ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: ESTUDOS DE SORÇÃO DO CORANTE ALARANJADO DE METILA EM PÉROLAS DE QUITOSANA
AUTORES: ALMEIDA, A. L. P (UFRN) ; MORAIS, W. A. (UFRN) ; PEREIRA, M. R. (UFRN) ; FONSECA, J. L. C. (UFRN)
RESUMO: Entre os processos para remoção de corantes de efluentes têxtéis, a sorção constitui um método efetivo e a quitosana um sorvente bastante promissor. A sorção do corante alaranjado de metila em pérolas de quitosana reticuladas e não reticuladas foi avaliada através de estudos de equilíbrio e cinética em diferentes pHs. A isoterma de Langmuir foi a mais adequada para a sorção com as pérolas reticuladas e, a de Freundlich para as pérolas não-reticuladas. O modelo cinético de pseudo-n-ordem foi o que melhor se adequou aos dados, sendo n determinado por regressão não-linear, segundo o método de Levenberg-Marquardt. O pH e a reticulação influenciaram a sorção de forma significativa. Interações eletrostáticas são importantes no mecanismo de sorção estudado.
PALAVRAS CHAVES: quitosana, corante, sorção
INTRODUÇÃO: O estudo de tratamento de efluentes vem recebendo uma atenção especial nos últimos anos, principalmente pelo fato da racionalização da água (TOZE. S., 2006). Na grande maioria das vezes esses efluentes são lançados sem um tratamento prévio, diretamente nos mares e rios, gerando poluição e desequilíbrio ambiental (GOGATE, P. R. et al., 2004). Um dos principais tipos de contaminantes contidos nesses efluentes são os corantes. Na indústria de tecidos os corantes utilizados nos processos de coloração produzem efluentes com forte coloração (FARIA, P. P. et al., 2004). Diferentes tipos de tratamentos vêm sendo usados para eliminar esses efluentes (CRINI, G., 2006). O processo físico de adsorção tem se mostrado bastante promissor na remoção de cor de efluentes com os mais diversos adsorventes (CRINI, G., 2005). Estudos adsortivos com a quitosana, um polímero natural biodegradável bastante versátil, são de grande interesse no desenvolvimento de um adsorvente útil no tratamento de efluentes para minimização dos custos e desequilíbrio ambiental (BLACKBURN, R. S., 2004).
Sendo assim, o objetivo desse trabalho é avaliar a capacidade de adsorção do corante aniônico alaranjado de metila, como substância modelo, em esferas de quitosana, usando soluções do corante( em diferentes pHs ).
MATERIAL E MÉTODOS: A quitosana (Mv = 2,3 ×105 g·mol-1) usada apresentava grau de desacetilação médio de 90% de acordo com o fabricante (Polymar Ltda.). O corante alaranjado de metila (P.A., Vetec, Brasil ), fosfato dissódico (P. A., Merck, Alemanha), ácido cítrico monohidratado (Vetec, Brasil), ácido acético (P.A., Reagen Quimibrás Ltd, Brasil), hidróxido de sódio (P.A., Labsynth, Brasil) foram usados como recebidos. Utilizou-se água destilada no preparo das soluções. Preparou-se uma solução de quitosana 4% (m/V) em ácido acético 4% (m/V) sob agitação durante 24h. Então, foi filtrada sob pressão reduzida e, em filtro milipore para retirada de impurezas. As esferas foram obtidas pela técnica de coagulação, pelo gotejamento do polímero dissolvido em uma solução de NaOH concentrada (10% (m/V)) com o auxílio de uma bomba peristáltica, sendo mantidas nesta solução por 24h. Em seguida, foram lavadas com água destilada até pH neutro. Pérolas reticuladas foram obtidas pesando-se 50g das esferas para 750mL de glutaraldeído (GA) 2,5%, sob agitação por 24h, e lavadas com água destilada para retirar o GA residual (Teste de Fehling).
