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Type: Artigo de periódico
Title: Mercury adsorption on natural and organofunctionalized smectites - thermodynamics of cation removal
Author: Guerra, Denis L.
Santos, Maria R. M. C.
Airoldi, Claudio
Abstract: A natural smectite clay sample from Piauí State, Brazil, was organofunctionalized with 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane silyating agents. The basal spacing of 0.99 nm and surface area of 48 m² g-1 for natural clay increased to 1.84 and 2.01 nm, and 781 and 795 m² g-1 for modified clays, respectively. The natural and chemically immobilized clay samples adsorb mercury cations from aqueous solutions at pH 3.0 at 298 ± 1 K. The Langmuir, Redlich-Peterson and Toth adsorption isotherm models were applied to fit the experimental data with a nonlinear approach. From the cation/basic center interactions for each smectite at the solid-liquid interface, by using calorimetry methodology, the equilibrium constant and exothermic thermal effects were obtained. By considering the net interactive number of moles for each cation and the equilibrium constant, the enthalpy, intHº (-11.98 to -13.93 kJ mol-1) and negative free Gibbs energy, intGº (-22.4 ± 0.1 to -23.9 ± 0.1 kJ mol-1) were calculated. These values enabled the determination of positive entropy, intSº (51 ± 01 to 55 ± 2 J K-1 mol-1). The cation-basic center interactions are spontaneous in nature as demonstrated from favorable enthalpic and entropic results. Natural and anchored smectites have the ability to complex mercury, acting as useful materials for removal of this hazardous metal from an ecosystem.
Uma amostra natural de esmectita oriunda do estado do Piauí, Brasil, foi organofuncionalizada com 3-mercaptopropiltrimethoxissilano e 3-aminopropiltriethoxissilano. O espaçamento basal da argila natural é de 0,99 nm e área superficial 48 m² g-1. Houve um aumento no espaçamento basal para 1,84 e 2,01 nm e o aumento da área específica para 781 e 795 m² g-1 para as argilas quimicamente modificadas, respectivamente. A argila natural e a argila quimicamente modificada adsorveram cátions mercúrio em solução aquosa em pH 3,0 e 298 ± 1 K. Os modelos de isotermas de adsorção de Langmuir, Redlich-Peterson e Toth foram aplicados para ajuste dos dados experimentais com aproximação não linear. Para as interações cátion/centros básicos para cada esmectita na interface sólido/líquido foi utilizada metodologia calorimétrica e foram obtidas as constantes de equilíbrio e os efeitos térmicos exotérmicos. Considerando o número interativo de moles para cada cátion e as constantes de equilíbrio, a entalpia, intHº (-11,98 a -13,93 kJ mol-1) e a energia livre de Gibbs negativa, intGº (-22,4 ± 0,1 a -23,9 ± 0,1 kJ mol-1) foram calculadas, o que permitiram a determinação da entropia positiva intSº (51 ± 01 a 55 ± 2 J K-1 mol-1). As interações cátion/centros básicos são de natureza espontânea como demonstram os valores de energia livre de Gibbs, dando o conjunto de dados favoráveis como expressam a entalpia exotérmica e a entropia positiva, mostrando que a esmectita natural e as quimicamente modificadas têm habilidade em complexar mercúrio. Logo, esses materiais são úteis na remoção de mercúrio em um ecossistema.
Subject: smectite
adsorption
mercury
thermodynamic
Editor: Sociedade Brasileira de Química
Rights: aberto
Identifier DOI: 10.1590/S0103-50532009000400003
Address: http://dx.doi.org/10.1590/S0103-50532009000400003
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-50532009000400003
Date Issue: 1-Jan-2009
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