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http://hdl.handle.net/11422/27313
| Type: | Dissertação |
| Title: | Organofilização da palygorskita de Guadalupe-PI/Brasil: elucidação do processo e mecanismo de interação com um surfactante catiônico |
| Author(s)/Inventor(s): | Rodrigues, Patricia Viana |
| Advisor: | Pontes, Fernanda Veronesi Marinho |
| Co-advisor: | Silva, Fernanda Arruda Nogueira Gomes da |
| Abstract: | A palygorskita é um argilomineral formado por silicato de alumínio e de magnésio hidratado. É um potencial agente de sorção para a descontaminação de efluente aquoso por apresentar elevadas capacidade de troca catiônica (20 a 40 meq 100 g-1) e área superficial (125 a 210 m2 g-1). No entanto, apresenta carga superficial negativa, com isso para ser aplicada na remoção de contaminantes aniônicos é necessário mudar a sua carga superficial de negativa para positiva, o que pode ser feito por meio da organofilização que consiste na sua modificação utilizando um surfactante catiônico. O trabalho teve como objetivo o beneficiamento e a caracterização de uma amostra de palygorskita oriunda da região de Guadalupe (PI/Brasil) e, posteriormente, o estudo cinético do processo de organofilização desta amostra. As etapas de beneficiamento consistiram na classificação granulométrica à úmido e separação magnética à úmido. Para a realização do estudo cinético de organofilização, 100 g de cetiltrimetil amônio (CTAB) foram misturados com 100 g de palygorskita beneficiada em 1 L de água deionizada, em seguida, o pH foi ajustado para 8 e o sistema foi mantido em agitação mecânica por 4, 8, 16, 24 e 48 h. Após este tempo, foi realizada a lavagem da amostra com água deionizada, secagem e classificada granulometricamente em peneira de 106 µm. Todas as amostras obtidas foram caracterizadas por difratometria de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), análise térmica, determinação da capacidade de troca catiônica (CTC), espectroscopia vibracional no infravermelho com transformada de fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), medidas de carga superficial (PZ) e análise textural. A modelagem molecular foi utilizada para determinar se a molécula de CTAB foi capaz de ser inserida nos canais da palygorskita. Os resultados de DRX indicaram que a amostra de palygorskita é constituída de esmectita, quartzo, goethita, caulinita e palygorskita, e após o beneficiamento houve concentração de palygorskita na fração menor que 20 µm. A análise de FRX corroborou com esses resultados uma vez que a amostra é constituída majoritariamente por Al2O3, SiO2, MgO. De acordo com as análises de RMN e térmica as amostras organofilizadas atingiram a saturação com CTAB e a estabilidade morfológica após 8 e 16 h, respectivamente. As análises das curvas de potencial Zeta mostraram que, para todas as amostras, houve a mudança da carga superficial de negativa para positiva em toda faixa de pH (2 - 12). Os resultados da análise da CTC indicaram uma diminuição da capacidade de remoção de cátions, apresentando valores semelhantes, em torno de 3 meq 100 g-1 a partir de 8 h de organofilização. Os resultados sugerem que a palygorskita modificada pode ser promissora para a remoção de contaminantes aniônicos de efluentes aquosos. |
| Abstract: | Palygorskite is a hydrated aluminum and magnesium silicate clay mineral. It is a potential sorption agent for decontamination of aqueous effluent because it has a high cation exchange capacity (20 to 40 meq 100 g-1) and surface area (125 to 210 m2 g-1). However, it has a negative surface charge, so to be applied in the removal of anionic contaminants it is necessary to change its surface charge from negative to positive. It can be done through organophilization that consists modification of palygorskite using a cationic surfactant. The present study was aimed to characterize and processing a sample of palygorskite from Guadalupe (PI / Brazil) and, subsequently, the kinetic study of the process of organofilization of this sample. The ore dressing steps consisted of wet granulometric classification and wet magnetic separation. To perform the kinetic study of organophilization, 100 g of cetyltrimethyl ammonium (CTAB) were mixed with 100 g of ore dressed palygorskite in 1 L of deionized water, then the pH was adjusted to 8 and the system was kept under agitation mechanics for 4, 8, 16, 24 and 48 h. After this time, the sample was washed with deionized water, dried and classified granulometrically in a 106 µm sieve. All samples obtained were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), thermal analysis, determination of the cation exchange capacity (CTC), vibrational spectroscopy in the infrared with fourier transform (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), surface charge measurements (PZ) and textural analysis. Molecular modeling was used to determine whether the CTAB molecule was able to be inserted into the palygorskite channels. The XRD results indicated that the palygorskite sample consists of smectite, quartz, goethite, kaolinite and palygorskite. After ore dressing process, there was a concentration of palygorskite in the fraction less than 20 µm, characterized by a decrease in the quartz peak and an increase in the peaks related to kaolinite, smectite and palygorskite clay minerals. The FRX analysis corroborated these results since the sample consists mainly of MgO, Al2O3, SiO2. According to the NMR and thermal analysis, the organophilized samples reached saturation with CTAB and morphological stability after 8 and 16 h, respectively. The analysis of the Zeta potential curves showed that all samples present a change in surface charge from negative to positive in the all range of pH (2 - 12). The results of the CTC analysis indicated a decrease in the cation removal capacity, presenting similar values, around 3 meq 100 g-1 after 8 h of organophilization. The results suggest that the modified palygorskite can be promising for the removal of anionic contaminants from aqueous effluents. |
| Keywords: | Palygorskita Organofilização |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 5-Aug-2020 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | RODRIGUES, Patricia Viana. Organofilização da palygorskita de Guadalupe-PI/Brasil: elucidação do processo e mecanismo de interação com um surfactante catiônico. 2020. 89 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020. |
| Appears in Collections: | Química |
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