Mercury adsorption on natural and organofunctionalized smectites - thermodynamics of cation removal

Abstract

Uma amostra natural de esmectita oriunda do estado do Piauí, Brasil, foi organofuncionalizada com 3-mercaptopropiltrimethoxissilano e 3-aminopropiltriethoxissilano. O espaçamento basal da argila natural é de 0,99 nm e área superficial 48 m 2 g -1. Houve um aumento no espaçamento basal para 1,84 e 2,01 nm e o aumento da área específica para 781 e 795 m 2 g -1 para as argilas quimicamente modificadas, respectivamente. A argila natural e a argila quimicamente modificada adsorveram cátions mercúrio em solução aquosa em pH 3,0 e 298 ± 1 K. Os modelos de isotermas de adsorção de Langmuir, Redlich-Peterson e Toth foram aplicados para ajuste dos dados experimentais com aproximação não linear. Para as interações cátion/centros básicos para cada esmectita na interface sólido/líquido foi utilizada metodologia calorimétrica e foram obtidas as constantes de equilíbrio e os efeitos térmicos exotérmicos. Considerando o número interativo de moles para cada cátion e as constantes de equilíbrio, a entalpia, ∆ int H o (−11,98 a −13,93 kJ mol ). As interações cátion/ centros básicos são de natureza espontânea como demonstram os valores de energia livre de Gibbs, dando o conjunto de dados favoráveis como expressam a entalpia exotérmica e a entropia positiva, mostrando que a esmectita natural e as quimicamente modificadas têm habilidade em complexar mercúrio. Logo, esses materiais são úteis na remoção de mercúrio em um ecossistema.A natural smectite clay sample from Piauí State, Brazil, was organofunctionalized with 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane silyating agents. The basal spacing of 0.99 nm and surface area of 48 m 2 g -1 for natural clay increased to 1.84 and 2.01 nm, and 781 and 795 m 2 g -1 for modified clays, respectively. The natural and chemically immobilized clay samples adsorb mercury cations from aqueous solutions at pH 3.0 at 298 ± 1 K. The Langmuir, Redlich-Peterson and Toth adsorption isotherm models were applied to fit the experimental data with a nonlinear approach. From the cation/basic center interactions for each smectite at the solid-liquid interface, by using calorimetry methodology, the equilibrium constant and exothermic thermal effects were obtained. By considering the net interactive number of moles for each cation and the equilibrium constant, the enthalpy, ∆ int H o (−11.98 to −13.93 kJ mol ). The cation-basic center interactions are spontaneous in nature as demonstrated from favorable enthalpic and entropic results. Natural and anchored smectites have the ability to complex mercury, acting as useful materials for removal of this hazardous metal from an ecosystem.

Smectite Clay Modified with Quaternary Ammonium as Oil Remover

“…7,8 The concentration of contaminants in industrial effluents in general can be reduced by various physical and/or chemical processes, including chemical and catalytic oxidation, biological techniques, electrolytic methods, adsorption and membrane filtration. 5,[9][10][11][12] Of these, adsorption is one of the most promising methods. 6 Adsorption has been widely studied and used to treat effluents contaminated by various toxic substances.…”

“…[13][14][15][16][17][18][19][20][21][22] Natural adsorbents such as clays can be chemically modified to adjust their physical-chemical properties, adding functionalities for use in various types of applications. 10,23,4 Specifically in the treatment of effluents produced by the petroleum industry, it is important to develop new materials and improve existing ones that have good cost-benefit ratios, especially those that are abundant in nature.…”

Síntese De Biodiesel Utilizando Argila Bentonítica Natural E Impregnada Como Catalisador

“…Dentre os principais inconvenientes apresentados na síntese convencional (transesterificação homogênea com catálise básica) encontra-se a etapa de separação e purificação do combustível, que é demorada e gera uma grande quantidade de resíduos. Entre os materiais que podem atuar como catalisadores heterogêneos estão às argilas, que apresentam como principal vantagem ser um material de baixo custo, encontrado com abundância na natureza e que possui propriedades catalíticas (3).…”

Desenvolvimento de métodos de análise por injeção sequencial com detecção eletroquímica para a aplicação em estudos de interação de Hg(II), As(III) e Se(IV) com ligantes heterogêneos de ocorrência natural

“…A modificação de Na-VT com 3-MPS (Tabela 7) foi baseada no procedimento de Guerra et al (2009). Em resumo, 5,0 g de Na-VT foram dispersos em tolueno isento de água (seco com MgSO 4 anidro, 1,5 g para 100 mL), seguido pela adição de 5,0 mL de 3-MPS.…”