Obtention of heavy metal ions adsorbent material by 2-mercaptobenzimidazole electropolimerization at reticulated vitreous carbon surface

Quimica nova

Bertazzoli, Rodnei¹  Sousa, Maria de Fátima Brito¹  Dallan, Émerson José¹ 

[1] UNICAMP, Campinas

关键词: electropolimerization;    2-mercaptobenzimidazole;    metal ion adsorption.  ;     ;    INTRODUÇÃO A modificação da superfície de matrizes porosas com grupos funcionais orgânicos ou inorgânicos torna-se cada vez mais relevante e tem sido utilizada de forma acentuada por muitos pesquisadores para diferentes finalidades: preparação de fases estacionárias para cromatografia gasosa1;    preparação de catalisadores suportados2;    modificação de matrizes para pré-concentração de cátions metálicos3;    imobilização de enzimas4 e modificação de eletrodos5. A modificação é uma forma de impor e controlar as propriedades químicas e físicas da interface superfície/meio. Isto porque a superfície modificada adquire as características do agente modificador;    cuja imobilização pode ser efetuada de várias maneiras;    incluindo: (a) por meio de adsorção;    (b) via ligação química covalente;    (c) via troca iônica;    e (d) por deposição de filmes poliméricos. Em se tratando de objetivos analíticos ou de separação;    a escolha do agente modificador da superfície será feita em função de sua capacidade de interação química com a espécie de interesse. A superfície modificada por adsorção;    assim como por formação de ligação covalente (via silanização;    por exemplo);    terá no máximo uma monocamada do agente modificador imobilizado. Por sua vez;    a modificação por cobertura com filmes poliméricos;    pode imobilizar várias monocamadas da espécie ativa;    promovendo uma zona de interação tridimensional. Outra vantagem da modificação por cobertura polimérica é a rapidez e facilidade do método;    comparado à longa e lenta seqüência de etapas que pode envolver a funcionalização da superfície via ligação covalente. Para formação do filme polimérico;    podem ser utilizados polímeros pré-sintetizados;    em solução ou;    no caso da superfície a ser modificada apresentar condutividade elétrica;    pode-se recorrer à eletropolimerização in situ. Neste último caso;    o polímero eletrogerado deve ser condutor ou permeável ao eletrólito de suporte. Polímeros podem ser eletroquimicamente sintetizados por meio de reações anódicas ou catódicas de seus monômeros;    no eletrodo de trabalho. Entretanto;    a polimerização anódica é o processo mais usado. Esta consiste em uma oxidação eletroquímica de uma solução do monômero;    resultando no recobrimento do ânodo pelo polímero sintetizado. Este procedimento requer;    em geral;    uma célula de 3 eletrodos: eletrodo de trabalho como ânodo;    eletrodo auxiliar e eletrodo de referência6. O tio-composto 2-mercaptobenzimidazol (Figura 1) é um conhecido ligante para mercúrio (II);    cobre(II) e prata(I)7-9. Em face desta informação esta espécie foi escolhida para ser eletroimobilizada à superfície de carbono vítreo reticulado (CVR) visando-se a obtenção de um material com capacidade de reter íons Hg2+;    Cu2+ e Ag+;    que pudesse ser utilizado em procedimentos de pré-concentração destes íons em solução aquosa. O CVR é um carbono vítreo esponjoso;    tendo uma alta relação área/volume aliada à rigidez estrutural;    estabilidade química;    baixa resistência ao fluxo de fluidos e boa condutividade elétrica. Estas características fazem deste material um excelente suporte para espécies ligantes;    para retenção química de íons de metais pesados em soluções diluídas. ;    PARTE EXPERIMENTAL Equipamentos e Reagentes Os experimentos eletroquímicos foram realizados com um sistema potenciostato/galvanostato PAR modelo 273 A;    com o auxílio do programa eletroquímico modelo 270/250;    também da PAR. Em todos os experimentos foi utilizada uma célula de 3 eletrodos. Como eletrodo de referência;    foi utilizado um eletrodo de calomelano saturado (ECS);    e uma placa de platina foi usada como contra eletrodo. Como eletrodos de trabalho foram utilizadas placas de CVR 20 e 30 ppi (poros por polegada linear) com dimensões de (5;    0x1;    25x0;    4) cm. Todos os reagentes utilizados eram de grau analítico e não sofreram purificação adicional. O tio-composto 2-mercaptobenzoimidazol foi adquirido da Aldrich. O carbono vítreo monolítico (CVM ¾ carbono vítreo compacto) foi doado pela Divisão de Materiais do Instituto de Aeronáutica e Espaço do Centro de Tecnologia Aeroespacial (CTA) e o carbono vítreo reticulado (CVR) adquirido por importação (The Electrosynthesis Co.). Eletroimobilização de 2-mercaptobenzimidazol sobre CVR As placas de CVR submetidas à modificação por eletroimobilização foram pré-tratadas através de polimento eletrolítico;    aplicando-se voltametria cíclica com varredura de potencial entre -0;    8 e +0;    6 V (terminando em 0;    0 V);    em solução de ácido nítrico 1;    0 M;    num total de 3 ciclos;    a 50 mV/s. A imobilização eletroquímica foi realizada em uma célula composta de três eletrodos;    com as placas de CVR como eletrodos de trabalho;    no caso;    ânodos. A solução eletrolítica consistiu-se de um solvente orgânico;    de um eletrólito de suporte e do monômero;    2-mercaptobenzimidazol (MBI) (Tabela 1). O monômero foi eletroimobilizado potenciostaticamente;    com aplicação de um pulso de potencial por um período de tempo;    ou potenciodinamicamente;    pela imposição de uma varredura cíclica;    numa determinada faixa de potencial (voltametria cíclica - 5 a 20 ciclos). ;    Avaliação voltamétrica da capacidade do CVR modificado reter íons Hg2+;    Cu2+ e Ag+ A avaliação da capacidade do CVR funcionalizado (aqui denominado eletrodo de carbono vítreo reticulado quimicamente modificado - ECVRQM) pré-concentrar dado íon metálico foi feita através de técnica voltamétrica envolvendo uma etapa de pré-concentração não eletrolítica;    de acordo com a seguinte seqüência operacional: ativação da superfície/pré-concentração em circuito aberto/medida voltamétrica;    com troca de meio entre uma etapa e outra.(a) Ativação da superfície: Para a ativação da superfície;    o ECVRQM foi submetido a 3 ciclos de varredura cíclica de potencial entre -0;    3 e +0;    3 V a 20 mV/s;    em solução de ácido nítrico 0;    5 M.(b) Pré-concentração: 0;    5 cm da parte inferior do ECVRQM previamente ativado;    foi mantido imerso por 7 minutos sob agitação constante de 500 rpm;    em solução aquosa de Hg2+ (1;    6 mg/l);    Cu2+ (25;    4 mg/l) ou Ag+ (1;    08 mg/l) e a seguir;    após lavagem abundante com água destilada;    foi transferido para a célula de medida.(c) Medida voltamétrica: O ECVRQM foi transferido para a célula eletrolítica;    contendo o eletrólito de suporte NaSCN 0;    01 M;    para Hg2+ e Ag+;    ou KCl 0;    01 M para Cu2+;    e imediatamente a varredura de potencial no modo pulso diferencial foi iniciada;    a uma velocidade de 1;    25 mV/s com amplitude de pulso de 25 mV. ;    RESULTADOS E DISCUSSÃO;   

DOI  :  10.1590/S0100-40422000000300009

学科分类：化学（综合）

来源: Sociedade Brasileira de Quimica

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