acessível a líquidos e gases. Tanto a área específica dos cristais quanto o seu poder descorante ( bleaching performance ) aumentam até atingir valores máximos (que são dependentes da argila original) e, depois, ambos diminuem com o tempo de ataque por ácido (COELHO, et al., 2007). Desse modo, a intensidade do tratamento ácido deve ser escolhida de acordo com a aplicação do material, para que as propriedades mais importantes sejam ajustadas da melhor maneira. Em catálise, por exemplo, pode haver a necessidade de um material com alta acidez de Brønsted. O tratamento ácido moderado aumenta o número de sítios ácidos na superfície, mas um tratamento mais longo pode levar à diminuição desses sítios, devido à destruição parcial da estrutura cristalina (BISIO, et al,. 2008).

2 Este estudo objetivou a avaliar os efeitos da variação da concentração de ácido clorídrico no processo de ativação ácida da argila Brasgel. Material e Métodos Ativação ácida da argila Reagentes: Argila Brasgel natural; ácido clorídrico P.A. Inicialmente foram preparadas soluções aquosas de 3, 4,5 e 6 molares de ácido clorídrico, as quais foram adicionadas sobres as amostras secas. Em seguida, as misturas foram agitadas manualmente e as dispersões foram levadas à estufa, a 90 ºC ± 5 ºC. Após o tempo de reação (30 min), as misturas obtidas foram filtradas e lavadas com água destilada até que o ph dos filtrados ficasse em torno de 6. Os materiais obtidos foram secos em estufa a 60 ºC ± 5 ºC e após 48 horas foram desagregados em almofariz manual e passados em peneira malha 200 mesh. Difração de Raios-X Foi utilizado o método do pó empregando-se um difratômetro Shimadzu XRD-6000 com radiação CuKα, tensão de 40 KV, corrente de 30 ma, tamanho do passo de 0,020 2θ e tempo por passo de 1,000s, com velocidade de varredura de 2º(2θ)/min, com ângulo 2θ percorrido de 2 a 50º. Resultados e Discussão Difração de Raios-X O difratograma da argila Brasgel natural está representado na Figura 1. Figura 1 Difratograma da argila Brasgel natural.

3 No difratograma de raios X da argila Brasgel sem tratamento (Figura 1), observa-se o pico característico correspondente ao argilomineral da esmectita (d= 1,300 nm), além disso, observase também a presença de picos característicos a uma distância interplanar de d=0,424 nm e d=0,334 nm, que corresponde a presença do quartzo como impureza, conforme a literatura (Rodrigues, 2010). Os difratogramas das argilas Brasgel ativadas estão representados nas Figuras 2, 3 e 4. Figura 2 - Difratograma da argila Brasgel ativada com HCl. (condições: 3,0M/ 90ºC/ t = 30min) Figura 3 - Difratograma da argila Brasgel ativada com HCl. (condições: 4,5M/ 90ºC/ t = 30min)

4 Figura 4 - Difratograma da argila Brasgel ativada com HCl. (condições: 6,0M/ 90ºC/ t = 30min) Ao comparar os difratogramas das argilas ativadas (Gráficos 2, 3 e 4) com o difratograma da argila sem tratamento, verifica-se que não houve nenhuma mudança significativa, conforme era esperado. Este fato, possivelmente foi em função do tempo de ativação ter sido muito curto, uma vez que a literatura mostra tempos mais longos (Pereira, 2003). Entretanto, Rodrigues (2003) mostrou que um tratamento com ácido clorídrico, nas condições de 30 minutos e 90ºC, houve modificações na estrutura. Então, podemos provavelmente explicar este fato pela diferença nas características (propriedades) da argila. Conclusões Baseado nos resultados de DRX é possível afirmar que a ativação ácida (HCl) nas condições de 30 minutos e 90ºC, independente da concentração (3,0 M / 4,5 M / 6,0 M) não houve alteração significativa da estrutura da argila Brasgel. Agradecimentos A Capes e à Petrobras pelos auxílios financeiros. Referências Bibliográficas BERGAYA, F.; THENG, B. K. G.; LAGALY, G. Handbook of Clay Science, p.550, Elsevier: Amsterdam, BISIO, C.; GATTI, G.; BOCCALERI, E.; MARCHESE, L.; On the Acidity of Saponite Materials: A Combined HRTEM, FTIR, and Solid-State NMR Study, Langmuir, 24, 2808, 2008.

5 COELHO, A. C. V.; SANTOS, P. S.; SANTOS, H. S. Argilas especiais: argilas quimicamente modificadas: uma revisão. Quím. Nova, 30, 5, , PEREIRA, K. R. O. Ativação ácida e preparação de argilas organofílicas partindo-se de argila esmectítica proveniente do estado da Paraíba. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande - PB, RODRIGUES, S. C. G.; QUEIROZ, M. B.; PEREIRA, K. R. O.; RODRIGUES, M. G. F.; VALENZUELA-DIAZ, F. R. Comparative Study of Organophilic Clays to be Used in the Gas & Petrol Industry. Materials Science Forum, v , p , RODRIGUES, M. G. F. Physical and Catalytic characterization of smectites from Boa-Vista, Paraiba, Brazil. Cerâmica 49, , TEIXEIRA-NETO, E.; TEIXEIRA-NETO, A. A. Modificação química de argilas: desafios científicos e tecnológicos para obtenção de novos produtos com maior valor agregado. Quim. Nova, 32, 3, , 2009.