Avaliação do uso de argilas montmorilonitas modificadas na adsorção de nitrato em meio aquoso / Evaluation of nitrate adsorption from aqueous medium using modified montmorillonites

RESUMO

RESUMO Este estudo investigou a eficiência da remoção de nitrato em meio aquoso usando adsorção em argilas montmorilonitas comerciais, comparativamente a uma resina aniônica comumente usada nessa operação. Algumas dessas argilas foram intercaladas como o íon hexadeciltrimetilamônio para avaliação. Áreas superficiais específicas, capacidades de troca catiônica e espectros de infravermelho médio foram obtidos para caracterização das argilas. Testes preliminares indicaram a nanoargila funcionalizada com aminopropiltrietoxisilano e octadecilamina como a mais eficiente na adsorção de nitrato, conquanto não tenha superado em eficiência a resina aniônica comercial também testada. Curvas cinéticas e isotermas de equilíbrio de adsorção de nitrato em fase aquosa na nanoargila e na resina comercial foram determinadas e modeladas para comparação, como também para seleção de modelos representativos e para estimativa de propriedades termodinâmicas dos sistemas estudados. Todos os ensaios foram realizados a 25°C e com pH neutro. Isotermas de equilíbrio também foram determinadas a 35 e 45°C. Os resultados obtidos mostram que o processo adsortivo estudado é físico, espontâneo e favorável tanto para a resina como para a nanoargila, as quais possuem muito boa afinidade com o nitrato. O modelo mais representativo para a cinética foi o de pseudossegunda ordem, enquanto para o equilíbrio foi a isoterma de Freundlich.

ABSTRACT

ABSTRACT This study investigated the efficiency of nitrate removal in aqueous medium using adsorption on commercial montmorillonites compared to an anionic resin widely used in this operation. Some of these clays were intercalated with hexadecyltrimethylammonium ion for this investigation. Specific surface areas, cation exchange capacities and mid-infrared spectra were determined for clays characterization. Preliminary tests indicated that the nanoclay functionalized with aminopropyltriethoxysilane and octadecylamine was the most efficient in nitrate adsorption, although it did not exceed anionic resin in efficiency. Adsorption kinetic and equilibrium of nitrate from aqueous phase on the nanoclay and anionic resin were determined and modeled for comparison, as well as for the selection of representative models and estimation of thermodynamic properties of the studied systems. All experiments were carried out at 25°C and at pH 7. Equilibrium isotherms were also determined at 35 and 45°C. The obtained results show that the adsorption processes studied are physical, spontaneous and favorable for both the resin and the nanoclay, which have very good affinity with nitrate. The most representative models for the systems were the pseudo-second order kinetic model and the Freundlich equilibrium isotherm.