RESUMO A vermiculita expandida, além de largamente aplicada na construção civil como isolante acústico e retardante de chamas e na agricultura como veículo para fertilizantes, tem sido explorada como possível adsorvente de contaminantes na área ambiental. Dessa forma, objetivou-se caracterizá-la por padrões físico-químicos e mineralógicos. Para tanto foram determinadas as propriedades: ponto de carga zero (pHpcz: 8,5), os sítios ácidos e básicos (carga superficial negativa com presença de grupos ácidos - carboxílicos: 0,9680 mEq g-1 e fenólicos: 0,0007 mEq g-1 e grupos básicos: 1,5490 mEq g-1), capacidade de troca catiônica (CTC: 122 mEq de azul de metileno por100 g de vermiculita expandida), difração de raios X (DRX: alta cristalinidade e pureza), espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR: característica de filossilicato - deformação axial e angular simétrica de grupamentos O-H, estiramento assimétrico Si-O-Si e Si-O-Al e estiramento Al-O), microscopia eletrônica de varredura (MEV: estrutura lamelar típica e vermiforme) e adsorção física de N2 (BET/BJH: sólido mesoporoso - tipo placa, volume de área superficial de 9 m2 g-1 g, volume e diâmetro médio do poro de 0,02 cm3 g-1 e 19 Å, respectivamente). Os resultados apontam que a argila vermiculita expandida apresenta-se fortemente como um material adsorvente, possuindo maior afinidade com cátions e moléculas catiônicas e com capacidade de adsorção para moléculas de tamanhos variados.

ABSTRACT Expanded vermiculite, in addition to being widely used in civil construction as acoustic insulation and flame retardant and in agriculture as carrier vehicles of fertilizers, has been explored as a possible adsorbent of contaminants in the environmental area. Thus, the objective was to characterize it by physical-chemical and mineralogical standards. For this, the following properties were determined: zero charge point (pHzcp: 8.5), acid and basic sites (negative surface area with the presence of acid groups – carboxylic: 0.9680 mEq g-1 and phenolics 0.0007 mEq g-1 and basic groups: 1.5490 mEq g-1), cation exchange capacity (CEC: 122 mEq of methylene blue per 100 g of expanded vermiculite), X-ray diffraction (XRD: high crystallinity and purity), Fourier transformation infrared spectrometry (FTIR: characteristic of filossilicate, axial and symmetrical angular deformation of O-H groups, asymmetric stretching Si-O-Si and Si-O-Al and stretching Al-O), scanning electronic microscopy (SEM: typical lamellar and vermiform structure) and adsorption of N2 (BET/BJH: mesoporous solid - plate type, volume of surface area of 9 m2 g-1, pore volume and average pore diameter of 0.02 cm3 g-1 and 19 Å, respectively). The results show that the expanded vermiculite clay is strongly adsorbent, possessing higher affinity with cations and cationic molecules and with adsorption capacity for molecules of different sizes.

RESUMO Diferentemente dos contaminantes orgânicos, os metais pesados não são biodegradáveis e tendem a se acumular nos organismos vivos e também são reconhecidos por serem tóxicos ou carcinogênicos. A utilização de nanopartículas de ferro zero valente (nFVZ) é relatada como uma técnica alternativa e de elevado potencial para remediação in situ e ex situ de matrizes contaminadas com este metal, principalmente devido à sua grande área superficial ativa e significativa capacidade de adsorção, podendo se consolidar em um método simples e eficiente de tratamento. Neste estudo foram sintetizadas partículas de Ferro Valencia Zero (FVZ) pelo método de redução química utilizando o sulfato ferroso hexa hidratado (FeSO4.7H2O) e Borohidreto de Sódio (NaBH4) com posterior agregação a partículas de carvão ativado em pó (PAC), formando o adsorvente PAC-FVZ, o qual foi caracterizado pelas técnicas de DRX e MEV, as quais revelaram a integração do catalisador à matriz de PAC. Finalmente, estudos cinéticos desenvolvidos revelaram que a cinética de adsorção se adaptou melhor a um modelo de pseudo segunda ordem, sendo que as isotermas foram melhor representadas pelo modelo de Freundlich e os resultados termodinâmicos demonstraram que a reação de adsorção ocorreu através de um processo espontâneo com interação endotérmica entre o Cr (VI) e o PAC-FVZ com aumento na aleatoriedade do sistema.

Abstract Unlike organic contaminants, heavy metals are not biodegradable and tend to accumulate in living organisms; they are also recognized for being toxic or carcinogenic. The use of nanoparticles of zero-valent iron (nZVI) is reported as an alternative technique with high potential for in situ and ex situ remediation of contaminated matrices with this metal, mainly due to its large active surface area and significant adsorption capacity to consolidate into a simple and efficient method of treatment. In this study, ZVI particles were synthesized by the chemical reduction method using hydrated ferrous sulfate (FeSO4.7H2O) and sodium borohydride (NaBH4) with subsequent aggregation to powdered activated carbon (PAC), forming the adsorbent PAC-ZVI, which was characterized by the techniques of XRD and SEM, which revealed the integration of the catalyst to the activated carbon matrix. Finally, developed kinetic studies revealed that the adsorption kinetics was better adapted to a pseudo second order model, the isotherms were better represented by the Freundlich model and the thermodynamic results showed that the adsorption reaction occurred through a spontaneous process with endothermic interaction between Cr (VI) and PAC-ZVI with increase in the randomness of the system.