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Odair Pastor, Mestrado (2003)
email: odair@iqm.unicamp.br

Desenvolvimento de Materiais Porosos Bidimensionais, à Base de Al+3 e M+2 (Zn, Mg), para Uso na Remediação de Efluentes de Indústrias Têxteis

Resumo

O despejo, sem tratamentos prévios, de resíduos têxteis contendo elevado teor de corantes nos rios, pode provocar vários problemas ao ambiente aquático, incluindo o problema estético e contaminar os mananciais com corantes e seus produtos de degradação. Uma vez que não há um método universal para a remoção da cor dos efluentes têxteis, tecnologias eficientes e de baixo custo para a remediação de tais efluentes têm sido extensivamente pesquisadas. Os Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL) são materiais porosos bidimensionais que pertencem à família das argilas aniônicas. Apresentam fórmula geral, MII xMIIIy(OH)2x+3y-nz(An-)z.tH20, onde MII e MIII são metais di e trivalentes e An- é um ânion. Possuem camadas tipo brucita carregadas positivamente, levando à necessidade de ânions interlamelares para compensar tais cargas. Na superficie externa dos HDL também existem cargas positivas residuais. Portanto, tais materiais podem atuar como um sorvente de espécies aniônicas solubilizadas em água e que podem trazer algum risco para o meio ambiente.

Neste trabalho, há um interesse específico pelos corantes aniônicos utilizados na indústria têxtil pertencentes à classe dos Corantes Reativos. Os HDL foram sintetizados contendo Al+3 como cátion trivalente e Mg+2 ou Zn+2 como cátions divalentes, sendo o NO3- o ânion da região interlamelar (sistemas[Mg-Al-NO3] e [Zn-Al-NO3]), com razão MII/Al+3 próxima de 2. As sínteses foram realizadas com diferentes tempos de envelhecimento dos precipitados, visando a obtenção de materiais com diferentes características quanto à cristalinidade e área superficial. Primeiramente, os HDL foram utilizados como matrizes hospedeiras para a intercalação de dois corantes aniônicos, Azul Reativo 19 e Vermelho Reativo 195, via troca iônica. Obteve-se compostos de intercalação semente para o primeiro, onde buscou-se investigar a natureza das interações hospedeiro-convidado nestes sistemas. Entretanto, o corante Vermelho Reativo 195 foi somente adsorvido na superficie externa do HDL.

Compostos de intercalação com Azul Reativo 19 também foram obtidos a partir dos óxidos mistos formados na calcinação do HDL contendo carbonato na região interlamelar. Tal procedimento foi possível devido ao "efeito memória" apresentado por estes materiais, cuja reconstrução estrutural pode permitir a reciclagem da matriz porosa no processo de sorção. As interações do corante Azul Reativo 19 com a superfície externa dos HDL foram estudadas através de isotermas de adsorção. As isotermas obtidas foram do tipo H-2 (alta afinidade) e seguem muito bem o modelo de Langmuir.
O mecanismo proposto para a adsorção foi uma troca iônica superficial. O HDL contendo Mg+2 e Al+3 quando aplicado na amostra real do efluente têxtil (efluente contendo corante reativo e sulfuroso) reduziu drasticamente a cor (eficiência acima de 98%). Além da redução da coloração, houve redução do pH, da concentração de carbono orgânico total (COT) e da demanda química de oxigênio (DQO). O processo de descoloração foi, principalmente, através da adsorção do corante na superfície externa do HDL, pois a região interlamelar (ocupada por ânions) não contribui para a redução da cor. A reciclabilidade do HDL utilizado na remediação da cor foi avaliada. Foram possíveis no mínimo cinco ciclos de adsorção/decomposição térmica/adsorção sem ocorrer a "saturação" do adsorvente. O processo de descoloração do efluente na reciclagem também foi através da adsorção do corante na superfície externa do HDL, que reconstruiu sua estrutura a partir do óxido misto formado na decomposição térmica do sistema HDL/corante.

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[CNPq]

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