TÍTULO: MATERIAIS HÍBRIDOS DERIVADOS DE ARGILA-SUBSTÂNCIAS HÚMICAS POR DIFERENTES ROTAS APLICADOS A ADSORÇÃO DE NÍQUEL

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1 TÍTULO: MATERIAIS HÍBRIDOS DERIVADOS DE ARGILA-SUBSTÂNCIAS HÚMICAS POR DIFERENTES ROTAS APLICADOS A ADSORÇÃO DE NÍQUEL CATEGORIA: EM ANDAMENTO ÁREA: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA SUBÁREA: QUÍMICA INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE DE FRANCA AUTOR(ES): SUELEN DELFINO DE SOUZA ORIENTADOR(ES): EDUARDO FERREIRA MOLINA, EMERSON HENRIQUE DE FARIA, KÁTIA JORGE CIUFFI

2 1.RESUMO O solo é um dos importantes componentes ambientais, tendo a função de sustentar diversas formas de vida; o cultivo das plantas, reservatórios de resíduos naturais e produtos das atividades humanas. A poluição do solo é definida como a adição ao solo, de materiais que podem modificar as suas características qualitativas. A maioria dos resíduos dos aglomerados urbanos, empreendimentos industriais e agrícolas são depositados no solo sem um controle específico. Por carregamento superficial ou percolação, metais podem contaminar águas superficiais ou subterrâneas. Substâncias húmicas e argilominerais de forma geral são os principais componentes dos solos. Em condições naturais, esses compostos estão presentes no meio ambiente na forma de complexos estáveis formados por associações de argila-substâncias húmicas dando origem a compostos com propriedades unicas dependentes da composição argila/substância húmica. Desta forma, devido às propriedades físico-químicas, ambos os materiais são capazes de interagir com contaminantes de diferentes características, tais como espécies metálicas de natureza aniônica ou catiônica presentes nos solos. O presente estudo teve como objetivo principal avaliar a capacidade adsortiva de níquel pelo argilomineral: caulinita purificada (neutra) e a argila bentonita (Gelmax-400), por duas diferentes rotas. O parâmetro cinético de adsorção de níquel e a subsequente interação com ácido húmico nestes materiais foram analisados por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta-visível. A partir do estudo cinético foi possível avaliar o tempo de equilíbrio para adsorção do íon Ni 2+ e posterior complexação com ácido húmico, a partir do momento em que o processo adsortivo atinge seu máximo de adsorção entende-se como o tempo de equilíbrio de adsorção foi atingido (quantidade de adsorbato em adsorção e dessorção são equivalentes). O processo de interação com ácido húmico revelou que o argilomineral neutro apresenta grande afinidade com o ácido húmico após adsorção do íon níquel formando complexos Argilomineral/metal/ácido húmico. 2.INTRODUÇÃO O níquel (Ni) é um metal presente em rochas ígneas, e é um dos elementos essenciais para as plantas. Ele é absorvido, em pequenas concentrações, na

