ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: Adsorção dos corantes azul de metileno e violeta cristal usando carvão ativado descartado da purificação doméstica de água potável
AUTORES: GONÇALVES, G.C. (UTFPR) ; MATTJIE, A.C. (UTFPR) ; CUPERTINI, D.A. (UTFPR) ; VEIT, M.T. (UNIOESTE)
RESUMO: O presente trabalho consiste em avaliar o potencial de aplicação dos carvões ativados (CA), que foram descartados após a utilização na purificação doméstica de água potável, na remoção de corante azul de metileno e violeta cristal em soluções aquosas. Após uma caracterização físico-química das amostras de CA descartados, o desempenho destas para a remoção dos corantes foi avaliado por meio do estudo da cinética de descoloração a 30ºC. Os resultados indicaram que os CA adsorveram 96,81 e 15,01 mg/g para os corantes azul de metileno e violeta cristal, respectivamente. Estes valores indicam que os CA descartados podem ser utilizados como um adsorvente de baixo custo, com potencial de aplicação para a remoção de corantes sintéticos presentes em efluentes industriais.
PALAVRAS CHAVES: carvão ativado, corantes, adsorção
INTRODUÇÃO: A remoção de corantes sintéticos presentes em efluentes industriais é de grande interesse, uma vez que alguns desses corantes e seus produtos de degradação podem ser carcinogênicos e tóxicos e, conseqüentemente, o seu tratamento não pode depender somente da biodegradação (HAMEED et al. 2007). Os processos de adsorção são amplamente propostos para a remoção de poluentes orgânicos e inorgânicos de efluentes aquosos, sendo que o adsorventes mais utilizados são os carvões ativados (CA).
O Carvão Ativado é um material carbonáceo poroso que foi tratado para aumentar significativamente suas propriedades de adsorção. São os melhores e mais estáveis adsorvedores devido à sua extensa área superficial específica, estrutura microporosa, alta capacidade de adsorção e alto grau de reatividade pela superfície.
Os CA são comumente encontrados nos equipamentos domésticos que filtram e purificam a água previamente tratada por estação concessionária. Normalmente os CA usados para a purificação doméstica de água, quando recolhido por empresas revendedoras de CA, costumam ser descartados produzindo assim um resíduo com potencial de aplicação em outras atividades.
Uma das utilizações para os CA descartados da purificação doméstica de água poderia ser como adsorvente de baixo custo empregado para a remoção de outras substâncias, como por exemplo, os corantes provenientes de efluentes industriais. Entretanto, nenhum estudo foi relatado sobre a utilização desses CA descartados para a remoção de corantes de soluções aquosas.
O presente trabalho consiste em avaliar o potencial de aplicação dos CA descartados após a utilização na purificação doméstica de água potável na remoção de corante azul de metileno e violeta cristal em soluções aquosas.
MATERIAL E MÉTODOS: Os CA empregados neste trabalho foram obtidos a partir de filtros domésticos de purificação de água descartados, fornecidos por uma empresa revendedora dos filtros da região de Toledo. Os corantes utilizado nos testes de adsorção foram o azul de metileno (VETEC) e o violeta cristal (PROQUIMIOS).
Os CA foram retirados dos filtros domésticos e secados em estufa a 105ºC por 3 horas. Em seguida, foram peneirados para obter uma granulometria uniforme entre 0,60 e 1,18 mm. A caracterização físico-química dos CA foi realizada por meio das seguintes metodologias: a) Caracterização da porosidade: isotermas de adsorção de N2 a 77K (QUANTACHROME-NOVA1200), sendo que as áreas superficiais específica, a distribuição de volume e diâmetro médio de poros foram determinadas pelo método BET e BJH; b) Densidade aparente: usando um picnômetro calibrado com água e c) Cinzas: calcinação dos CA na temperatura de 550ºC.
Para os testes de adsorção dos corantes azul de metileno e violeta cristal foram utilizadas um massa de 0,2g e 0,3g de CA secos e as soluções dos corantes azul de metileno e violeta cristal, preparadas nas concentrações de 400 ppm e 100 ppm, respectivamente. Em frascos erlenmeyer de 125 mL, foram colocados 50 mL da solução de corante junto com os CA e colocados em banho com agitação na temperatura de 30ºC. Em intervalos de tempo pré-determinado, foi retirado um erlenmeyer e separado a solução dos CA e determinado a concentração remanescente do corante.
