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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Pissetti, Fábio Luiz
Título: Preparação de Redes Modificadas de Poli(Dimetilsiloxano) com Íon Piridínio ou Etilenodiamina: Estudo da Adsorção de Íons Metálicos em Meio Etanólico
Ano: 2007
Orientador: Prof. Dr. Yoshitaka Gushikem
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Poli(dimetilsiloxano), Adsorção de metais, Isotermas de adsorção, Constantes de equilíbrio
Resumo: Neste trabalho foram preparadas redes poliméricas com propriedades elastoméricas a partir do poli(dimetilsiloxano) (PDMS), modificadas com íon piridínio ou etilenodiamina. Os materiais preparados foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho, análise termogravimétrica, calorimetria diferencial de varredura e ressonância magnética nuclear de C e Si. Os resultados destas análises mostraram que ambos os materiais apresentam boa estabilidade térmica e uma temperatura de transição vítrea de ~ 160 K. Os dados de RMN indicaram que rede foi formada pela reticulação das cadeias lineares de PDMS por “clusters” de siloxanos do tipo T, provenientes da hidrólise/condensação de 3-cloropropiltrimetoxissilano e do 2-aminoetil-3- aminopropiltrimetoxissilano. Além disso, por ensaios de intumescimento foi calculada a massa molecular média entre os nós da rede polimérica e também a densidade de reticulação dos materiais. Os valores encontrados sugerem um alto grau de reticulação para ambos os materiais estudados. A rede modificada com etilenodiamina apresentou a maior densidade de reticulação. Com intuito de avaliar a potencialidade dos materiais como adsorventes de íons metálicos de uma solução etanólica, foram obtidas isotermas de adsorção. Para o material modificado com o íon piridínio os metais estudados foram o Co, Cu e Fe, que foram retirados da solução com boa eficiência, 0,25, 0,29 e 0,45 mmol g, respectivamente. Os haletos metálicos foram adsorvidos pela rede polimérica modificada na forma de complexos aniônicos FeCl4¨, CuCl4 e CoCl4. Os resultados de UV-Vis sugeriram que os complexos formados na interface têm uma simetria tetraédrica ou tetraédrica distorcida. Para a rede modificada com etilenodiamina foram estudados os metais Cu, Ni e Fe. Neste caso o material apresentou uma elevada capacidade de adsorção para os cloretos de Fe (1,35 mmol g) e Cu (1,25 mmol g), enquanto que, para o Ni a capacidade de adsorção foi consideravelmente menor, 0,36 mmol g. Os resultados de espectro eletrônico para este material sugeriram que o cobre é adsorvido pela rede polimérica modificada na forma do complexo, [Cu(en)], com uma estrutura tetraédrica distorcida, enquanto que para o níquel os resultados sugeriram formação de um complexo octaédrico. Os dados obtidos nas isotermas de adsorção foram usados para calcular as constantes de equilíbrio para a adsorção dos íons metálicos. Estes resultados permitiram verificar que no material modificado com o íon piridínio a adsorção de CoCl2 e CuCl2 segue o modelo descrito por Langmuir. Para a adsorção do FeCl3 outro modelo, em que centro adsorvedor é composto por dois grupos ligantes, foi necessário para descrever o processo de adsorção. Neste caso, há um efeito cooperativo entre as espécies formadas na superfície. Para o material modificado com etilenodiamina, os cálculos mostraram que a adsorção dos três íons metálicos pode ser descrito adequadamente pelo modelo de Langmuir.
Abstract: In this work elastomeric polymeric networks based on poly(dimethilsiloxane) PDMS, modified with pyridine ion or ethylenediamine, were prepared. These materials were characterized by infrared spectrometry, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry and nuclear magnetic resonance (NMR) of Si and C. The results showed that both materials presented a good thermal stability and a glass transition temperature at ~ 160 K. The NMR data indicated that the polymeric network was formed by PDMS linear chain crosslinked with siloxane clusters of T Si units formed from hydrolyses/condensation of 3-chloropropyltrimethoxysilane or 2-aminoethyl-3- aminopropyltrimethoxysilane. Using the swelling measurements, the average molecular weight between crosslinking points and the polymeric network crosslinking density were calculated. The results obtained suggested a high degree of crosslinking for the prepared materials, which was higher for the ethylenediamine. To evaluate the potential use of the prepared materials as adsorbents, adsorption isotherms were obtained from an ethanolic solution. For the polymeric network modified with pyridine ion the metallic ions studied were Cu, Co and Fe, which were adsorbed with high efficiency of 0.25, 0.29 e 0.45 mmol g, respectively. Metal halides were adsorbed by the modified polymeric network as an anionic complex, FeCl4¨, CuCl4 and CoCl4. The UV-Vis data suggested that the formed complexes at surface presented a tetrahedral symmetry or distorted tetrahedral symmetry. For The polymeric network modified with ethylenediamine, the metallic ions studied were Cu, Ni and Fe. In this case, the material showed a higher capacity of adsorption for Fe (1.35 mmol g) and Cu (1.25 mmol g), while, to Ni that capacity was significantly lower, 0.36 mmol g. The electronic spectra data suggested that the copper was adsorbed by the modified polymeric network as [Cu(en)], with a distorted tetrahedral symmetry, while the nickel was adsorbed with a octahedral symmetry. From the isotherm data, the equilibrium constants of the metallic ion adsorption were calculated. These results allowed verifying that the adsorptions of CoCl2 e CuCl2 are appropriate described by Langmuir equation. For the FeCl3 another model, which two adsorptions centers are envolved was necessary to describe the adsorption process. In this case, there was a cooperative effect among the adsorbed species. The results for polymeric network modified with ethylenediamine showed an adsorption described by the Langmuir equation for all metallic ions studied.
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