Zeólitas híbridas produzidas por métodos sem solvente a partir de sílicas híbridas produzidas pelo método sol-gel

Abstract

Abordagens como Green Chemistry, aplicadas ao desenvolvimento de processos e materiais por meios mais sustentáveis, menos danosos ao meio ambiente e mais econômicos, têm despertado grande interesse no meio científico. Dentre tais abordagens, destacam-se os métodos de síntese sem solvente. No presente estudo, sílicas híbridas sintetizadas por processo sol-gel foram utilizadas como fonte de silício em síntese de zeólitas híbridas, por método sem solvente, empregando fontes de energia térmica, micro-ondas e ultravioleta, a fim de averiguar os efeitos destes fatores sobre a cristalinidade e capacidade de adsorção de mercúrio, apresentada pelas zeólitas híbridas. Inicialmente, sílica híbrida funcionalizada com o organoalcoxisilano Trimetoxi(octil)silano (SGC8B), sintetizada por rota sol-gel catalisada por ácido ou base, rota two-steps e rota silicato, foram empregadas na síntese de zeólitas híbridas por método sem solvente, a fim de identificar possíveis influências da rota sol-gel sobre a cristalinidade da zeólitas formada, após 72 horas de reação a 100 °C. Os resultados de cristalinidade obtidos através de análises de Difração de Raios X, cujos valores resultantes foram 51%, 125%, 18% e 0%, respectivamente para rotas ácida, básica, two-steps e silicato, demonstraram a existência de influência da rota sol-gel sobre o produto formado. Nestas condições, a rota básica foi utilizada para a síntese de sílicas híbridas funcionalizadas com [3-(2-Aminoetillamino)propil]trimetoxisilano (SG2B), (3-Mercaptopropil)trimetoxisilano (SGSB), Metiltrimetoxisilano (SGC1B) e Octadecilsilano (SGC18B), sob tempos reacionais de 24, 48 e 72 horas. Zeólitas híbridas, sintetizadas a partir das sílicas SG2B, SGSB e SGC1B, nomeadas ZN2, ZS, ZC1, respectivamente, foram obtidas após 24, 48 e 72 horas de reação, enquanto aquelas baseadas nas sílicas SGC8B e SGC18B, nomeadas ZC8 e ZC18, apresentaram estrutura cristalina apenas após 48 e 72 horas, respectivamente. Em condições térmicas, o aumento da hidrofobicidade da sílica híbrida, apresenta influência sobre o tempo de cristalização da zeólitas, sendo necessários tempos maiores para aquela baseada em SGC18B, frente às demais. Além disso, a funcionalização da sílica precursora parece influir sobre a capacidade de adsorção de mercúrio da respectiva zeólita, sendo os percentuais de remoção iguais a 90%, 75%, 42% e 33%, para ZN2, ZS, ZC8 e ZC18, respectivamente, de acordo com experimentos de remoção de mercúrio a concentração de 500 μg L-1.

Green Chemistry approaches, applied to the development of more sustainable, more ecofriendly and more economic processes and materials have attracted the attention of the scientific community. Among such approaches, solvent-free methods have been highlighted. In the present study, hybrid silicas synthesized by sol-gel process were used as silicon source in hybrid zeolite synthesis, by solvent-free method, employing different energy sources, namely thermal, microwaves and ultraviolet, in order to investigate the effects of these factors on the crystallinity and mercury adsorption capacity, exhibited by the hybrid zeolites. Initially, hybrid silica functionalized with organoalkoxysilane Trimethoxy(octyl)silane (SGC8B), synthesized by sol-gel acid- or basic-catalyzed route, two-steps route and silicate route, were employed in hybrid zeolite synthesis by solvent-free method, in order to identify possible sol-gel route influence on the produced zeolite crystallinity, after 72 hours of reaction time at 100°C. The crystallinity results obtained from X-ray Diffraction analysis, which resulting values were 51%, 125%, 18% and 0%, respectively for acid, basic, two-steps and silicate routes, showed that there is influence of sol-gel route over the synthesized product. Under thermal conditions, the hybrid silica hydrophobicity increases, having influence on the zeolite crystallization time, being necessary longer reaction times for that based on SGC18B than for the others. Furthermore, the precursor silica functionalization seems to influence on the mercury adsorption capacity of respective hybrid zeolites, showing removal percentages corresponding to 90%, 75%, 42% and 33%, for ZN2, ZS, ZC8 e ZC18, respectively, according to mercury removal experiments at concentration of 500 μg L-1.