3 forma de cátion divalente (Ni²+). Por outro lado, quando encontrado em elevadas concentrações, este elemento pode causar severos danos aos ambientes e organismos vivos [1]. Desta forma é fundamental buscar novas tecnologias e métodos aplicáveis para a retenção destes compostos. Dentre os argilominerais destaca-se a caulinita (Al2Si2O5(OH)4), um aluminossilicato com alta cristalinidade e estrutura lamelar. Sua estrutura é dioctaédrica, composta por camadas estruturalmente assimétrica do tipo TO ou 1:1. Assim, a estrutura da caulinita é composta basicamente por uma folha simples tetraédrica de sílica ligado a uma única folha octaédrica de alumina com oxigênios expostos de um lado da camada, e hidroxilas do outro. Estes grupos de hidroxilas expostos são o que possibilitam o processo de intercalação e/ou funcionalização. A Bentonita (Ben) é um mineral constituído essencialmente por argilominerais do grupo das esmectitas. As bentonitas caracterizam-se por apresentar: (1) partículas muito finas; (2) elevada carga superficial; (3) alta capacidade de troca catiônica; (4) elevada área superficial e (5) inchamento quando em presença de água [2]. Devido a estas características, torna-se viável a aplicação destes argilominerais no tratamento de ambientes aquáticos e terrestres. Os ácidos húmicos (AH) são macromoléculas que se originam durante a degradação química e biológica de resíduos de plantas e animais. Eles são onipresentes em ambientes aquáticos e terrestres. Estas substâncias têm estruturas químicas complexas com alta conteúdo de hidroxilo, carboxílico, e os grupos funcionais fenólicos [3]. A presença destes grupos é potencialmente útil na reparação de áreas afetadas por poluentes orgânicos ou inorgânicos. 3.OBJETIVOS O objetivo principal foi avaliar a capacidade adsortiva da matriz híbrida (caulinitaácido húmico e bentonita-ácido húmico frente aos íons níquel (Ni²+). 4.METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO Adsorção de níquel nas argilas caulinita e bentonita: Para o processo de adsortivo, 100 ml da solução de Ni²+ na concentração de 10 mg Lˉ¹ em um erlenmeyer juntamente com 1 g de cada argila: caulinita ou bentonita. Alíquotas foram removidas nos intervalos: 0 (sem adição das argilas), 5, 10, 20, 40, 90 minutos; 2, 4, 8 horas; 1, 2, 3, 4 e 7 dias. Ao final do ensaio, a

4 presença de níquel foi determinada por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta visível e os sólidos caracterizados por DRX. Interação de ácido húmico após o processo de adsorção: Para o processo interativo, 100 ml de solução de cloreto de potássio (KCl) na concentração 0,5 M em um béquer juntamente com 1 g de cada argila: caulinitaníquel ou bentonita-níquel. Alíquotas foram removidas por sete dias. A capacidade adsortiva em cada intervalo de tempo (qt) foi calculada utilizando a equação 1. Em que Ci e Cf é a concentração inicial e final respectivamente, V é o volume da solução e m a massa de argila utilizada nas adsorções. Eq. 1 5.RESULTADOS PRELIMINARES Estudos cinéticos são importantes ferramentas e são aplicados nos processos absortivos com o intuito de para avaliar as condições de equilíbrio, o mecanismo dos processos e afinidade entre adsorvato e adsorvente. A Figura 1 mostra os dados obtidos durante o experimento cinético entre as argilas (caulinita e bentonita) utilizando diferentes rotas qeq (mg g -1 ) Caulinita AH Bentonita AH 10 (a) Tempo (horas) (b) Figura 1. Capacidade adsortiva de Ni2+ nas argilas caulinita e bentonita (a). Capacidade adsortiva de Ni2+ nas argilas caulinita e bentonita após o processo de interação com ácido húmico (b). O tempo ótimo, necessário para que os processos de adsorção se equilibrem, foi de 24 horas. Para ambas as rotas. Com a interação de ácido húmico nas amostras de argila evidenciou o processo adsortivo dos cátions de níquel. Os resultados obtidos podem ser justificados pelas características estruturais destas

5 argilas. A Bentonita apresentou maior afinidade com ácido húmico devido a capacidade de troca catiônica, além da expansibilidade e hidratação dos cátions interlamelares. 6. FONTES CONSULTADAS [1] Duarte, R.P.S; Pasqual, A. Assessment to Cadmium (Cd), Lead (Pb), Nickel (Ni) and Zinc (Zn) in soils, plants and human hair. Energia na Agricultura, vol. 15, n. 1, 2000.[2] Li, H; Sheng, G; Teppen, B.J; Johnston, C.T; Boyd, S.A. Soil Sci. Soc. Am. J, 2003.[3] Oliveira, L.K.; Molina, E.F.; Moura, A.L.; Faria, E.H.; Ciuffi, K.J. Synthesis, Characterization, and Environmental Applications of Hybrid Materials Based on Humic Acid Obtained by the Sol Gel Route.Interfaces, 2016.