Estudo das propriedades magnéticas de compósitos de vermiculita tratada com diferentes fluidos magnéticos

Abstract

Fluidos magnéticos (FMs) são suspensões coloidais estáveis, que consistem em nanopart ículas magnéticas suspensas em um líquido carreador, que pode ser orgânico ou inorgânico. As nanopartículas magnéticas investigadas nessa tese são ferritas cúbicas que apresentam um comportamento magnético, que varia em função da temperatura e do diâmetro. Além de numerosas aplicações industriais e biomédicas, FMs podem ser utilizados com sucesso para introduzir nanopartículas magnéticas em matriz de certos materiais. Dentre as aplicações industriais com a utilização de FMs, uma possível será a vermiculita magnética, objeto da patente PI0513014-0A de 31-08-2005, (LIMA, 2008). O foco principal do uso das nanopartí- culas magnéticas na vermiculita está na possibilidade do aumento da e_ciência, pelo método de separação magnética, no processo de retirada de óleos (como o petróleo) e metais pesados derramados em água, em grande escala, como em casos de desastres ecológicos em rios e mares, e a possibilidade do reaproveitamento do material utilizado e removido da água. Assim, nesse trabalho estudou-se o comportamento magnético de compósitos de vermiculita expandida mineral (VM) tratada com diferentes FMs. As análises concentram-se em dois compósitos magnéticos (CMs) e três FMs. Os FMs utilizados foram: FMI (fluido magnético iônico - I), FM1 (fluido magnético iônico - 1) e FMB1 (fluido magnético com bicamada surfactada - 1). Os CMs utilizados foram: VFM1-24h (vermiculita tratada com o FM1 por um tempo de 24h de adsorção) e VFMB1-24h (vermiculita tratada com o FMB1 por um tempo de 24h de adsorção). O FMB1 é constituído de nanopartículas magnéticas revestidas com dupla camada surfactada e dispersas em água destilada. As amostras dos FMs contêm nanopartí- culas de óxido de ferro maghemita (-Fe2O3) obtidas pela oxidação da magnetita (Fe3O4) e foram preparadas pelo método de coprecipitação química. Nessa tese foram feitas caracteriza ção estrutural e microscópica das nanopartículas na forma de pós utilizando a Difração de Raios-X, para obter informações sobre a formação das nanopartículas; Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), para obter informações acerca dos diâmetros médios e polidispersão das nanopartículas e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), para obter informação da composição da vermiculita mineral. Ademais, as propriedades magneto-ópticas dos FMs foram investigadas utilizando a técnica de Birrefringência Magnética Estática (BME) enquanto as propriedades magnéticas (fluidos e compósitos magnéticos) foram investigadas por meio da técnica de Magnetização - Magnetometria de Amostra Vibrante - VSM (Foner). As medidas de curvas de Magnetização (MXH) dos CMs e FMs foram obtidas em três temperaturas, de hélio líquido à ambiente, revelando diferentes parâmetros magnéticos. Para a análise dos dados de BME e MXH foi utilizado um modelo de ajuste que leva em consideração estruturas de aglomerados (dímeros, trímeros, etc) e partículas isoladas. Assim, através dos ajustes dos dados de MXH, utilizando-se uma função Langevin de primeira ordem modificada, foi possí- vel observar o comportamento magnético nesses materiais e a sua resposta magnética quando submetidos a baixos valores de campos magnéticos. Em particular, as análises dos dados de magnetização indicam a presença de partículas isoladas e aglomerados, de acordo com o meio hospedeiro e de acordo com a temperatura em que as nanopartículas são submetidas.