Neste estudo, investigaram-se mudanças nas propriedades coloidais de uma esmectita pilarizada com polihidroxicátion de alumínio. A solução pilarizante foi preparada mediante gotejamento de solução NaOH 0,4 mol L-1 em solução de AlCl3.6H2O 0,2 mol L-1, a qual foi adicionada à suspensão de argila de 1% m/m. Para avaliar mudanças nas propriedades das argilas, recorreu-se às técnicas de titulação potenciométrica descontínua, análise química total, DRX, FTIR, CTC e isotermas de adsorção/dessorção de N2. Além disso, foram realizados ensaios de adsorção de Cu2+ para avaliar a capacidade de remoção do metal de soluções aquosas pelas argilas pilarizadas e gerar informações relacionadas à interação entre adsorvente e adsorbato. Naturalmente, a argila apresentou espaçamento basal de 1,26 nm, ao passo que as pilarizadas apresentaram valores de 1,78 nm (500 oC) e 1,80 nm (350 oC). Dados da análise química total mostraram se tratar de uma montmorillonita com altos teores de Fe3+, e confirmou o aumento nos teores de Al3+ na estrutura da argila após pilarização. Os valores de área superficial específica e volume de microporos foram maiores para as argilas pilarizadas, enquanto que a CTC foi maior para a argila natural. A titulação potenciométrica mostrou modificação nas curvas de titulação com o processo de pilarização, em que nas argilas pilarizadas surgiram novos sítios de reação. Dentre as equações de adsorção aplicadas, Langmuir, Freundlich e Temkin, a primeira apresentou valores de r2 das equações linearizadas maior para todas as argilas e menor desvio médio (?g%) para argila natural, ao passo que a equação de Temkin mostrou valores de ?g(%) menores para as argilas pilarizadas. Parâmetros termodinâmicos confirmaram que a reação de adsorção de Cu2+ é espontânea para todas as argilas, principalmente para as argilas pilarizadas. Além disso, cálculos baseados em equações de Dubinin-Radushkevich evidenciam que a ligação é fraca entre metal e argila, caracterizando reações de fisissorção. / In this study, an Al-pillared smectite was synthesized and changes in its colloidal properties were investigated. The pillaring solution was prepared adding dropwise adequate volume of NaOH 0,4M to AlCl3.6H2O 0,2M solution. Then, the pillaring solution was added to a 1% w/w clay slurry with constant stirring. Potentiometric titration, chemical analysis, XRD, FTIR, CEC and N2 sorption/dessoption isotherms analysis were done to characterize the changes in clay properties. Moreover, adsorption experiments were carried out in order to evaluate the capacity of the pillared clays to remove Cu2+ from aqueous solution and to characterize the interaction between adsorbent and adsorbate. The natural clay has a basal spacing of 1.26 nm whereas the pillared clays reached 1.78 nm (500 oC) and 1.80 nm (350 oC) after calcination. Chemical analysis revealed that the montmorillonite used has high content of Fe3+ and the increase in the Al3+ amount in the structure of the pillared clays after pillaring process. The surface area and micropore volume were higher for the pillared clays and the CEC was higher for the natural clay. The pillaring process changed the potentiometric titration curves, wherein the pillared clays exhibited new reactive site. Experimental data were fit to Langmuir, Freundlich and Temkin adsorption equations, being the the first one the best (highest r2 value) for all the clays and lower standard deviation (?g%) for the natural clay. On the other hand, Temkin equation exhibited ?g% value lower for the pillared clays. Thermodynamics parameters demonstrate that the Cu2+ adsorption process is spontaneous for all the clays, but with higher values for the pillared materials. In addition, application of the Dubinin-Radushkevich equation revealed that the bond between the metal and the clay are weak, characterizing a physisorption.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-25022014-105423 |
| Date | 27 January 2014 |
| Creators | Lucas Resmini Sartor |
| Contributors | Antonio Carlos de Azevedo, Marcelo Eduardo Alves, Marcelo Metri Corrêa |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Agronomia (Solos e Nutrição de Plantas), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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