50º CBQ - ADSORÇÃO DE ÍONS COBRE POR MICROESFERAS DE QUITOSANA MODIFICADA QUIMICAMENTE

ÁREA: Química Analítica

TÍTULO: ADSORÇÃO DE ÍONS COBRE POR MICROESFERAS DE QUITOSANA MODIFICADA QUIMICAMENTE

AUTORES: CESTARI, C (UNIOESTE) ; RAUBER, R (UNIOESTE) ; VASCONCELOS, H.L (UNIOESTE)

RESUMO: A quitosana, um biopolímero obtido da quitina, é um excelente adsorvente de íons metálicos presentes em solução aquosa. Este trabalho teve como objetivo o estudo da adsorção de íons Cu(II) em meio aquoso, utilizando microesferas de quitosana modificada quimicamente com o corante reativo Laranja 16 como adsorvente. Após o preparo das microesferas de quitosana com o corante (QTS-RL 16), foram realizados experimentos que avaliaram o efeito do pH e do tempo de contato na adsorção dos íons Cu(II), bem como o equilíbrio de adsorção em função da concentração destes. Verificou-se que o processo de adsorção de íons Cu(II) por QTS-RL 16 é dependente do pH e que o equilíbrio foi atingido em 90 minutos. O modelo de Langmuir revelou um valor de quantidade máxima adsorvida de íons Cu(II) de 83,3 mg.g-1.

PALAVRAS CHAVES: cobre; quitosana; adsorção

INTRODUÇÃO: O crescimento da indústria química tem gerado preocupações na questão ambiental devido à contaminação de ambientes aquáticos por resíduos químicos contendo principalmente metais pesados. Desta forma, busca-se cada vez mais métodos para a remoção destes resíduos da natureza, dentre os quais se destaca a adsorção. O uso de biopolímeros obtidos a partir de fontes renováveis como material adsorvente de íons metálicos é uma técnica de grande interesse para o tratamento de efluentes industriais contendo metais pesados em solução, uma vez que apresenta um custo relativamente baixo e seletividade para adsorver íons metálicos (VASCONCELOS et al., 2008). O biopolímero quitosana, além de possuir outras propriedades, tem demonstrado efetiva capacidade na remoção de íons metálicos e corantes presentes em solução aquosa (KIMURA et al., 2002). A elevada afinidade da quitosana por íons metálicos deve-se, principalmente, aos grupos amino (-NH2) e hidroxila (-OH), distribuídos na matriz polimérica, os quais, por sua vez, podem servir como sítios de coordenação e de interação eletrostática com íons metálicos e possibilitar muitas modificações químicas na estrutura (VASCONCELOS et al., 2007; WU et al., 2001). Diversas modificações químicas da quitosana com agentes complexantes e corantes têm mostrado um aumento na capacidade de adsorção de íons metálicos em relação à quitosana natural (JUANG e SHAO, 2002; JUSTI et al., 2005; VITALI et al., 2008). Este trabalho teve como objetivo preparar microesferas de quitosana modificada com o corante reativo Laranja 16 (QTS-RL 16) e avaliar o seu potencial adsorvedor de íons Cu(II) em meio aquoso.

