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dc.contributor.advisor1Wander Luiz Vasconcelospt_BR
dc.contributor.advisor-co1Wander Luiz Vasconcelospt_BR
dc.contributor.referee1Virginia Sampaio T Ciminellipt_BR
dc.contributor.referee2Daniela Cordeiro Leite Vasconcelospt_BR
dc.contributor.referee3Wilson Accharpt_BR
dc.contributor.referee4Monica Maria de Abreu Mendonca Schvartzmanpt_BR
dc.contributor.referee5Cláudio Airoldipt_BR
dc.creatorAngela de Mello Ferreirapt_BR
dc.date.accessioned2019-08-10T09:29:44Z-
dc.date.available2019-08-10T09:29:44Z-
dc.date.issued2007-05-30pt_BR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/MAPO-7REHM3-
dc.description.abstractThe present work was aimed at synthesizing nanostructured hybrid materials derived from the functionalization of smectite clays with ligands containing thiol (-SH) and amino (-NH2) groups for application in adsorption processes. Two montmorillonite samples (a commercialAmerican clay-Cloisite-Na and an in nature Brazilian clay from Campina Grande, PB) and one synthetic, commercial clay (Laponite) were investigated. The modification routes were based on the grafting reaction between hydroxyl groups present on clay surface and the hydrolyzable alkoxy group of the (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane or (3-aminopropyl)triethoxysilane in dry toluene or alcohol solution under reflux. The present work showed that the proposed modification routes were effective for the grafting of the thiol and amino groups in the clay structure. The functionalization degree varied according to the clay sample, acidpre-treatment, modifier type and dispersing media. A detailed characterization of the materials indicated that the functionalization does not modify the original structure of the clays but altered their original hydrophilic nature to hydrophobic. The smectite clays showedan immobilization capacity comparable to those reported for silica gel. The immobilization capacities of the mercaptopropyl groups were calculated as 1.76 mmol/g, 1.45 mmol/g and 1.2 mmol/g for the Brazilian clay, Cloisite and Laponite, respectively. With aminopropyl, theimmobilization capacities were determined as 2.0 mmol/g and 1.5 mmol/g for the Cloisite and Laponite samples, respectively. The specific surface areas and pore volumes of all clay samples decreased significantly upon grafting. The accessibility to the reactive SH groupswas successfully determined by using the Volhard method. It ranged from 60% to 75%,depending on the organic content, for the H-montmorillonite samples and to 100% for the SH-laponite sample. Similar values of accessibility were observed with the amino-modified clays. The thiol-functionalized montmorillonite samples showed average binding capacities 160% and 1100% higher, respectively, with respect to Cd(II) and Ag(I) to those obtained with the ungrafted material. These results support a mechanism of adsorption involving primarilyion complexation by the thiol groups (specific) instead of cation exchange (unspecific). Adsorption experiments have demonstrated the selectivity of a thiol-modified synthetic clay by As(III) species. The highest loading capacity (22.3 mg/g) and speciation has occurred at pH 4-5, where the trivalent species are present in its neutral form (H3AsO3). The proposedmodification processes are suggested for the preparation of novel adsorbent materials with controlled selectivity and specificity and therefore with good potential for separation and preconcentrationpurposes.pt_BR
dc.description.resumoEste trabalho teve como objetivo a síntese de materiais híbridos nanoestruturados a partir da funcionalização de argilas smectitas com os grupos funcionais sulfidrila (SH) e amino (NH2) para aplicação em processos de adsorção. Foram utilizadas amostras de montmorilonita e de argila sintética, denominada laponita. Dentre as amostras de montmorilonita, foi utilizada uma americana comercial (cloisite-Na) e outra in natura da região de Campina Grande, Paraíba. As rotas de modificação propostas basearam-se na reação química entre as hidroxilas superficiais das argilas e os grupos hidrolisáveis dos silanos (3-mercaptopropil) trimetoxissilano e (3-aminopropil)trietoxissilano na presença de tolueno ou solução alcoólica sob refluxo. O presente trabalho demonstrou que as rotas de modificação propostas foram eficientes para imobilizar as moléculas de silano na estrutura das argilas, sendo que o grau de funcionalização variou com o tipo da argila, pré-tratamento ácido, o tipo de agente modificador e o tipo de solvente utilizado. Os resultados de caracterização indicaram que a estrutura original da argila não foi alterada após funcionalização. A funcionalização modificou a natureza da argila de altamente hidrofílica para hidrofóbica e organofílica. A quantidade de grupos mercaptopropil imobilizados foi de 1,76mmol/g, 1,45mmol/g e 1,2mmol/g para as amostras de montmorilonita brasileira, cloisite e laponita, respectivamente. Para o grupo aminopropil, foram determinados valores de 2,0mmol/g (cloisite) e 1,5mmol/g (laponita). Tanto a área superficial quanto o volume de poros foram significativamente reduzidos após a funcionalização. O acesso aos grupos funcionais imobilizados (SH) foi convenientemente determinado através do método de Volhard sendo que valores na faixa de 60%-70 % foram obtidos para as amostras de montmorilonita e de 100% para a amostra de laponita. Valores de acessibildade similares a estes foram obtidos para os grupos NH2 imobilizados. As amostras de montmorilonita funcionalizadas com SH apresentaram capacidade de adsorção para os Cd(II) e de Ag(I) superior comparada à argila natural (160% e 900% maiores). Este resultado sugere que para as argilas funcionalizadas predominou o mecanismo de complexação dos íons metálicos pelos grupos SH (adsorção específica) enquanto que para a argila natural predomina o mecanismo de troca catiônica (inespecífico). Os ensaios de adsorção demontraram uma maior afinidade da argila laponita modificada com grupos SH pela espécie As(III) do que As(V). A maior adsorção (22,3mg/g), e melhor seletividade foram obtidas em condições de pH em que predomina a espécie trivalente neutra (H3AsO3). O processo de modificação proposto permitiu a obtenção de material adsorvente com seletividade e especificidade controlada através da escolha adequada do grupo funcional do silano e com grande potencial para ser aplicado em processos de separação e pré-concentração.pt_BR
dc.languagePortuguêspt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectEsmectitaspt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subjectFuncionalizaçãopt_BR
dc.subject.otherEngenharia metalúrgicapt_BR
dc.subject.otherEngenharia de minaspt_BR
dc.titleMateriais híbridos nanoestruturados sintetizados a partir da funcionalização de esmectitas para imobilização de espécies inorgânicas e orgânicaspt_BR
dc.typeTese de Doutoradopt_BR
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