A determinação da concentração dos corantes utilizados foi realiza por espectrofotometria (FEMTO 600Plus) usando os comprimentos de onda 665 e 590 nm para o azul de metileno e violeta cristal, respectivamente. A capacidade de adsorção dos CA (q) foi calculada como a massa de corante adsorvido por grama de adsorvente empregado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A caracterização da porosidade das amostras indicaram que os CA apresentaram uma área superficial específica alta (751,70 m²/g), com predominância de micro e mesoporos (50,1 e 48,2 % do volume total de poros, respectivamente) e diâmetro médio de poros de 14,8 Å. A densidade aparente foi de 1,43 g/cm³ e o teor de cinzas de 6,29%. Esses resultados mostram que os CA descartados permanecem com características próprias de materiais adsorventes.
Os testes de descoloração mostraram que as concentrações dos corantes foram reduzidas gradativamente, permanecendo constantes após um tempo de contato de 50 e 120 horas para os corantes azul de metileno e violeta cristal, respectivamente. Nessas condições de equilíbrio, a capacidade de adsorção, q, foi de 96,81 e 15,01 mg/g, para os corantes azul de metileno e violeta cristal, respectivamente.
As diferenças observadas na velocidade e na capacidade de adsorção dos corantes pelos CA descartado podem ser atribuídas, provavelmente, ao acesso dos corantes à superfície interna dos CA (predominantemente de micro e mesoporos). Como os corantes apresentam diferentes estruturas moleculares, as características texturais dos CA podem ter favorecido o acesso do azul de metileno ao sistema de poros do carvão e, consequentemente, influenciado na capacidade de adsorção em comparação com o violeta cristal. Além disso, a presença de grupos funcionais na superfície dos CA também podem ter contribuído para a diferença observada na adsorção dos corantes.
Pode-se observar que os CA descartados apresentaram capacidades de adsorção de azul de metileno e violeta cristal comparáveis a outros adsorventes de baixo custo (GÜRSES et al., 2006a; GÜRSES et al., 2006b; VILAR et al., 2007; SAINZ-DIAZ e GRIFFITHS, 2000; HAMEED, 2008; HO et al., 2005; OFOMAJA, 2008).
CONCLUSÕES: Os CA descartados do tratamento doméstico de água potável apresentam-se com potencialidade de utilização para outras finalidades, conforme indicado pela alta área superficial específica e pela porosidade, com predominância de micro e mesoporos. Os testes de remoção de corantes indicaram que os CA adsorveram 96,81 e 15,01 mg/g para os corantes azul de metileno e violeta cristal, respectivamente. Estes valores demonstram que os CA apresentam-se como um adsorvente alternativo e de baixo custo para a aplicação na remoção de corantes sintéticos presentes em efluentes industriais.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GÜRSES, Ç . DOGAR, M. YALCINA, M. ACIKYILDIZ, R. BAYRAK , S. KARACA. 2006a. The adsorption kinetics of the cationic dye, methylene blue, onto Clay. Journal of Hazardous Materials B131, 217–228.
GÜRSES, Ç . DOGAR, S. KARACA, M. ACIKYILDIZ, R. BAYRAK. 2006b, Production of granular activated carbon from waste Rosa canina sp. seeds and its adsorption characteristics for dye. Journal of Hazardous Materials B131, 254–259.
HAMEED, B.H., AHMAD, A.L., LATIFF, K.N.A., 2007, Adsorption of basic dye (methylene blue) onto activated carbon prepared from rattan sawdust, Dyes and Pigments 75, 143-149
HAMEED. B.H., 2008, Equilibrium and kinetic studies of methyl violet sorption by agricultural waste. Journal of Hazardous Materials 154, 204–212
HO. Y.S.,CHIU. W.T.,WANG. C.C., 2005, Regression analysis for the sorption isotherms of basic dyes on sugarcane dust, Bioresource Technology. 96,
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OFOMAJA. A. E,HO. Y, 2008, Effect of temperatures and pH on methyl violet biosorption by Mansonia wood sawdust. Bioresource Technology 99, 5411–5417
SAINZ-DIAZ, C.I.; GRIFFITHS, A.J. 2000, Activated carbon from solid wastes using a pilot-scale batch flaming pyrolyser. Fuel 79, 1863–1871.
VILAR, V.J.P.; BOTELHO, C.M.S.; BOAVENTURA, R.A.R. 2007, Methylene blue adsorption by algal biomass based materials: Biosorbents characterization and process behaviour. Journal of Hazardous Materials 147, 120–132.
