Aplicação de hidróxidos duplos lamelares na adsorção e liberação lenta do herbicida glifosato em meio aquoso

Abstract

O uso extensivo de pesticidas na agricultura tem contribuído consideravelmente para o aumento na contaminação do meio ambiente. No Brasil, onde o glifosato responde pela maioria do consumo de agrotóxicos, este está associado à contaminação de solos e corpos hídricos. Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs), materiais da família das argilas aniônicas, apresentam uma alta capacidade de intercalação de ânions e podem ser utilizados em diferentes segmentos, como nos processos de adsorção e liberação lenta de compostos químicos. Posto isso, o presente trabalho teve por objetivo o estudo da adsorção do pesticida glifosato utilizando HDLs calcinados – os chamados óxidos duplos lamelares (ODLs) e seu processo de liberação pelo material híbrido. Os estudos de adsorção do glifosato em pH 10, usando ODL na razão 2:1 de Mg/Al, indicaram que o processo segue uma cinética de pseudo-segunda ordem, sendo o modelo de isoterma de Langmuir o que apresentou melhor ajuste quando comparado aos modelos de Freundlich e Temkin. Valores de ΔG° negativos e ΔS° positivos indicam a espontaneidade do processo adsortivo. O mecanismo de interação glifosato/adsorvente foi estudado por meio de DRX de pó, FT-IR/ATR e RMN de sólido de 13C e 31P. O valor de 7,4 Å obtido para espaçamento interlamelar sugere que a adsorção não envolve a intercalação de glifosato e sim do ânion hidróxido. O deslocamento das bandas no FT-IR/ATR, das porções carboxilato e fosfonato, para menores números de onda no composto híbrido frente ao glifosato não adsorvido, indica que estes grupos estão envolvidos no processo de interação glifosato/lamela do HDL. A partir dos espectros de 13C CP/MAS e 31P CP/MAS foi possível inferir que o glifosato possivelmente se encontra complexado aos metais presentes nas lamelas do HDL. O estudo de competição aniônica indica que o aumento na concentração de carbonato leva a uma redução significativa na adsorção do glifosato, chegando a menos de 15 %quando a concentração de carbonato é de 200 μg/mL. Para o estudo de liberação foram sintetizados HDLs no sistema Mg-Al-glifosato (razão metálica 2:1) pelo método direto de co-precipitação seguido de refluxo e pelo método de reconstrução seguido de tratamento hidrotérmico. A análise de DRX de pó dos compostos híbridos sugeriu que o material sintetizado por reconstrução apresenta um caráter menos amorfo que o sintetizado por co-precipitação e o valor de espaçamento basal de 7,8 Å é um indicativo de glifosato intercalado na posição vertical. As análises de FT-IR/ATR e RMN dos compostos híbridos indicaram que o glifosato interage com a lamela através dos grupos carboxilato e fosfonato, assim como na adsorção. Para um tempo de contato de 48 horas, a liberação do glifosato foi mais efetiva para valores de pH iguais a 8 e 10, sendo superior a 70%, enquanto que para os pHs ácidos 6 e 4, os valores foram inferiores a 60%. Uma análise comparativa da liberação de glifosato frente a soluções dos ânions nitrato, carbonato e cloreto, todos na concentração de 5 x 10-3 M, indicou que mais de 60 % do glifosato presente no composto híbrido foi liberado após 15 horas quando em presença de carbonato, enquanto nas soluções dos demais ânions a liberação não passou de 35 % no mesmo período de tempo. Observou-se que, em meio aquoso, a liberação de glifosato é diretamente proporcional à concentração de carbonato.