Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 2327613 bytes, checksum: f00253c0aa2d19ea796c913391f763e9 (MD5) Previous issue date: 2012-08-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lamellar silicates have been studied due their surface properties and lamellar structure. In this context, the magadiite and vermiculite, which are synthetic and natural lamellar silicates, respectively, can be chemically modified and applied as supports for immobilization of organic groups resulting in multifunctional solids. In this work was investigated the synthesis of nanoestructured solids, applying acid magadiite and sodium and lixiviated vermiculites (using HNO3 in the concentrations of 0.3; 0.5 and 0.8 mol dm-3) as supports for immobilization of the compounds ethylene sulfide (ES), 3-chloropropyltrimethoxysilane (CPTS) and 1-(2-aminoethyl)piperazine (AMP), forming the hybrids MagES, VCl and VAMP, respectively. The solids were characterized by elemental analysis of CHN, x-ray diffraction, infrared spectroscopy, termogravimetry, nitrogen adsorption/desorption, 29Si and 13C NMR and scanning electronic microscopy. For the reaction of the molecule ES with magadiite, the maximum immobilized quantity of sulfur was 1.59 mmol/g. For the reactions of the vermiculites with the silane CPTS, the data were 1.78, 1.54 and 2.45 mmol/g of organic groups in the solids V0,3Cl, V0,5Cl and V0,8Cl, respectively. Between the silanized solids, the matrix V0,5Cl showed the higher number of molecules of the reagent AMP anchored comparing with the other lixiviated solids, showing the value of 1.64 mmol/g of nitrogen. The materials were applied for the retention of metallic ions Cu2+, Pb2+ and Cd2+ from aqueous solutions. The better conditions were established by kinetic and equilibrium tests. The maximum adsorption was observed for the ion Pb2+ in the solid MagES2, with retention of 0.59 mmol/g and for Cu2+ in the solid V0,5AMP with adsorption of 1.54 mmol/g. The adsorption processes were described by pseudo-second order kinetic. The Langmuir and Freundlich models were used for fitting of the experimental data showing good correlation. The results indicated that the organic modified solids were potential adsorbents for removing of metallic cations from aqueous solutions. / Os silicatos lamelares têm sido estudados devido à suas propriedades superficiais e estrutura lamelar. Neste contexto a magadeíta e a vermiculita que são silicatos lamelares sintético e natural, respectivamente, podem ser quimicamente modificados sendo aplicados como suportes para imobilização de compostos orgânicos resultando em sólidos multifuncionais. Neste trabalho se investigou a síntese de sólidos nano-estruturados, utilizando magadeíta ácida e vermiculitas (sódica e lixiviadas com HNO3 nas concentrações 0,3; 0,5 e 0,8 mol dm-3) como suportes na imobilização dos compostos etileno sulfeto (ES), 3-cloropropiltrimetoxisilano (CPTS) e o 1-(2-aminoetil)piperazina (AMP), originando os híbridos MagES, VCl e VAMP, respectivamente. Os sólidos foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, análise de adsorção e dessorção de nitrogênio, análise elementar, RMN de 29Si e 13C e microscopia eletrônica de varredura. Na reação da molécula ES com magadeíta, a quantidade máxima imobilizada foi 1,59 mmol/g de enxofre. Para as reações das vermiculitas com o silano CPTS, os valores de grupos orgânicos foram 1,78, 1,54 e 2,45 mmol/g nos sólidos V0,3Cl, V0,5Cl e V0,8Cl, respectivamente. Entre os sólidos silanizados, a matriz V0,5Cl apresentou o maior número de moléculas do reagente AMP ancoradas em relação aos demais, cujo valor foi 1,64 mmol/g de nitrogênio. Os materiais foram aplicados para retenção de íons metálicos de Cu2+, Pb2+ e Cd2+ em solução aquosa. As melhores condições mediante ensaios cinéticos e de equilíbrio foram empregadas. A adsorção máxima de Pb2+ pelo sólido MagES2 foi 0,59 mmol/g e para o sólido nitrogenado V0,5AMP a adsorção máxima de Cu2+ foi 1,54 mmol/g. Os processos adsortivos seguiram uma cinética de pseudo-segunda ordem. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados experimentais, apresentando boa correlação. Os resultados indicaram que os sólidos organicamente modificados são potenciais adsorventes na remoção de cátions metálicos de solução aquosa.

