Estudo das propriedades de troca ionica de silicofosfato de zirconio (IV)

O material zircônio(IV) fosfossilicato foi preparado juntando-se soluções de metassilicato de sódio a uma solução de oxicloreto de zircônio(IV). O precipitado foi posteriormente tratado com ácido fosfórico. As preparações foram efetuadas em pH~9-10 e pH~6. Os materias obtidos, designados pela sigla HZPS, apresentaram capacidades de troca semelhantes, tanto aqueles preparados em pH~9-10 quantos os preparados em pH~6. A análise termogravimétrica do HZPS revelou que este material é pouco hidratado, possuindo aproximadamente 10% de água adsorvida. As medidas de troca iônica foram efetuadas pelo emprego da técnica de batelada, tendo como eletrólitos os íons Ni (II), Cu (lI), Zn (II), Cd (II), Hg (II) e Pb (II) . As capacidades de troca foram encontradas determinando-se o valor de Nf (quantidade de M(II) trocado por grama de HZPS), para a concentração [M(II)] tendendo a infinito. As capacidades de troca obtidas, através deste procedimento, foram (em mmol g): Ni (( II ) = 0,45, Cu (II) = 0,83, Zn (II) = 0,72, Cd (II) = 0,68, Hg (II) = 1,70 e Pb (II) = 1,80. Os coeficientes de seletividade foram determinados para cada ponto da isoterma de troca e, utilizando-se da aproximação de Gaines-Thomas, foram calculadas as constantes de seletividade: Ni (II) = 0,25 x 10, Cu (II) = 1,0 x 10, Zn (II) = 0,40 x 10, Cd (II) = 0,79 x 10, Hg (II) = 0,10 e Pb (II) = 0,16. O material HZPS é altamente seletivo para os metais estudados, principalmente para aqueles que possuem maior volume. No processo de transferência, do íon metálico da solução para a fase do trocador, parece que a entalpia de hidratação possui uma importância muito grande. O material HZPS é bastante rígido, térmica e mecanicamente resistente. Estas propriedades, aliadas à sua seletividade, qualificam este material para ser empregado para os mais diversos fins tecnológicos.Zirconium (IV) phosphosilicate (HZPS) was prepared by mixing solutions of sodium metasilicate with solutions of zirconium(IV) oxychloride. The resulting precipitates were further treated with phosphoric acid. Precipitation reactions were carried out at pH~9-10 and pH~6. The HZPS obtained at each pH showed similar exchange capacities. Thermogravimetric analysis showed low degree of hydration, the solids having nearly 10% of adsorved water. Exchange reactions with Ni (II), Cu (II), Zn (II), Cd (II), Hg (II) and Pb (II) were carried out in batch. Exchange capacities were determined from the values of Nf (amount of M (II) exchanged per gram of HZPS) In the limit of infinite concentrations of M(II) in solution. The exchange capacities so obtained were (in mmol g): Ni (II) = 0.45, Cu (II) = 0.83, Zn (II) = 0.72, Cd (II) = 0.68, Hg (II) = 1.70 and Pb (II) = 1.80. Selectivity coefficients were calculated for each point along the exchange isotherms, and using the Gaines-Thomas approach, the selectivity constants were also calculated: Ni (II) = 0.25 x 10, Cu (II) = 1.0 x 10, Zn (II) = 0.40 x 10 Cd (II) = 0.79 x 10, Hg (II) = 0.10 and Pb (II) = 0.16. HZPS is highly selective for all studied metal ions selectivity higher for those ions having larger volume. In the exchange process, the entalpy of transference of the metal ion from the aqueous solution to the exchanger phase, appears to play important role for this class of materiaIs. HZPS is a rigid, thermally and mechanically resistant material; these properties, in addition with its high selectivity, qualify this materiaIs for use in several technological applications