ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: CASCA/PALHA DE ARROZ COMO ADSORVENTE DE ÍONS METÁLICOS
AUTORES: PENHA, R. S. BEZERRA, C. W. B. SILVA , H. A. S. SANTANA, S. A. A.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHãO, DEPARTAMENTO DE QUíMICA, AV. DOS PORTUGUESES S/N, CAMPOS DO BACANGA, SãO LUíS - MA, BRASIL, CEP: 65080-040 TEL. (98) 2009-8284 E-MAIL: (ROSI_PENHA@YAHOO.COM.BR)
RESUMO: A palha/casca de arroz foi empregada como adsorvente para íons de metais de transição em meio aquoso. Os metais foram determinados por titulação complexométricas e os experimentos conduzidos em batelada. Os resultados indicaram a seguinte ordem de adsorção: Cu2+ (~0,8 mmol/g) > Zn2+ (~0,5 mmol/g) > Co2+ (0,1 mmol/g) Ni2+ (0,08 mmol/g), a qual pode ser justificada pela série de Irving-Williams. Os tempos necessários para que os respectivos equilíbrios de adsorção fossem alcançados foram: 15 min para o Co2+, 25 min para o Cu2+ e Ni2+ e 60 minutos para o Zn2+.
PALAVRAS CHAVES: adsorção, isotermas, metais
INTRODUÇÃO: Produtos agrícolas são produzidos em grande quantidade no Brasil, especialmente no Maranhão, e seus resíduos se não forem aproveitados adequadamente podem acarretar um grande problema ecológico devido o seu acúmulo. A casca de arroz que é a matriz neste estudo é utilizada geralmente para a produção de energia, para alimentar fornalhas e autoclaves, por exemplo, ou para a geração de vapor. Outras aplicações, porém tem sido estudado para o emprego deste subproduto, por exemplo, suporte para catalisadores e como adsorventes de metais pesados. Do ponto de vista ambiental, a presença de íons metálicos, em ambientes aquáticos pode representar potencial risco a sustentabilidade do sistema. A remoção destes íons contaminantes pode ser feita pela inclusão de um adsorvente ao meio, o qual geralmente é sólido e de alta capacidade adsortiva (LEE, 2003).Uma das maneiras de se estudar o fenômeno de adsorção é a partir do uso de isotermas de adsorção, como as de Langmuir e Freundlich. Neste trabalho, foram avaliadas as cinéticas de adsorção e a capacidade máxima adsortiva da casca/palha de arroz frente aos cátions Cobre (II), Zinco (II), Cobalto (II) e Níquel (II) em solução aquosa.
MATERIAL E MÉTODOS: O sólido (adsorvente) foi triturado em moinho FRITSCH, modelo pulverisette 14 e passado em peneiras até a granulometria 0,210 a 0,250 mm. Para os experimentos de cinética e curva de adsorção foram preparadas suspensões com 0,100 g da palha/casca de arroz, e 20 mL de solução aquosa de cada um dos íons metálicos Cu2+, Zn2+, Co2+ e Ni2+, previamente preparadas a partir de seus sais, em concentrações que variaram de 10-1 a 10-4 mol/L. A suspensão foi mantida a 25°C, sob agitação constante em uma bandeja de agitação marca SCHUTTELSRETUENZ, modelo THYS2. As determinações dos cátions divalentes (Cu2+, Zn2+, Co2+,e Ni2+) foram feitas por titulação complexométrica com EDTA, seguindo método da literatura (VOGEL, 1986). A quantidade do íon metálico adsorvido pelo sólido foi determinada pela diferença entre a quantidade do metal adicionado e a quantidade que permaneceu em solução, após o equilíbrio de adsorção. As adequações dos resultados obtidos (curvas de adsorção) aos modelos de Langmuir e Freundlich foram verificadas empregando a planilha do Excel e através de gráficos envolvendo as equações linearizadas dos respectivos modelos. O software foi desenvolvido pelo Prof. Joacy Lima (UFMA).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os tempos mínimos para que os sistemas atinjam o equilíbrio são os seguintes: 60 min para o Zn2+, 25 min para o Cu2+ e Ni2+ e apenas 15 min para o Co2+ .Os resultados indicam a seguinte ordem de adsorção: Cu2+ (~0,8 mmol/g) > Zn2+ (~0,5 mmol/g) > Co2+ (0,1 mmol/g) Ni2+ (0,08 mmol/g). Esta seqüência pode ser justificada com base na série de Irving-Williams (Mn(II) < Fe(II) < Co(II) < Ni(II) < Cu(II) > Zn(II)), a qual reflete a ordem de estabilidade de complexos. Esta série considera que todos os metais se coordenam com o mesmo ligante.A superfície da palha/casca do arroz não é uma superfície homogênea, sendo, portanto, passível de algumas inversões.De acordo com os coeficientes de correlação, o modelo de Freundlich pode ser empregado como modelo adsortivo para os equilíbrios estudados. Para o sistema Ni2+ o modelo de Langmuir também pode ser empregado, visto que apresenta um valor do coeficiente de correlação levemente superior ao modelo de Freundlich. Assim, os resultados sugerem que há uma interação fraca entre os adsorventes e os adsorvatos, do tipo fisissorção.
CONCLUSÕES: O modelo de Freundlich é o que melhor representa as curvas experimentais obtidas para o os sistemas estudados, indicando um mecanismo de fisissorção entre adsorvente/adsorvato, os adsorvatos podem ser posteriormente, retirados com facilidade, dessa superfície.
AGRADECIMENTOS:CAPES / UFMA / LPQIA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:LEE, J. D. Química Inorgânica não tão Concisa. 5.ed. São Paulo: EDGARD BLÜCHER, 2003.
VOGEL, A. I. vogel: Análise Inorgânica Quantitativa. 4. ed., rio de janeiro: guanabara, 1986.