Argilominerais são componentes abundantes nas frações < 2 &mu;m solos, com grande papel no controle de processos geoquímicos e de formação de solos. Nos manguezais brasileiros, apesar das caracterizações gerais já realizadas, há ausência de estudos cristaloquímicos detalhados que possam evidenciar mecanismos de formação/transformação envolvendo essas fases. Este trabalho se propõe, através de dois estudos comparativos, aprofundar a caracterização cristaloqímica das frações 2-0,2 &mu;m e < 0,2 &mu;m, sugerir processos de transformação envolvendo os argilominerais dos manguezais e entender quais atributos ambientais estão associados a essas transformações. Esta caracterização se baseia nas técnicas de modelagem de DRX, decomposição de picos 060 de padrões não-orientados de DRX, FTIR, espectroscopia Mössbauer, análises térmicas, análise química da água intersticial e modelagem geoquímica dos componentes químicos em solução. Os resultados, que serão detalhados nos capítulos 2 e 3, sugerem uma série de transformações minerais, via fases interestratificadas, que devem ter importantes implicações para a compreensão dos processos pedogenéticos envolvendo argilominerais, do seu papel no ciclo biogeoquímico dos elementos associados à sua gênese e relação indireta ou direta com componentes bióticos do ecossistema, que podem influenciar nas transformações que envolvem os minerais. / Clay minerals are ubiquitous components in < 2 &mu;m size fraction of soils, having an important role in the control of geochemical processes and soil genesis. Despite of the general characterizations performed in Brazilian mangroves soils there is a lack of a detailed crystal chemical study able to evidence mechanisms of formation/transformation of such minerals. This study aims (by two different comparative works) to enhance the crystal chemical characterization of mineral phases in the 2-0,2 &mu;m and < 0,2 &mu;m size fractions of mangrove soils, suggesting the existence of mineral transformation involving clay phases and comprehending what environmental settings are related to these transformations. This characterization is based on XRD modelling of oriented patterns, peak fitting of 060 peaks in randomly XRD patterns, Mössbauer spectroscopy, thermal analysis, chemical analysis of soil pore water and geochemical modelling of inorganic soluble compounds. The results, which are described in chapters 2 and 3 indicate a sequence of mineral transformations, via mixed-layered clays, which may have important consequences for the comprehension of soil genesis processes involving clay minerals, their role in the biogeochemical cycles of structural elements of clays and a straight relationship with biotic components of mangrove ecosystem.

Argilominerais são componentes abundantes nas frações < 2 &mu;m solos, com grande papel no controle de processos geoquímicos e de formação de solos. Nos manguezais brasileiros, apesar das caracterizações gerais já realizadas, há ausência de estudos cristaloquímicos detalhados que possam evidenciar mecanismos de formação/transformação envolvendo essas fases. Este trabalho se propõe, através de dois estudos comparativos, aprofundar a caracterização cristaloqímica das frações 2-0,2 &mu;m e < 0,2 &mu;m, sugerir processos de transformação envolvendo os argilominerais dos manguezais e entender quais atributos ambientais estão associados a essas transformações. Esta caracterização se baseia nas técnicas de modelagem de DRX, decomposição de picos 060 de padrões não-orientados de DRX, FTIR, espectroscopia Mössbauer, análises térmicas, análise química da água intersticial e modelagem geoquímica dos componentes químicos em solução. Os resultados, que serão detalhados nos capítulos 2 e 3, sugerem uma série de transformações minerais, via fases interestratificadas, que devem ter importantes implicações para a compreensão dos processos pedogenéticos envolvendo argilominerais, do seu papel no ciclo biogeoquímico dos elementos associados à sua gênese e relação indireta ou direta com componentes bióticos do ecossistema, que podem influenciar nas transformações que envolvem os minerais. / Clay minerals are ubiquitous components in < 2 &mu;m size fraction of soils, having an important role in the control of geochemical processes and soil genesis. Despite of the general characterizations performed in Brazilian mangroves soils there is a lack of a detailed crystal chemical study able to evidence mechanisms of formation/transformation of such minerals. This study aims (by two different comparative works) to enhance the crystal chemical characterization of mineral phases in the 2-0,2 &mu;m and < 0,2 &mu;m size fractions of mangrove soils, suggesting the existence of mineral transformation involving clay phases and comprehending what environmental settings are related to these transformations. This characterization is based on XRD modelling of oriented patterns, peak fitting of 060 peaks in randomly XRD patterns, Mössbauer spectroscopy, thermal analysis, chemical analysis of soil pore water and geochemical modelling of inorganic soluble compounds. The results, which are described in chapters 2 and 3 indicate a sequence of mineral transformations, via mixed-layered clays, which may have important consequences for the comprehension of soil genesis processes involving clay minerals, their role in the biogeochemical cycles of structural elements of clays and a straight relationship with biotic components of mangrove ecosystem.

