Síntese, caracterização e aplicação de nanoadsorventes a base de ferro revestido com sílica

Abstract

Ao longo dos anos, novas formas de tratamento de efluentes em indústrias têxteis vem sendo exploradas, devido a produção de grandes volumes de efluentes contendo alta carga orgânica e forte coloração pela utilização de corantes (alto potencial poluidor). Entre as novas tecnologias para se evitar essa contaminação, a adsorção tem se mostrado uma alternativa cada vez mais explorada. Um material que vem sendo amplamente estudado como um adsorvente para tratamento de efluentes industriais é a nanopartícula magnética, que tem como principal vantagem a facilidade no processo de separação. No presente trabalho a magnetita foi sintetizada pelo método de co-precipitação a partir dos precursores de Fe(III) e Fe(II) em proporção molar 2:1, respectivamente, em meio alcalino sob refluxo por 6 h. A fim de manter o material estável, o mesmo foi revestido com o tetraetilortosilicato (TEOS), que após decomposição térmica forma sílica. O material foi caracterizado e aplicado em soluções de diferentes concentrações do corante azul de metileno (AM), a fim de estudar a capacidade de adsorção do material. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), análises térmicas (TG/DTG/DTA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e propriedades magnéticas por meio de um magnetômetro de amostra vibrante (VSM). Pela análise de TG observou-se perda de água fisissorvida na faixa de temperatura até aproximadamente 170 ºC e um máximo de perda de massa em aproximadamente 277 ºC atribuída à perda de grupos OH superficiais da magnetita. A partir de DRX confirmou-se que o material sintetizado foi a magnetita (Fe3O4), antes e após o revestimento com a sílica. Os espectros de FT-IR para as amostras sem o revestimento confirmaram as principais bandas correspondentes as ligações Fe-O e O-H. Para a amostra com revestimento de sílica, obteve-se bandas referentes a ligação Si-O e Si-O-Si com deslocamentos para menor número de onda, confirmando a formação de ligações Si-O-Fe. Por microscopia eletrônica de varredura e transmissão foi observado um formato esférico para as amostras, as quais não variam quando redispersas em meio básico e alcóolico pelo revestimento. A partir das análises de magnetismo foi possível perceber que a magnetização de saturação decresce com o aumento da deposição de SiO2 do material, porém sem uma perda significativa. Pelo estudo do efeito do pH, confirmou-se que em pH = 6,6 não ocorre interferência do meio pelas cargas da superfície do adsorvente e assim é favorecido o processo de adsorção. Por meio de estudos por espectroscopia Uv-Vis de soluções de AM, foi possível calcular as concentrações de equilíbrio e determinar a capacidade máxima de adsorção sendo igual a 20,08 mg g-1.