Paligorsquita como adsorvente para íons de metais de transição: Estudos cinéticos e do equilíbrio

• Main Author: Oliveira, Andréa Maria Brandão Mendes de
• Other Authors: Fonseca, Maria Gardênnia da
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal da Paraí­ba 2015
• Subjects: Paligorsquita; Cátions de transição; Adsorção; Palygorskite; Transition cations; Adsorption; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Online Access: http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/7066

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1123508 bytes, checksum: 0fdb819130cbff24478ae9eb6273c48a (MD5) Previous issue date: 2011-12-21 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES === Clay minerals are silicates with importance of environmental, technological and academic view, existing in a large variety as synthetic or natural materials. In this group, the palygorskite is a clay mineral of fibrous habit with 2:1 structure and wide industrial application. This material shows a partial isomorphic substitution of magnesium with aluminum and/or iron and such substitutions result in an excess of negative charges. These charges are associated with specific surfaces resulting in the palygorskite an adsorbent for polar molecules or positive ions. In this work, the palygorskite of Piauí was applied as adsorbent in aqueous solution for removal of copper, cobalt and nickel from simple and binary solutions. The palygorskite was characterized by chemical analysis, XRD, infrared spectroscopy and thermogravimetry. The adsorption experiments for ions in aqueous solution were carried out by batch method in which the effect of reaction time (2-72 h), temperature (303, 313 and 323 K), initial concentration of metal ion (10-3 to 10-2 mol dm-3) at various temperature, pH (2.0, 4.0, 6.0 and 8.0) and ionic strength (solutions of NaNO3 at concentrations of 0.01; 0.005; 0.008 and 0,01 mol dm-3) were systematically varied. The binary mixtures of cations were investigated by varying the reaction time and the initial concentrations of ions in solution. The retention time was 48 h maximum for all cations. The data of time isotherm were fitted to kinetic models of pseudo first order, pseudo second order and intraparticle diffusion, where the data were best described by the second order kinetic model. The isotherms of concentration were fitted to the Langmuir and Freundlich models. The maximum capacities of adsorption for copper (II), nickel (II) and cobalt (II) were 1.28; 1.21 and 1.1 mmol g-1; 1.60; 1.46 and 1,40 mmol g-1 and 0.78; 0,68 and 0,61 mmol g-1 at 303, 313 and 323 K, respectively. The palygorskites saturated with cations were characterized by XRD, infrared spectroscopy and thermogravimetry showing insignificant changes in their structure comparing with the precursor solid. === Os argilominerais são silicatos importantes do ponto de vista ambiental, tecnológico e acadêmico, existindo como materiais sintéticos ou naturais. Neste grupo se destaca a paligorsquita, que é um argilomineral de hábito fibroso de estrutura 2:1 de ampla aplicação industrial. Este mineral pode apresentar substituições isomórficas parciais do magnésio pelo alumínio e/ou ferro e essas substituições resultam num excesso de cargas negativas. Estas cargas associadas a superfícies específicas tornam a paligorsquita um adsorvente para moléculas polares ou íons positivos. Assim neste trabalho, a paligorsquita da região do Piauí foi aplicada como adsorvente em solução aquosa para remoção dos íons cobre, cobalto e níquel individualmente e na forma de soluções binárias. A paligorsquita inicialmente foi caracterizada por análise química, DRX, espectroscopia na região do infravermelho e termogravimetria. Os ensaios de adsorção para a série de íons em solução aquosa foram realizados pelo método em batelada em que os efeitos do tempo de reação (2 a 72 h), temperatura (303, 313 e 323 K), concentração inicial do íon metálico (10-3 a 10-2 mol dm-3) em cada uma das temperaturas, pH (2,0; 4,0; 6,0 e 8,0) e força iônica (soluções de NaNO3 nas concentrações de 0,01; 0,005; 0,008 e 0,01 mol dm-3) foram sistematicamente variados. As misturas binárias dos cátions foram investigadas variando o tempo de reação e as concentrações iniciais dos íons em solução. O tempo de retenção máxima foi de 48 h para todos os cátions. Os dados das isotermas de tempo foram ajustados aos modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e de difusão intrapartícula, sendo melhores descritos pelo modelo de pseudo-segunda ordem. As isotermas de concentração foram testadas frente aos modelos de Langmuir e Freundlich. As capacidades máximas de adsorção para cobre (II), níquel (II) e cobalto (II) foram de 1,28; 1,21 e 1,1 mmol g-1; 1,60; 1,46 e 1,40 mmol g-1 e de 0,78; 0,68 e 0,61 mmol g-1 a 303, 313 e 323 K, respectivamente. As paligorsquitas saturadas com os íons metálicos foram caracterizadas por DRX, espectroscopia na região do infravermelho e termogravimetria mostrando pouca alteração na estrutura comparando com àquela do sólido precursor.