Nos estudos de equilíbrio, pesou-se 2g de pérolas hidratadas e adicionou-se 20ml de solução de corante a diferentes concentrações, em tampão ácido-cítrico/fosfato dissódico pH 5, pH 7 e pH 8. As amostras foram acondicionadas em frascos fechados por 72h e a (22±1)°C Isotermas de Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson e Langmuir-Freundlich foram testadas. Nos estudos cinéticos, utilizou-se 10g de pérolas para 170ml de solução corante-tampão em duas concentrações nos mesmos pHs. Um sistema de refluxo ligado a um espectrofotômetro UV-VIS monitorou a absorbância do corante por 3h. Os modelos de pseudo ordem (primeira, segunda e ordem n) e de difusão-adsorção foram testados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os estudos de equilíbrio consistiram na avaliação de quatro modelos de isotermas: Langmuir (Eq. 1), Freundlich (Eq. 2), Redlich-Peterson (Eq. 3) e Langmuir-Freundlich (Eq. 4).
qe = QlalCe/(1+alCe) (1)
qe = QfCe1/nf (2)
qe = QrparpCe/(1+arpCe) (3)
qe = QlfalfCe1/nlf /(1+alfCe1/nlf ) (4)
onde qe é a massa de sorvato por massa de sorvente, Ce é a concentração de sorvato em equilíbrio na fase contínua, e Ql, al, Qf, nf, Qrp, arp, Qlf, alf e nlf, são parâmetros associados as isotermas.
A isoterma de Langmuir foi a mais adequada para a sorção com as pérolas reticuladas (Fig. 1 (b)), e a de Freundlich para as não-reticuladas (Fig. 2 (a)). O mecanismo de sorção com as pérolas reticuladas ocorre pela formação de uma monocamada saturável, conforme a teoria de Langmuir, enquanto que para as pérolas não-reticuladas ocorre por multicamadas. Visto que a isoterma de Freundlich assume um sorvente com calor de adsorção não-uniforme.
Os estudos cinéticos foram realizados com os modelos de pseudo-ordem (pseudo primeira, pseudo segunda e pseudo n ordens), com n determinado por regressão não-linear pelo método de Levenberg-Marquardt. O modelo cinético de difusão-adsorção também foi avaliado. O modelo de pseudo n-ordem (Fig. 2) foi o que melhor se adequou aos dados nos diferentes pHs, fornecendo valores de n de 1,9-2,3.
A quitosana tem pKa em torno de 6-6,5. Assim, quando o pH aumentou de 5 para 8, a protonação dos grupos NH2 da quitosana diminuiu, resultando em menos interações com o corante aniônico e, com isso, desfavorecendo a sorção.
As pérolas hidratadas não-reticuladas adsorveram 5 mg.g-1 e, após reticulação, adsorveram 7 mg.g-1 em pH 5. No entanto, em relação a massa de quitosana seca, a capacidade adsortiva passou de 101 mg.g-1 para 83 mg.g-1 com a reticulação.
CONCLUSÕES: As pérolas de quitosana reticuladas desenvolvidas nesse trabalho mostrou-se um ótimo adsorvente para corantes carregados negativamente, resultado que pode servir de subsídios no estudo de sorção de outras espécies carregadas negativamente em materiais a base de quitosana. A capacidade de sorção máxima foi em pH 5, ou seja, a medida que o ph aumentou a sorção diminuiu, indicando que o processo envolveu interações eletrostáticas. A cinética nos forneceu melhores resultados no modelo de pseudo-n-ordem com o valor de n entre 2,3 e 1,9, ou seja, cinética de 2° ordem.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos a PROPESQ, MCT e CNPQ pelo apoio financeiro e ao professor Dr.José Luís C. Fonseca pelo acompanhamento e orientação na realização desse trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] TOZE, S. Reuse of effluent water-benefits and risks. Agricult. Water Manag., v. 80, p. 147 159, 2006.
[2] GOGATE, P. R.; PANDIT, A. B. A review of imperative technologies for wastewater treatment I: oxidation technologies at ambient condition. Adv. Environ. Res., v. 8, p. 501 551, 2004.
[3] FARIA, P. P.; ÓRFãO, J. J. M.; PEREIRA, M. F. R. Adsorption of anionic and cationic dyes on activated carbons with different surfaces chemistries. Water Res., v. 38, p. 2043 2052, 2004.
[4] CRINI, G. Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: A review. Bioresour. Technol., v. 97, p. 1061 1085, 2006.
[5] CRINI, G. Recent developments in polysaccharide-based materials used as adsorbents in wastewater treatment. Prog. Polym. Sci., v. 30, p. 38 70, 2005.
[6] BLACKBURN, R. S. Natural polysaccharides and their interactions with dye molecules: Applications in effluent treatment. Environ. Sci. Technol., v. 38, p. 4905 4909, 2004.
