Processamento de coloidal de α-Al₂O₃ e a seletividade superficial na adsorção específica de taninos.
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Data
2018-03-22Orientador
Cruz, Robinson Carlos Dudley
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As interações superficiais dominam as propriedades de suspensões de partículas coloidais. O equilíbrio entre a superfície, o solvente e as espécies ativas em solução determina as propriedades relacionadas à reatividade e às interações na interface sólido-líquido. O tanino é um composto extraído da casca de acácia e que pode ser utilizado como estabilizante e dispersante em suspensões cerâmicas coloidais de alumina. O controle das propriedades superficiais da alumina e dos mecanismos que governam sua interação com o tanino é fundamental para ajustar seus efeitos no processamento coloidal. Torna-se necessário garantir uma superfície isenta de contaminantes para avaliar o efeito e a contribuição de cada um dos materiais em suspensão. Neste trabalho foi investigada a adsorção de tanino hidrolisável (TH), condensado (TC) e sulfonado (TS) em partículas de α-Al2O3 dialisadas. A correlação entre os resultados obtidos na caracterização da α-Al2O3 indica que coexistem sítios superficiais AlVI-μ¹-OH, AlVI-μ²-OH e AlVI-μ³-OH; adicionalmente, um sítio AlIV-μ¹-OH deve ser considerado. O estado de protonação de cada sítio é controlado pelas condições do meio, essencialmente pelo pH, revelando que a superfície das partículas de α-Al2O3 é heterogênea. A contribuição dos taninos em suspensão foi definida principalmente pelo pH do meio, uma vez que esta propriedade define o estado de protonação dos grupos polares nas moléculas. A adsorção máxima de TH e TC em α-Al2O3 (9,72 m²/g) foi 12,47 e 14,60 mg/g, respectivamente. O TS adquire uma elevada carga elétrica negativa, o que limita a quantidade adsorvida a 7,34 mg/g, principalmente devido à barreira eletrostática que é formada pela sua adsorção. Essa barreira eletrostática proporciona estabilidade de até -65 mV às suspensões quando a superfície está completamente recoberta, conferindo dispersão robusta às partículas (dH=300 nm), a qual não é afetada pelo aumento da força iônica do meio. A estabilidade inicial das suspensões de α-Al2O3 (+60 mV) foi reduzida progressivamente tanto com o aumento da adsorção de TH e TC quanto da força iônica do meio; para suspensões com potencial zeta entre -25 mV e +25 mV, aglomerados de 400 a 700 nm foram formados. A adsorção de TH, TC e TS ocorre predominantemente por ligações de hidrogênio entre os grupos fenólicos nos taninos e os sítios AlVI-μ²-OH na α-Al2O3, i.e., por adsorção específica. Para condições onde o TS recobre parcialmente a superfície da α-Al2O3, é sugerido que a adsorção ocorra por interações eletrostáticas entre os grupos SO3H e os sítios positivos da α-Al2O3, i.e., por adsorção não específica.