MATERIAL E MÉTODOS: Foram preparadas, inicialmente, soluções de quitosana 2,5% (m/v) em ácido acético 5% (v/v), contendo o corante reativo em diferentes concentrações (2,5; 5,0 e 10%). Em seguida, as soluções foram gotejadas, vagarosamente, em uma solução NaOH 2 mol.L-1 para obtenção das microesferas de QTS-RL 16. Após lavagem destas até pH neutro e secagem em estufa a 60ºC, as mesmas foram utilizadas nos experimentos de adsorção. Para a realização do estudo do efeito do pH, utilizou-se 20mg de adsorvente e 25mL de solução de Cu(II) 30 mg.L-1, em diferentes faixas de pH. Após agitação, procedeu-se à determinação da concentração final do metal na solução nos diferentes pH estudados por espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS). Na cinética, utilizou-se 50 mg de adsorvente e 100 mL de solução de íons Cu(II) 50 mg.L-1, a qual foi tamponada no pH ótimo de adsorção e submetida à agitação constante por 24h, sendo retiradas alíquotas em intervalos de tempo pré-determinados para determinação da concentração do metal na solução. No estudo de isotermas de adsorção, foram preparadas soluções com concentrações diferentes do metal (10 a 300 mg.L-1), no pH ótimo de adsorção, e adicionados 50 mg de microesferas de QTS-RL 16. Após agitação, realizou-se a determinação das concentrações de equilíbrio dos íons Cu(II) por FAAS.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Dentre as diferentes concentrações de corante utilizadas, as microesferas de QTS-RL 16 (10%) apresentaram os melhores valores de adsorção de íons Cu(II). Estas apresentaram maior adsorção do metal em pH 6, enquanto que as microesferas de QTS-RL 16 (5%) apresentaram maior adsorção em pH 5, indicando que o pH ótimo de adsorção para o cobre situa-se na faixa de 5 a 6. No estudo realizado por Vasconcelos et al. (2008) foi o obtido o mesmo valor de pH. Através da análise dos valores obtidos de q, foi possível observar que as microesferas de QTS-RL 16 (10%) mostraram uma maior capacidade em adsorver o metal em relação às microesferas de QTS-RL 16 (5%). A cinética de adsorção dos íons Cobre por QTS-RL 16 (10%) apresentou um decaimento rápido da concentração de Cu (II), tendo atingido o equilíbrio em 90 minutos. O modelo cinético de pseudo segunda-ordem foi o que apresentou melhor ajuste de dados e correlação com os valores obtidos experimentalmente (R = 0,996), quando comparado ao modelo de pseudo primeira-ordem (R = 0,686). Através do estudo das isotermas de adosrção cobre, verificou-se que a quantidade adsorvida de íons Cu(II) pelas microesferas de QTS-RL16 (10%) aumentou progressivamente com o aumentou da concentração de íons na solução até atingir a saturação (Fig. 1). A quantidade máxima adsorvida calculada através da equação linearizada do modelo de isoterma de Langmuir foi de 83,3 mg de íons Cu(II) por grama de adsorvente.

CONCLUSÕES: Através dos resultados obtidos, verificou-se que a quitosana modificada quimicamente com o corante reativo 16 na concentração de 10% apresentou os melhores valores de adsorção de íons Cu(II). A adsorção se mostrou dependente do pH da solução, sendo o pH ótimo de adsorção na faixa entre 5-6. O equilíbrio de adsorção foi atingido em 90 minutos, cujo modelo cinético que melhor ajustou os dados foi o de pseudo segunda-ordem. A quantidade máxima adsorvida de íons Cu(II) por microesferas de QTS-RL 16 (10%) obtida através da equação linearizada de Langmuir foi de 83,3 mg.g-1 (1,31 mmol.g-1).

AGRADECIMENTOS: À Fundação Araucária pelo auxílio financeiro concedido.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: JUANG, R. S.; SHAO, H. J. 2002. Effect of pH competitive adsorption of Cu(II), Ni(II), and Zn(II) from water onto chitosan beads. Adsorption, 8: 71-78.

JUSTI, C. K.; FÁVERE, V. T.; LARANJEIRA, M. C. M.; NEVES, A.; PERALTA, R. A. 2005. Kinetics and equilibrium adsorption of Cu(II), Cd(II), and Ni(II) ions by chitosan functionalized with 2[-bis-(pyridylmethyl)aminomethyl]-4-methyl-6-formylphenol. Journal of Colloid and Interface Science, 291: 369-374.

KIMURA, I. Y.; LARANJEIRA, M. C. M.; FÁVERE, V. T.; FURLAN, L. 2002. International Journal of Polymer Materials, 51: 759-766.

VASCONCELOS, H. L.; FÁVERE, V. T.; GONÇALVES, N. S.; LARANJEIRA, M. C. M. 2007. Chitosan modified with Reactive Blue 2 dye on adsorption equilibrium of Cu(II) and Ni(II) ions. Reactive and Functional Polymers, 67: 1052-1060.

VASCONCELOS, H. L.; CAMARGO, T. P.; GONÇALVES, N. S.; NEVES, A.; LARANJEIRA, M. C. M.; FÁVERE, V. T. 2008. Chitosan crosslinked with a metal complexing agent: synthesis, characterization and copper(II) ions adsorption. Reactive and Functional Polymers, 68: 572-579.

VITALI, L.; LARANJEIRA, M. C. M.; GONÇALVES, N. S.; FÁVERE, V. T. 2008. Spray-dried chitosan microspheres containing 8-hydroxyquinoline -5 sulphonic acid as a new adsorbent for Cd(II) and Zn(II) ions. International Journal of Biological Macromolecules, 42: 152-157.

WU, F-C.; TSENG, R-L.; JUANG, R-S. 2001. Kinetic modeling of liquid-phase adsorption of reactive dyes and metal íons on chitosan. Water Research, 35: 613 – 618.