ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE COMPÓSITO ALUMINA -QUITOSANA NA DESFLUORETAÇÃO DE ÁGUAS.
AUTORES: LIMA JÚNIOR, JF (UFCG) ; SAMPAIO, FC (UFPB) ; SOUZA, CF (UFPB ) ; CARVALHO, MMSG (FASER) ; SILVA, AP (AMBIOS) ; ADRIANO, MSPF (UFCG) ; GOMES, AMP (FASER / UFPB)
RESUMO: Objetivou-se sintetizar compósito de alumina ativada e quitosana para analisar sua eficácia em ensaios de adsorção frente a sistemas de água padrão de flúor (F)(10 mg/L) e de água das áreas endêmicas da Paraíba (5,3 mg/L). Três grupos experimentais foram avaliados: A) alumina ativada isolada; B) quitosa pura e C) compósito alumina ativada-quitosana. Os produtos foram caracterizados por Espectrometria de Infravermelho por Transformada de Fourier (EITF) e por teste de adsorção por 60 min em triplicata. A quitosana isolada não foi capaz de adsorver F nas concentrações e tempos avaliados. As médias (DP) das [F] com 60 min foram de 8,36(0,04); 10,06 (0,03) e 5,69 (0,01) para A, B e C respectivamente. Conclui-se que incorporar quitosana à alumina potencializa a capacidade de adsorção de F.
PALAVRAS CHAVES: fluorose, quitosana, alumina ativada.
INTRODUÇÃO: A Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde estabelece 1.5 mg/L como a concentração máxima de flúor [F] tolerável para consumo humano (BRASIL,2004). Para fins de fluoretação artificial de águas a [F] tolerável varia de 0,7-1,2 mg/L dependendo das temperaturas máximas anuais da região (BUZALAF, 2008).
Uma ingestão diária acima de 0,07 mg de F/peso corporal pode resultar em fluorose dentária esteticamente indesejável. A fluorose é um distúrbio do esmalte dentário que clinicamente se apresenta com manchas esbranquiçadas opacas ou escurecidas. A etiologia da fluorose dentária está relacionada com a ingestão de F durante a odontogênese, por isso o período de risco para o desenvolvimento da fluorose em dentes permanentes vai desde o nascimento até os seis anos. Existe uma clara relação entre dose-efeito embora a severidade possa ser agravada por outras fontes de F a exemplo da ingestão de creme dental fluoretado durante a escovação (WHITFORD, 1996).
A água é a principal fonte de ingestão de F o que torna o controle das concentrações de F praticamente a única forma de prevenção da doença (SAMPAIO et al., 1999). Assim sendo, a fluorose é um problema de saúde pública importante. Uma das medidas preventivas da doença é a oferta de uma água para população dentro da tolerância limite. Vários métodos foram sugeridos para a desfluoretação da água, tais como: troca iônica, adsorção, nanofiltração, osmose reversa, eletrólise (LIU E HUANG, 1999; GAYACH et. al., 2000). Assim, objetivou-se avaliar a viabilidade da utilização de compósito alumina ativada-quitosana para desfluoretação de águas nas zonas de fluorose endêmicas da Paraíba.
MATERIAL E MÉTODOS: O estudo foi realizado no laboratório de Biologia do Meio Bucal (LABIAL)/UFPB . Os reagentes foram Ácido acético (0,2%), NaOH, quitosana de baixo peso molecular e Alumina ativada (Ambios Engenharia). Para efeito de comparação três grupos experimentais foram formados: A) alumina ativada; B) quitosa e C) compósito alumina ativada-quitosana. A água padrão de F foi 10 mg/L e a água de zona endêmica foi proveniente da vila Brejo das Freiras, de São João do Rio do Peixe (PB), alto sertão paraibano. Esta localidade apresenta elevadas [F] na maioria dos poços artesianos da região, por isso foi selecionada. Uma amostra de poço com 5,3 mg/L de F foi avaliada. Síntese do compósito: 20 gramas (g) de alumina foram colocadas em 30mL de água destilada e vigorosamente agitadas. 2 g de quitosana foram dissolvidas em (2% v-v) de ácido acético e misturados por 30 minutos(m) em agitador magnético. Na seqüência uma solução aquosa de glutaraldeído a 5% na proporção 40:1 do volume de quitosana. Desta forma, a solução de glutaraldeído e quitosana em ácido acético a 2% (v/v) foi misturada vigorosamente por 5 m. A mistura foi transferida ao refrigerador por 24 horas, a 4o C. Após tal período lavou-se a mistura com NaOH até alcançar pH neutro. Realizou-se filtração para retirada do excesso de glutaraldeído e o compósito foi para estufa na temperatura de 60 o C por 72 horas. As amostras de alumina ativada isolada, quitosana e do compósito ALCs foram caracterizadas por técnica de Espectrometria de Infravermelho por Transformada de Fourier (EITF). Espectros isolados de cada material foram obtidos e sobrepostos. Realizaram-se experimentos de adsorção em função do tempo em triplicata. Em seguida, procedeu-se a análise da [F] utilizando eletrodo específico para F acoplado a potenciômeto (ORION 720A).