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Abstract:
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As argilas são utilizadas como matéria-prima para diversas aplicações na indústria. Nestes processos industriais as argilas mais procuradas são as bentonitas. As bentonitas são argilas amplamente encontradas na natureza e possuem propriedades tecnológicas bastante atraentes para o desenvolvimento de produtos para as mais variadas áreas. As propriedades tecnológicas que mais despertam o interesse industrial são: (a) capacidade de troca de cátions, (b) grau de inchamento, e (c) alto poder de adsorção. Estas propriedades podem ser modificadas através de tratamentos térmicos e também por tratamentos químicos. Os métodos de obtenção de argilas organofílicas têm sido estudados extensivamente. As argilas organofílicas são argilas quimicamente modificadas sendo o agente transformador a espécie química de amina quaternária. O processo para obtenção de argilas organofílicas consiste na preparação de uma solução de sal quaternário de amônio que contém os cátions orgânicos. Esta solução é adicionada à suspensão de bentonita proporcionando assim a troca dos cátions trocáveis inorgânicos da bentonita pelos cátions trocáveis orgânicos da solução de sal quaternário. O Brasil possui depósitos de bentonitas policatiônicas na região nordeste nos estados da Paraíba, Piauí, Pernambuco e Bahia. Também na região sudeste nos estados de São Paulo e Minas Gerais. Na Região Sul no estado do Paraná também foram observadas jazidas de bentonita. A produção interna bruta de bentonita ainda é modesta. Em 2002 as reservas brasileiras de bentonita totalizaram 78 milhões de toneladas das quais 46,1% são relativos às reservas medidas. A produção nacional de bentonita bruta obteve um aumento expressivo de 62% e a beneficiada um acréscimo mais modesto de 9,1% por isso a exportação da bentonita brasileira é ainda pouco significativa. O Brasil continua importando cerca de 27% dessa matéria-prima principalmente de países da América latina como Argentina, de onde são importados 48% destes bens primários. Neste trabalho de tese três tipos de bentonitas de formações distintas foram usadas como matéria-prima para a obtenção de organofílicas. Uma bentonita nacional do estado do Paraná, município de Quatro Barras e duas outras importadas da Argentina. As bentonitas da Argentina são da província de Neuquén (região centro-oeste), e da província de San Juan (região oeste). O agente transformador utilizado foi um sal quaternário de amônio importado e comercializado pela Fluka, denominado cloreto de alquil benzil dimetil amônio ou cloreto de benzalcônio. O objetivo da pesquisa é estudar o grau de adsorção das bentonitas organofílicas desenvolvidas com relação às micotoxinas. Micotoxinas são poluentes orgânicos encontrados em grãos e rações administradas aos animais. Existem pelo menos 200 tipos de micotoxinas catalogadas. Dentre estas, 14 são carcinogênicas. Nesta tese dois tipos de micotoxinas chamadas Aflatoxina B1 e Fumonisina B1 foram estudadas. Elas são as de maior ocorrência no Brasil e em países da América latina. A etapa inicial do trabalho de tese foi realizar um estudo químico e mineralógico nas bentonitas naturais usando técnicas e métodos como análise química, difração de Raiox X, análises térmicas, densidade real, porosidade, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia na região do infravermelho e cromatografia líquida de alta eficienciência. A segunda etapa foi realizar a transformação organofílica utilizando o sal quaternário cloreto de benzalcônio. Na terceira etapa, um estudo químico e mineralógico foi realizado com o objetivo de verificar as transformações efetivadas com o processamento organofílico nas três bentonitas organofílicas desenvolvidas. E o teste de adsorção in vitru foi realizado nas amostras organofílicas. Os resultados mostram que as três bentonitas organofílicas desenvolvidas conseguem adsorver melhor as aflatoxinas B1 e fumonisinas B1 que antes do tratamento com o sal quaternário de amônio. Numa comparação entre as três bentonitas estudadas os melhores níveis de adsorção para as micotoxinas estudadas foram observados para a bentonita de Neuquén. Clays are used as row material for different applications in industrial processes. In addition, bentonites are mainly searched to use in these Bentonites are a kind of clay widely found in nature and they have technological properties being suitable for the development of products used in several areas. The main technological properties are: (a) cation exchange capacity, (b) swelling degree, and (c) high adsorption. These properties can be modified by way of thermal treatments and also by chemical ones. Methods to obtein organophilic clays have been studied deeply. Organophilic clays are obteined by modifying natural clays with chemical processes by using the quaternary amine. The obtention process of organophilic clays is made up of the preparation of a solution of ammonium quaternary salt which has organics cations. This solution is added to a bentonite suspention given, in this way, the interchange between inorganic interchanging cations of the bentonite and the organic ones of the solution of salt. Brazil has deposits of policationic bentonites in the northeast region in the states of Paraíba, Piauí, pernambuco and Bahia. In the southeast region in the states of São Paulo and Minas Gerais, too. In the south region, more precisely, in the states of Paraná deposits of bentonite were observed. However, the internal production is still modest. In 2002 the Brazilian reserves of bentonites were 78 millions of tons which 46,1% were relative to measured reserves. The national production of row bentonite has shown an important increase of 62%. An the other hand, the production of improved bentonites has had a modest increment of 9,1%. For this reason, the explotation of Brazilian bentonites is not very significant. Brazil imports almost 27% of this kind of clay, mainly of coutries of latin American as Argentina. In this Thesis, three kinds of bentonites were used as row material to obtain organophilic clays. One national bentonite from Paraná, Quatro Barras and two imported from Argentina. The Argentinian bentonites were from Neuqén province (West Center Region) and San Juan province (West Region). A imported ammonium quaternary salt which is called as dimethil benzil alquil ammonium chloride or benzalkonium chloride was used as transforming agent. The objective of this research is to study the degree of adsorption of the developed organophilic clays when they are used to adsorb mycotoxins. Mycotoxins are organic pollutes found in animal feed as for example corn grains. There are aproximately 200 sorts of identified mycotoxins. Among them, 14 are cancerogenic. The latter set, two mycotoxins were studied, namely Aflatoxin B1 and Fumonisin B1 since they appears frequently in Brazil and the rest of countries of latin America. First at all, the chemical and mineralogic study of the natural bentonites were performed by using methods and techniques as chemical analysis, X ray diffraction, thermal analysis, real density porosity, scanned electronic microseopy, infrared spectroscopy and high efficiency liquid chromatography. After that, the transformation in organophilic clay by using the benzalkonium chloride salt took place. Finaly, a chemical and mineralogic study was corried out in order to verify the organic transformations into the three developed organophilic bentonites. The in vitru adsorption test was made with the organophilic samples. Its results showed that the three organophilic bentonites adsorb Aflatoxins B1 and Fumonisins B1, being their adsorption degrees larger than the respective ones for the natural bentonites. By comparing these results, it is possible to see that the better result was obtained for the bentonite of Neuquén. |
