Estudo físico-químico das interações do íon AI(III) com a turfa decomposta fina (TDF)

Abstract

As interações da Turfa Decomposta Fina (TDF), de Arroio Silva, SC, com o íon Al(III) foram estudadas. A análise do espectro de Infravermelho (IV) confirma a presença dos grupos funcionais característicos da Turfa. Estudos cinéticos revelaram que com um coeficiente de correlação elevado, a cinética de pseudo-segunda ordem mostra um bom acordo entre os valores de qe experimentais e calculados, indicando que na adsorção de Al(III) na Turfa a etapa determinante na biosorção do alumínio(III) é uma adsorção química, envolvendo quelação, seguindo o modelo de Langmuir que é limitado a formação de uma monocamada de íons metálicos. O modelo de Adsorção da Isoterma de Langmuir foi utilizado, e as capacidades máximas de adsorção em pH 1,0; 2,5 e 4,0 foram respectivamente 5,42; 5,89 e 6,09 mg, por grama de Turfa. O mecanismo de adsorção sugerido envolve uma complexação do íon Al(III) com os grupos oxigenados presentes na Turfa. A análise de microscopia eletrônica mostrou uma superfície rugosa e porosa. A determinação do Ponto de Carga Zero (PCZ) indica que as interações do íon Al(III) com a Turfa são bem mais fortes do que simples interações eletrostáticas. As quantidades molares dos grupos funcionais presentes, as constantes das interações do íon Al(III) com esses grupos, e as curvas de distribuição dessas interações foram determinadas. Em valores de pH até pH = 4,4 o íon Al(III) está preferencialmente coordenado com o grupo ftálico. Em valores de pH maiores várias interações ocorrem: uma monohidróxida com o grupo ftálico, Al(OH)(Fit); uma dihidróxida com um ftálico e um catecol, que predomina em valores de pH 4,5 até 8,2 , [Al(OH)2(Fit)(Cat)]3-; uma monohidróxida biftálica, Al(OH)(Fit)2 e uma dihidróxida com um catecol e um salicílico, [Al(OH)2(Cat)(Sal)]2-, que compete com o íon aluminato, Al(OH)4-. A relação linear de Stern-Volmer, da supressão da fluorescência dos grupos aromáticos da Turfa pelo íon Al(III), confirma os resultados de equilíbrio.

Abstract : The interactions of the Fine Decomposed Peat (TDF) of Arroio Silva, SC, with the Al(III) ion were studied. Infrared (IR) spectrum analysis confirms the presence of the characteristic functional groups of Peat. Kinetic studies have shown that with a high correlation coefficient, the pseudo-segunda order constant shows a good agreement between the values of experimental and calculated qe, indicating that the adsorption of Al(III) on the peat, the determining step in the biosorption of Al(III) is a chemical adsorption, involving chelation, following the model of Langmuir which is limited to the formation of a monolayer of metallic ions. The Langmuir isotherm adsorption model was used, and the maximum adsorption capacities at pH 1.0; 2.5 and 4.0 were respectively 5.42; 5.89 and 6.09 mg per gram of Peat. The suggested adsorption mechanism involves a complexation of the Al(III) ion with the oxygen groups present in the Peat. Electron microscopy analysis showed a rough and porous surface. The determination of the Point of Zero Charge (PZC) indicates that the interactions of the Al(III) ion with the Peat are much stronger than simple electrostatic interactions. The molar amounts of the functional groups present, the constants of the Al(III) ion interactions with these groups, and the distribution curves of these interactions were determined. At pH values up to pH = 4.4 the Al(III) ion is preferably coordinated with the phthalic group. In higher pH values several interactions occur: a monohydroxide with the phthalic group, Al(OH)(Fit); a dihydroxide with a phthalic and a catechol, which predominates in values of pH 4.5 up to 8.2, [Al(OH)2(Fit)(Cat)]3-; a monohydroxide biphtálic, Al(OH)(Fit)2. and a dihydroxide with a catechol and a salicylic group, [Al(OH)2(Cat)(Sal)]2-, competing with aluminate ion, Al(OH)4-. The linear relationship of Stern-Volmer suppression of the Peat aromatic groups fluorescence with the addition of Al(III) ion confirms the equilibrium results.