Comissão
Estatuto
Histórico
Localização
Contato
BIQ
BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Cardoso, Atílio de Oliveira
Título: Heterocoagulação entre Crisotila e Látex de Poliestireno
Ano: 2007
Orientadora: Profa. Dra. Inés Joekes
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Heterocoagulação, Estabilidade coloidal, Teoria DLVO
Resumo: Crisotila é um silicato de magnésio de hábito fibroso, com fórmula ideal Mg6Si4O10(OH)8 e estrutura 1:1, intercalando camada tetraédrica de tridimita (sílica) com camada octaédrica de hidróxido de magnésio (brucita). Para haver coordenação entre os planos de tridimita e brucita as bicamadas se curvam e se enrolam sobre si mesmas, formando fibrilas cilíndricas com superfície constituída de brucita. As fibrilas se agregam dando origem a fibras que em meio aquoso, sob extensa faixa de pH, possuem potencial zeta positivo, em razão de haver cátions magnésio na superfície, originados por dissociação de ânions hidroxila, o que ocasiona pH de equilíbrio igual a 8,5. Apesar do potencial zeta essencialmente positivo, crisotila é um material sobre o qual aderem, espontaneamente, e em grande quantidade, materiais particulados de natureza negativa ou positiva. Visando compreender as causas do fenômeno, partículas de látex de poliestireno, com superfície negativa, PS-, e positiva, PS+, foram sintetizadas em meio aquoso, na ausência de surfactantes, e utilizadas em experimentos de heterocoagulação com crisotila, variando: i) o grau de desfibrilamento da crisotila, em meio aquoso, através de ação mecânica e através de hidrofobicidade causada por metilação da superfície das fibras usando Si(CH3)2Cl2; ii) o potencial zeta de crisotila através de lavagem com HCl, variação do pH do meio de dispersão usando NaOH e lavagem com solução aquosa de silicato de sódio; iii) a quantidade adicionada de partículas de poliestireno por mg de crisotila; iv) o potencial zeta das partículas de poliestireno através da adsorção de surfactante catiônico brometo de cetil-trimetil-amônio (CTAB). Resultados de análise microscópica via MEV mostraram que a formação de heterocoágulos ocorre preferencialmente sobre fibras de crisotila mais finas e portanto flexíveis, havendo expressiva formação de homocoágulos de látex a partir de aproximadamente 10 partículas por mg de crisotila. De acordo com resultados de medidas de densidade óptica residual de sobrenadantes, os procedimentos que diminuem o grau de desfibrilamento e o potencial zeta de crisotila diminuem a velocidade inicial de formação de heterocoágulos com partículas de PS-. A adsorção de CTAB inibe a adesão de partículas PS- e não interfere na adesão de partículas PS+ sobre crisotila. A heterocoagulação de látex PS- é completamente revertida com a adição de silicato de sódio ao meio de dispersão. Em meio aquoso, silicato de sódio extrai impurezas da crisotila, detectadas por aumento da densidade óptica do meio de dispersão. Partículas de látex PS+ praticamente não aderem sobre crisotila lavada com silicato de sódio. Os resultados indicam que a adesão de partículas negativas sobre crisotila ocorre preferencialmente sobre sítios positivos oriundos de magnésio dissociado de hidroxila, enquanto a adesão de partículas positivas ocorre sobre sítios negativos, ocasionados pela pré-adesão de impurezas durante a etapa de lavagem da crisotila com água. A densidade superficial de sítios positivos é significativa em fibras mais finas e flexíveis, sobre as quais a heterocoagulação ocorre preferencialmente. Sugerese que a homocoagulação seja dependente principalmente da mobilidade de heterocoágulos préformados, que sob agitação do sistema colidem entre si com energia mecânica suficiente para causar a adesão entre as partículas de látex.
Abstract: Chrysotile is a magnesium silicate with fibrous habit and ideal formula Mg6Si4O10(OH)8, having 1:1 layered structure of tetrahedral tridimite (silicate) with octahedral brucite (magnesium hydroxide). The layers are curved and rolled, resulting in cylindrical fibrils with brucite in the external surface and tridimite in the hollow internal surface. The fibrils aggregate giving rise to bundles, or fibers, which have a positive zeta-potential in aqueous medium. This results from the Mg occurrence after dissociation of the surface hydroxyl groups. Despite its positive zeta potential, the surface of chrysotile attaches colloidal particles of negative or positive nature. Aiming to understand this phenomenon, polystyrene latex particles, with negative (PS-) and positive (PS+) surface charge, were synthesized in aqueous solution, in the absence of surfactants, and used in experiments of heterocoagulation with chrysotile. The aggregation of the fibers was controled through mechanical action or improved hidrofobicity by metilation of the surface using Si(CH3)2Cl2. The zeta potential of chrysotile was modified by washing with HCl or adding NaOH or sodium silicate aqueous solution. The amount of polystyrene particles was varied and its surface charge adjusted adding cetyl trimethylammonium bromide cationic surfactant (CTAB). Results of microscopic analysis (MEV) showed that the formation of heteroaggregates occurs preferentially on disaggregated fibers, or fibrils, which are the most flexible. Also, an expressive quantity of homoaggregates of latex with approximately 10 particles/mg of chrysotile are formed. According with the results of optical density of the supernatants, procedures that reduce the disaggregation and the zeta-potential of chrysotile decrease the initial rate of formation of heteroaggregates with particles of PS-. The adsorption of CTAB inhibits the adhesion of PS- particles and does not interfere in the adhesion of PS+ particles on chrysotile. The heterocoagulation of PS- latex is completely reverted with the addition of sodium silicate to the dispersion. In aqueous suspension, sodium silicate removes impurities of the chrysotile surface, as detected by the increase in the optical density of the dispersion. Particles of PS+ latex practically will not attach on chrysotile washed with sodium silicate. The results indicate that the adhesion of negative particles on chrysotile occurs preferentially at positive surface sites, while the adhesion of positive particles occurs at the negative surface sites, probably caused by the pre-adhesion of impurities on the chrysotile when washing with water. The surface density of positive sites is more significant in flexible and disaggregated fibers, on which the heterocoagulation occurs preferentially. The homoaggregation of the latex particles seems to be dependent mainly on the mobility of the preformed heteroaggregates, which, under stirring, collide among themselves with enough mechanical energy to cause the adhesion between the latex particles.
Arquivo (Texto Completo): vtls000433753.pdf ( tamanho: 4,77 MB )

Instituto de Química / Caixa Postal n° 6154
Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP
13083 - 970, Campinas, SP, Brasil
e-mail: biq@iqm.unicamp.br
© 2012-2014 BIQ