???item.export.label??? ???item.export.type.endnote??? ???item.export.type.bibtex???

Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/2375
Tipo do documento: Tese
Título: Modificação da argila montmorilonita sódica utilizando diferentes solventes orgânicos: uma nova metodologia
Autor: Stoski, Adriana 
Primeiro orientador: Almeida, Carlos Alberto Policiano
Primeiro coorientador: Muniz, Edvani Curti
Resumo: Solventes orgânicos polares são capazes de interagir e modificar a estrutura da montmorilonita (MMT), seja por solvatação ou por complexação, na galeria do argilomineral e/ou na superfície da MMT, a partir de alguns grupos de átomos. Neste trabalho foi estudada essa interação entre a MMT com quatro solventes orgânicos polares: dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilformamida (DMF), ácido acético (AA) e acetonitrila (AN). Uma mistura de álcool etílico, MMT e solvente orgânico foi mantida sob agitação magnética e refluxo por 1h. A análise estatística foi aplicada para avaliar os efeitos da quantidade de DMSO, temperatura de adsorção e tempo de sonicação na distância do plano basal d001 da argila modificada (DMSO-MSAT). Um aumento médio de 0,57 nm na distância interlamelar foi encontrado após a intercalação com DMSO, a qual foi confirmada pela análise de FTIR com o surgimento das bandas em 3017, 2931, 706, 1329, 1402 e 1432 cm-1 características da molécula. A análise estatística mostrou que apenas o efeito da quantidade de DMSO é significativo para aumentar a distância interlamelar. A adsorção do DMSO também foi confirmada pela análise BET, a qual mostrou uma diminuição da área superficial de 41,8933 para 2,1572 m²/g, além de um aumento no diâmetro médio dos poros. Além disso, o tempo de secagem da amostra foi de apenas 30 minutos utilizando a metodologia proposta neste trabalho. Após o estudo com DMSO, estudou-se a mesma metodologia avaliando-se as interações que ocorrem entre a MMT e os outros três solventes orgânicos (DMF, AA e AN). Por meio do DRX foi evidenciado que para que a modificação resulte em espaçamento lamelar maior, com menor grau de delaminação, estrutura mais organizada e interação na superfície interna da MMT com o solvente, são necessárias 4h de agitação com 5 mL do solvente orgânico. Pelas curvas de TG/DTG foi confirmado que a interação da MMT com o DMF ocorre de duas maneiras distintas, sendo i) pelo par de elétrons livres do nitrogênio e ii) pelo grupo carbonila, já que ocorrem dois eventos endotérmicos em 202 e 303°C, com liberação de moléculas de DMF. Pelos espectros de FTIR comprovou-se que ocorre a interação dos solventes orgânicos com a MMT, já que a banda em 3627cm-1 diminui drasticamente, sendo que a curva com menor intensidade é para a amostra MSAT+DMF. Ainda pelos espectros de FTIR fica evidente que a mudança estrutural do argilomineral é baixa, já que as bandas refletidas para os cátions octaédricos sofrem pouco deslocamento. Ainda, conclui-se que, ao usar a metodologia proposta neste trabalho, tem-se um baixo grau de evaporação das moléculas dos solventes orgânicos inseridas na galeria da MMT na etapa de secagem do material, assim obtendo um aumento interlamelar mais pronunciado. Consequentemente, isso leva ao aumento do espaço interlamelar com valores de 0,11 nm para a intercalação com acetonitrila, 0,27 nm utilizando ácido acético e 0,85 nm para o DMF.
Abstract: Polar organic solvents have the ability to interact with and modify the structure of Montmorillonite (MMT), through solvation or complexation in the clay mineral gallery and/or on the MMT surface, involving certain atomic groups. In this paper, the interaction between MMT and four polar organic solvents - dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), acetic acid (AA) and acetonitrile – was studied. A mixture of ethyl alcohol, MMT and organic solvent was kept under magnetic stirring in a reflux condenser for 1h. Statical analysis has been applied to evaluate the effects of the amount of DMSO, temperature and sonication time on the modified clay (DMSO-MSAT) basal plane (d001) distance trough a 23 factorial desing. An average increase of 0.57 nm for d001 distance has been found after swelling with DMSO interaction, as confirmed by FTIR analysis with the appearance of bands at 3017, 2931, 706, 1329, 1402 and 1432 cm-1 characteristics of DMSO molecules vibration. BET analysis revealed a decrease in the surface area (from 41.8933 m²/g to 2.1572 m²/g) for SMAT and DMSO-MSAT, respectively. The porosity increases from 1.74 to 1.87 nm for SMAT and DMSO-MSAT, respectively. Statistical analysis showed that only the effect of the amount of DMSO is significant for increasing the interlamellar distance. In addition, at room temperature, the drying time of the sample was only 30 minutes using this methodology. Afterwards, this study proceeded by testing the methodology and interactions that occurs between MMT with the other three solvents, and through XRD analyses revealed that reaction time of 4 hours and 5 mL of an organic solvent were necessary to achieve modifications, such as larger lamellar spacing, reduced delamination, improved structural organization, and interaction with the inner surface of MMT. The TG/DTG diagrams confirmed that the interaction of MMT with DMF occurs trough two different mechanism: free electron pair of the nitrogen or the carbonyl group. This is supported by two endothermic events observed at 202 and 303°C, indicating the release of DMF molecule. Additionally, FTIR spectra demonstrated the interaction between organic solvents and MMT, as the band at 3627cm-1 exhibited a significant decrease, with the MSAT+DMF sample showing the lowest intensity in this band. Notably, the FTIR spectra also suggested that the MMT’s structural decomposition was limited, as the reflected band for the octahedral cations showed a minimal displacement. Furthermore, it can be concluded that when following the methodology proposed in this paper, there is only a low degree of evaporation of the organic solvent molecules insert into the MMT gallery during the material’s drying stage. Consequently, this leads to an increase in the interlamellar space, with values of 0.11 nm for acetonitrile, 0.27 nm for AA and 0.85 nm for DMF.
Palavras-chave: Montmorilonita
Intercalação
Dimetilsulfóxido
Dimetilformamida
Ácido Acético
Montmorillonite
Intercalation
Dimethylsulfoxide
Dimethylformamide
Acetic Acid
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual do Centro-Oeste
Sigla da instituição: UNICENTRO
Departamento: Unicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)
Citação: Stoski, Adriana. Modificação da argila montmorilonita sódica utilizando diferentes solventes orgânicos: uma nova metodologia. 2024. 76 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/2375
Data de defesa: 23-Aug-2024
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Tese_Adriana_Stoski.pdfTese_Adriana_Stoski2,89 MBAdobe PDFDownload/Open Preview


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.