Modificação de nanoargila visando à obtenção de propriedades magnéticas para possível uso em remediação de água contaminada por corante de azul de metileno.

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo a modificação da nanoestrutura de uma nanoargila específica, a Cloisita-Na+, visando a inserção de propriedades magnéticas. Essa abordagem visa aprimorar a capacidade de recuperação e reutilização da nanoargila em processos de tratamento de águas contaminadas. O corante azul de metileno foi utilizado como um corante modelo por ser amplamente utilizado na indústria têxtil. A validação e caracterização das amostras resultantes foram estudadas por meio da aplicação de técnicas analíticas, incluindo TG, DLS, FTIR, DRX, UV-Vis, MEV e Fisissorção. Estas técnicas desempenham um papel fundamental na avaliação das propriedades e morfologia das amostras, contribuindo para uma compreensão mais profunda das interações entre a nanoargila e as nanopartículas magnéticas. Os resultados demonstraram tamanho médio de aproximadamente 108 nm e 80 nm para clusters de argilas pura e modificada, indicando diminuição do espaçamento interlamelar das plaquetas de argila após a modificação química. Os resultados de DLS demonstraram que as dispersões de ambas as argilas são termodinamicamente estáveis, apresentando valores para Cloisita-Na+ e Cloisita-Mag em torno de -33 mV e -42 mV, respectivamente. A partir de análises de BET, concluiu-se que a área superficial e volume de poros após a magnetização da nanoargila, aumentaram aproximadamente 190 % e 170%, respectivamente. Os ensaios de remoção de corante azul de metileno demonstraram a alta eficiência de adsorção da argila magnética, alcançando aproximadamente 100% de remoção em menos de 1 hora de estudo. Diante dos resultados obtidos, é possível concluir que as argilas magnéticas estudadas apresentam alto potencial de aplicação em sistemas de remediação de águas contaminadas por corantes catiônicos.

The present work aims to modify the nanostructure of a specific nanoclay, Cloisite- Na+, aiming to introduce magnetic properties. This approach aims to improve the recovery and reuse capacity of nanoclay in contaminated water treatment processes. The validation and characterization of the resulting samples were studied through the application of analytical techniques, including TG, DLS, FTIR, XRD, UV-Vis spectroscopy, SEM and Fisiosorption. These techniques play a fundamental role in evaluating the properties and morphology of samples, contributing to a deeper understanding of the interactions between nanoclay and magnetic nanoparticles. The results demonstrated the average size of approximately 108 nm and 80 nm for pure and modified clay clusters, indicating a decrease in the interlayer spacing of the clay platelets after the chemical modification. The DLS results demonstrated that the dispersions of both clays are thermodynamically stable, presenting values for Cloisite-Na+ and Cloisite-Mag around -33 mV and – 42 mV, respectively. Methylene blue dye removal tests demonstrated the high adsorption efficiency of magnetic clay, reaching approximately 100% removal in less than 1 hour of adsorption. From BET technique, it was possible to conclude that the surface area and volume of pores after magnetization increased around 190 % and 170 %, respectively. Given the results obtained, it is possible to conclude that the magnetic clays studied have high potential for application in remediation systems for water contaminated by cationic dyes.