Adsorção de íons metálicos em meio aquoso, etanólico e cetônico utilizando silsesquioxanos organofuncionalizados

Abstract

Neste trabalho, primeiramente foi sintetizado o octa (3-cloropropil) silsesquioxano (OCS), por meio da condensação hidrolítica do 3-Cloropropil trietoxisilano. Na sequência, foram preparados dois adsorventes a partir da organofuncionalização do OCS com os ligantes 2- mercaptopirimidina (2-MCP) e o 2-amino-1,3,4-tiadiazol (ATD), resultando os materiais: octa (2-mercaptopirimidinapropil) silsesquioxano (2-MCP-SSQ) e o octa (2-amino-1,3,4- tiadiazolpropil) silsesquioxano (ATD-SSQ). Em seguida estes materiais foram caracterizados por meio das técnicas de FTIR, NMR 13 C, NMR 29 Si, SEM, análise elementar e análise termogravimétrica. A análise elementar do nitrogênio indicou um teor de funcionalização de 4,4 e 3,6 mmol g-1 para o 2-MCP-SSQ e o ATD-SSQ, respectivamente. Estes nanoadsorventes foram aplicados na adsorção dos íons metálicos CuX2, CoX2 e NiX2 (X= Cl-, Br- e ClO4-) em soluções aquosas, etanólicas e cetônicas, pelo método de “Batch” (batelada). O tempo de equilíbrio de adsorção para os dois adsorventes estudados foi de aproximadamente 40 minutos para os íons metálicos em todos os solventes estudados. Foi observado que as capacidades máximas de adsorção (Nfmáx) nos solventes estudados obedeceram a ordem cetônico > etanólico >> aquoso. Nos meios etanólico e cetônico a adsorção obedece a seguinte ordem: Cu2+ > Co2+ > Ni2+ e em meio aquoso: Ni2+ > Co2+ > Cu2+. As isotermas de adsorção foram ajustadas aos modelos de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevich (D-R). Foram aplicados os modelos cinéticos de adsorção de pseudo-primeira-ordem, pseudo-segunda-ordem e Elovich, e os modelos de difusão de Boyd & Reichenberg e de difusão intrapartícula. Os modelos de Langmuir, pseudo-segunda- ordem e de Boyd & Reichenberg foram os mais apropriados para...

In this work, first the octa (3-chloropropyl) silsesquioxane (OCS) was synthesized by hydrolytic condensation of the 3-chloropropyl triethoxysilane. In the following, two adsorventes were prepared from the OCS organofunctionalization with the ligands 2- mercaptopyrimidine (2-MCP) and 2-amino-1,3,4-thiadiazole (ATD), resulting the materials octa (2-mercaptopyrimidinepropyl) silsesquioxane (2-MCP-SSQ) and octa (2-amino-1,3,4- tiadiazolpropyl) silsesquioxane (ATD-SSQ). Then the material was characterized by the techniques of FTIR, 13 C-NMR, 29 Si-NMR, SEM, elemental analysis and thermogravimetric analysis. The nitrogen elemental analysis indicated a degree of functionalization of 4.4 and 3.6 mmol g-1 for the 2-MCP-SSQ and ATD-SSQ, respectively. These nanoadsorventes were applied to the adsorption of metal ions CuX2, CoX2 and NiX2 (X = Cl-, Br- and ClO4-) in aqueous, ethanolic and ketone solutions by the batch method. The time of adsorption equilibrium for the two adsorbents studied was approximately 40 minutes for all solvents and metal ions. It was observed that the maximum adsorption capacity (Nfmáx) in the solvents studied obeyed the order ketone > ethanolic > > aqueous. In ethanol and ketone media the adsorption obeys the following order: Cu2+ > Co2+ > Ni2+ and aqueous: Ni2+ > Co2+ > Cu2+. The adsorption isotherms were fitted to Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin- Radushkevich (D-R). It were applied the kinetic models of adsorption pseudo-first-order, pseudo-second-order and Elovich and diffusion models of Boyd & Reichenberg and intraparticle diffusion. The Langmuir, pseudo-second-order and Boyd & Reichenberg models were the most appropriate to describe the data of adsorption, kinetics and diffusion, respectively. The thermodynamic parameters ΔG, ΔH and ΔS were... (Complete abstract click electronic access below)