Orientador: Heloise de Oliveira Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T03:36:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_KarineOliveira_D.pdf: 7870115 bytes, checksum: 53d12a1aabfac0bb3aca1b0d6eb2967a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Filossilicatos de magnésio funcionalizados com três diferentes fontes de amina (N-[3-(trimetoxissilil)propil]-dietilenotriamina (TMSPETA), N-[3-(trimetoxissilil)propil]etilenodiamina (TMSPEDA) e 3-aminopropiltrietoxissilano (AMPTS)), e com razão N/Si de 0,25, 0,5, 0,75 e 1, foram utilizados como material adsorvente para o processo de captura de CO2. Os materiais adsorventes foram obtidos com sucesso através de síntese direta, utilizando estufa (CE) e micro-ondas (MW) como fontes de aquecimento durante o tratamento hidrotérmico. Os materiais obtidos foram caracterizados utilizando difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de 13C e 29Si (RMN), termogravimetria (TGA) e análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio (CHN). Os resultados mostraram que o procedimento de síntese apresentou uma redução no tempo de tratamento hidrotérmico de 91 % a 96 % quando MW, ao invés de CE, foi utilizado como fonte de aquecimento. Estudos de adsorção foram realizados utilizando TGA, dessorção termoprogramada (TPD), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e FTIR in situ. Os resultados mostraram que as temperaturas ótimas de adsorção de CO2 foram 41, 45 e 90 °C, para filossilicatos de magnésio funcionalizados com TMSPETA, TMSPEDA e AMPTS, respectivamente. Utilizando a técnica TPD, a máxima capacidade de adsorção foi encontrada na faixa de 0,67 a 3,64 mmol g-1, para 8,33 % TMSPETA, por MW, e 33,33 % TMSPETA, por CE, respectivamente, com a máxima eficiência entre 0,285 e 0,899 para 100 % AMPTS e 33,33 % TMSPETA, obtidas por CE. A entalpia de adsorção foi encontrada utilizando DSC e está na faixa de 40-66 kJ mol-1, indicando que o processo de captura de CO2 ocorre por adsorção química. Além disso, o calor de regeneração está na faixa de 104,87 a 380,67 kJ mol-1 e são inferiores aos obtidos com o uso da MEA (atual tecnologia), indicando que os materiais discutidos no presente trabalho são energeticamente favoráveis para serem aplicados industrialmente / Abstract: Magnesium phyllosilicates functionalized with three sources of amine (N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-diethylenetriamine (TMSPETA), N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-ethylenediamine (TMSPEDA) and 3-aminopropyltriethoxysilane (AMPTS)), with N/Si ratios of 0.25, 0.5, 0.75 and 1, were used as adsorbent material to CO2 adsorption process. The materials were obtained sucessfully by direct synthesis using conventional (CE) and microwave (MW) as the heating sources during the hydrothermal treatment. The materials obtained were characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), solid state 13C and 29Si nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetry (TG) and elemental analysis of carbon, nitrogen and hydrogen (CHN). The results showed that the synthesis procedure presented a reduction of hydrothermal treatment time in the range from 91 % to 96 % when MW, instead of CE, was used as the heating source. Adsorption studies were performed using TGA, temperature programmed desorption (TPD), differential scanning calorimetry (DSC) and FTIR in situ methods. The results showed that the best temperatures for CO2 adsorption were 41, 45 and 90 °C, when magnesium phyllosilicate was functionalized with TMSPETA, TMSPEDA and AMPTS, respectively. Using TPD technique, the maximum adsorption capacity was between 0.67 and 3.64 mmol g-1, for 8.33 % TMSPETA by MW and 33.33 % TMSPETA by CE, respectively, with maximum efficiency between 0.285 and 0.899 for 100 % AMPTS and 33.33 % TMSPETA, obtained by conventional heating. The adsorption enthalpy was found using DSC and it is in the range of 40-66 kJ mol-1, indicating that the CO2 uptake process occurs by chemical adsorption. Furthemore, regeneration heat is in the range of 104.87-380.67 kJ mol-1 and is lower than those obtained when MEA (current technology) is used, indicating that the materials discussed in the present work are energetically favorable to be industrially aplied / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências