Preparação e caracterização de Géis de Poliacrilamidas com íons Tb³⁺

Antonio Gerson Bernardo da Cruz(PG), Janaina Lopes Leitinho(IC) e Judith Pessoa de Andrade Feitosa (PQ)

Departamento de Química Orgânica e Inorgânica - Universidade Federal do Ceará

Palavras-chave - Poliacrilamida, Térbio, gel

INTRODUCÃO

Poliacrilamidas parcialmente hidrolisadas (HPAM) são polímeros sintéticos bastante versáteis e frequentemente utilizados na indústria. São usados em tratamento de água e efluentes como floculantes, em indústrias de papel como auxiliares na retenção de resíduos, como adesivos, resinas de poder secante, etc. São polieletrólitos e como tal apresentam tendências a formar gel na presença de íons metálicos. Poliacrilamidas com graus de hidrólise variados formam géis com Tb^{3+ (1)}. Este trabalho tem como objetivo determinar as condições de preparação (pH e concentração de reagentes) e as características de géis de HPAM e Tb³⁺ comparando com aqueles obtidos com poliacrilamidas de grau de hidrólise 10%, com outros já estudados com diferentes HPAM.

EXPERIMENTAL

Os copolímeros de acrilato de sódio e acrilamida foram obtidos de J. Crosfield, com as designações de CFN₂₀, CFA₄₀ e CFA₅₀. O Tb³⁺ foi preparado na forma de cloreto. Os géis de HPAM-Tb³⁺ foram preparados segundo Rodrigues e Galembeck⁽¹⁾ através da adição do cloreto de terra rara 0,2 Mol/L à solução de HPAM 0,02 Mol/L. O pH da solução foi ajustado com NH₄OH e HCl, quando necessário.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

O gel de CFN₂₀ se forma por adição de NH₄OH, pH próximo ao da precipitação do Tb(OH)₃ (pH=7,0). A formação dos géis com CFA₄₀ e CFA₅₀ se dá em meio ácido. (Tabela 1) Isto pressupõe uma forte interação entre o copolímero e o íon terra rara.

Tabela 1: pH mínimo de formação dos géis

A Tabela 2 mostra os resultados analíticos do teor de Tb³⁺ e do % de H₂O nos géis de HPAM-Tb³⁺ obtidos em diferentes pHs.

Tabela2: Caracterização dos géis de HPAM-Tb³⁺ obtidos em diferentes pHs

Os resultados indicam que a % de Tb³⁺ nos géis depende do grau de hidrólise de HPAM e do pH. Analisando os géis obtidos a pH 6,9 pode-se concluir que quanto menor o grau de hidrólise maior o % de Tb³⁺. Géis obtidos com um mesmo copolímero apresentam maior teor de Tb³⁺ quando são preparados em meio básico.

Analisando-se a relação estequiométrica –COO^-/Tb³⁺, observa-se que valores de -COO^-/Tb³⁺ próximos de 3 indicam interação direta entre os grupos –COO^- e o íon terra rara. Relação -COO^-/Tb³⁺ > 3 indica que parte dos grupos –COO^- está ligado ao íon terra rara. Por outro lado quando -COO^-/Tb³⁺ < 3 os géis devem conter partículas agregadas de hidroxotérbio. No caso do gel de CFA₄₀ obtido a pH 6,9 a relação -COO^-/Tb³⁺ = 5,2 que pode ser melhor expressa como (3COO^- + 2,2COOH)/Tb³⁺. Os dados de caracterização confirmaram que a medida que decresce o grau de hidrólise aumenta o pH mínimo de formação do gel. Os géis de CFA₄₀ -Tb³⁺ formam-se em meio ácido semelhante ao que foi observado para os géis de CFA₅₀⁽¹⁾. Isto mostra uma competição do Tb³⁺ pelo H⁺ do COO  protonado sendo a ligação feita de modo direto (Figura 1.1 e 1.2). Géis de HPAM-Tb³⁺ obtidos em meio básico formam-se devido à presença de hidroxotérbio, sendo a ligação feita através de adsorção da HPAM em partículas coloidais de hidroxotérbio (Figura 1.3);

Figura 1- Modelos limites das ligações HPAM-Tb³⁺ propostos por Rodrigues e Galembeck: 1 e 2 – Ligação direta –COO^- - Tb³⁺ para CFA₄₀ e CFA₅₀ em meio ácido. 3 - Ligação feita por adsorção da HPAM nas partículas coloidais de Hidróxidos de térbio para géis de CFN₂₀, CFA₄₀ e CFA₅₀ com Tb³⁺ obtidos em meio básico.

REFERÊNCIAS

1. Rodrigues, J. F. e Galembeck, F. , J. Polymer Sci Polym. Chem. Ed. 20, 1569-1597, (1982).

FUNCAP, CAPES, CNPq