Estudio de la capacidad y velocidad de intercambio de ión Cu (II) en zeolitas A y X”

L. MENTASTY; M. DEL C. RUIZ; L. D. MARTINEZ; I. DE VITO

Buenos Aires

Congreso; IV Congreso Argentino de Química Analítica y 2° Congreso Iberoamericano de Química Analítica; 2007

Las zeolitas son materiales porosos cristalinos naturales o sintéticos que presentan características estructurales comunes. Constan de un esqueleto formado por la combinación tridimensional de tetraedros TO4 (donde T= Si, Al, B, Ga, Ge, P,...) unidos entre sí a través de átomos de oxígeno comunes. La estructura presenta canales y cavidades de dimensiones moleculares, en las cuales se encuentran los cationes de compensación (Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+,...), moléculas de agua u otros adsorbatos y sales. Zeolita 5A: Su estructura es una simple distribución de unidades de sodalitas. La unión del octaedro truncado por cuatro de sus caras cuadradas con los dobles anillos de cuatro tetraedros, D4R, forman un poliedro que encierra una cavidad central de 11.4 Å de diámetro interno. El acceso a la cavidad central de la celda unidad es a través de seis ventanas, formado anillos de 8T-miembros de 4.2 Å de diámetro. Zeolita 13X: En su estructura las cajas de sodalitas están unidas tetraedricamente a través de cuatro de las ocho caras   hexagonales. La cavidad central es aproximadamente esférica con un diámetro de 11.8 Å y a la cual se accede a través de cuatro ventanas formadas por anillos de 12T-miembros con un diámetro de 7.4 Å. Las zeolitas comerciales en pellets seleccionadas fueron: 5A y 13X de relación Si/Al= 1 y 1.23 respectivamente. Las muestras fueron caracterizadas en su estructura poroso y área superficial mediante adsorción-desorción de N2 a bajas temperaturas y en su estructura cristalina  por DRX y por espectroscopia  IRFT. El intercambio iónico de las zeolitas seleccionadas fue realizado en bach con una solución 0,1 N de CaCl2, extrayéndose muestras a diferentes intervalos de tiempo a fin de determinar la velocidad de intercambio. Este análisis se realizó por FRX, para ello, se prepararon patrones de adición estándar de 0 a 20% en CaO, sobre zeolitas pulverizadas y compactadas en forma de pastillas. El estudio de los posibles corrimientos energéticos de las líneas espectrales fluorescentes del Al Ka y Kß en las zeolitas, se efectuaron sobre los espectros obtenidos en un espectrómetro Philips PW 1400, dispersivo en longitudes de onda, automatizado, provisto con tubo de Rh, con cristal PE (2d=8,742 Å)  y cuyos fotones característicos fueron colimados con un colimador fino, en condiciones de vacío. Los espectros se realizaron mediante condiciones estadísticas adecuadas para lograr una buena sensibilidad y se detectó con un contador proporcional (CP) de flujo con gas mezcla P10 (metano 10% - argón 90%) y ventana delgada de policarbonato de 5 μm de espesor. El CP barrió automáticamente  el ángulo 2θ de Bragg, en el modo “step scan” en pasos de 0,005º. El tiempo de medición en cada paso fue de 5 segundos. Seguidamente, fueron convertidos de la escala angular a la escala de energía. De las gráficas de velocidad de intercambio obtenidas, para ambas zeolitas, se observa una mayor capacidad y velocidad de intercambio en la 5A respecto de la 13X. Los valores de energía graficados en función de las intensidades normalizadas respecto de sus correspondientes Ka muestran corrimientos energéticos que serían atribuidos a distorsiones en los campos energéticos de los dos sitios aniónicos adyacentes y consecuentemente, a las pequeñas deformaciones isomórficas producidas.