Síntese e caracterização de oligômero poliédrico de silsesquioxano funcionalizado com adenina e timina e sua aplicação em adsorção

Abstract

Neste trabalho, primeiramente preparou-se o octa(3-cloropropil)silsesquioxano (POSS-PrCl), por meio da condensação hidrolítica do 3-cloropropiltrietoxisilano. Na sequência, foram preparados dois materiais a partir da organofuncionalização do POSS-PrCl com os ligantes adenina (ADN) e a timina (T), resultando os materiais: octa(3-adeninapropil)silsesquioxano (POSS-ADN) e o octa(3-timinapropil)silsesquioxano (POSS-T). Em seguida estes materiais foram caracterizados por meio das técnicas de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Análise de Nitrogênio, Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 13C e 29Si, Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Energia Dispersiva de Raios-X (EDX). A análise elementar de nitrogênio indicou um teor de funcionalização de 4,36 e 4,50 mmol g-1 para o POSS-ADN e o POSS-T, respectivamente. Estes materiais foram utilizados como adsorventes e aplicados na adsorção dos íons metálicos de Cu2+, Ni2+, Cd2+ e Zn2+ em soluções etanólicas e aquosas, pelo método de “Batch” (batelada). O tempo de equilíbrio de adsorção para os dois adsorventes estudados em meio etanólico e aquoso foi de aproximadamente 15 min para o POSS-ADN e 20 min para o POSS-T para todos os metais analisados. Foi observado que as capacidades máximas de adsorção (Nfmáx) nos solventes estudados obedeceram a ordem etanólico > aquoso. Nos meios etanólico e aquoso a adsorção obedece a seguinte ordem: Cu2+, Ni2+, Cd2+ e Zn2+. As isotermas de adsorção foram ajustadas aos modelos de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevich (D-R). Os modelos de Langmuir e Freundlich, foram os mais apropriados para descrever os dados de adsorção no POSS-T e POSS-ADN, respectivamente.

In this work, first octa(3-chloropropyl)silsesquioxane (POSS-PrCl) was synthesized by hydrolytic condensation of the 3-chloropropyltriethoxysilane. In the following, two materials were prepared from the POSS-PrCl organofunctionalization with the ligands adenine (ADN) and thymine (T), resulting the materials octa(3-adeninepropyl)silsesquioxane (POSS-ADN) and octa(3-thyminepropyl) (POSS-T). Then the material was characterized by the techniques of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Nitrogen Analysis, 13C and 29Si Nuclear Magnetic Resonance (NMR), X-ray Diffraction (DRX), Electron Microscopy (SEM) and Xray Dispersive Energy (EDX). The nitrogen elemental analysis indicated a degree of functionalization of 4.36 and 4.50 mmol g-1 for POSS-DNA and POSS-T, respectively. These adsorventes were applied to the adsorption of metal ions Cu 2+, Ni 2+, Cd 2+ and Zn 2+ in aqueous and ethanol solutions by the batch method. The adsorption equilibrium time for the two adsorbents studied in ethanolic and aqueous media was approximately 15 min for POSS-ADN and 20 min for POSS-T for all metals analyzed. It was observed that the maximum adsorption capacity (Nf max) in the solvents studied obeyed the order ethanolic > aqueous. In the ethanolic and aqueous media the adsorption obeys the following order: Cu2+, Ni2+, Cd2+ and Zn2+. The adsorption isotherms were fitted to Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich (D-R). The Langmuir and Freundlich models were the most appropriate to describe the data of adsorption in POSS-T and POSS-DNA, respectively.