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Quanto a síntese do compósito, a granulação apresentou aparência satisfatória, e os ensaios de caracterização demonstraram existir ligação entre a quitosana e alumina ativada, logo se comprovou a formação do compósito. Os ensaios de adsorção utilizando os sistemas A, B e C em função do tempo seguidos das dosagens de F, demonstraram que a B (quitosana) não apresentou adsorção satisfatória enquanto a amostra A (alumina ativada) foi capaz de reduzir a [F] na água padrão a 10mg/L, porém efeito de desfluoretação mais eficaz foi obtido com a amostra C (compósito alumina-quitosana) (vide tabela). Os valores demonstram que a amostra B não provoca redução nos níveis de F da água padrão. Ao passo que a amostra A ocasiona redução de cerca de 20% em relação a água padrão. Resultados de redução altamente expressivos foram encontrados com a amostra C, que gerou redução de cerca de 50% nos valores de F da água padrão. Estes resultados corroboram com os estudos de MIRETZKY e CIRELLI (2011), que afirmam que o uso de compostos e de derivados da quitosana para remover F apresenta vantagens como alta capacidade de adsorção e o fato de que a quitosana é obtida das fontes cruas naturais, sendo material que favorece a preservação do meio ambiente e possui baixo custo. Os dados encontrados com o experimento de adsorção em função do tempo com a água de área endêmica estão de acordo com os achados nos experimentos com água padrão de 10 mg/L. Além de apresentarem total consonância com diversos trabalhos da literatura sobre a temática, quais sejam SUDARAM et al. (2009) & NATRAYASAMY e MEENAKSHI (2009) que encontraram redução no nível de F em águas de área endêmica da Índia da ordem de 4,13 para 0,25 mg/L de F.
CONCLUSÕES: Apesar do fato de que os compostos de quitosana mostram o bom desempenho, novos estudos são necessários transferir o processo à escala industrial. Também, pesquisas sobre a regeneração para recuperar o adsorvente precisam ser executadas, realçando a possibilidade econômica e industrial do processo. A incorporação de quitosana à alumina ativada pode potencializar a capacidade de adsorção de flúor em situações de elevadas concentrações desse halogênio na água destinada ao consumo humano.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria n 518 de 25 de março de 2004, p 1-15, 2004.
BUZALAF, MAR. Fluoretos e saúde bucal. São Paulo:Santos. 2008. 316 p.
HICHOUR, M.; PERSIN, F.; SANDEAUX, J.; GAVACH, C., 2000. Removal of fluoride from aqueous solution by using red mud. Separation and Purification Technology, 18: 1-11.
HUANG, C.J.; LIU, J.C., 1999. Precipitate flotation of fluoride-containing wastewater from a semiconductor manufacturer. Water Research, 33: 3403-3412.
JAGTAP, S.; THAKRE, D.; WANJARI, S.; KAMBLE, S.; LABHSETWAR, N.; RAYALU S., 2009. New modified chitosan-based adsorbent for defluoridation of water. Journal of Colloid and Interface Science, 332: 280-290.
KAMBLE, S.P.; JAGTAP, S.; LABHSETWAR, N.K.; THAKARE, D.; GODFREYB, S.; DEVOTTA, S.; RAYALU, S.S., 2006. Defluoridation of drinking water using chitin, chitosan and lanthanum-modified chitosan. Chemical Engineering Journal, 129: 173-180.
KUNDU, S.; GUPTA, A.K., 2006. Arsenic adsorption onto iron oxide-coated cement (IOCC): Regression analysis of equilibrium data with several isotherm models and their optimization. Chemical Engineering Journal, 122: 93-106.
MEENAKSHI; MAHESHWARI, R.C. 2006. Fluoride in drinking water and its removal. Journal of Hazardous Materials, 137: 456-463.
MIRETZK, P; CIRELLI, A.F. 2011 Fluoride removal from water by chitosan derivates and composites: a rewiew. Journal of Fluorine Chemistry, 132: 231-240.
NATRAYASAMY, V.; MEENAKSHI, S, 2009. Synthesis of Zr(IV) entrapped chitosan polymeric matrix for selective fluoride sorption. Colloids and Surfaces Biointerfaces, 72:88-93.
NATRAYASAMY, V.; MEENAKSHI, S, 2010. Enriched fluoride sorption using alumina/chitosan composite. Journal of Hazardous Materials, 178: 226-232.
SAMPAIO, FC, von der FEHR, FR, ARNEBERG P et al. Dental fluorosis and Nutritional status of 6- to 11-year old children living in rural áreas of Paraiba, Brazil. Caries Res 1999:33(1):66-73.
SUNDARAM, C.S.; VISWANATHAN, N.; MEENAKSHI S., 2009. Defluoridation of water using magnesia/chitosan composite. Journal of Hazardous Materials, 163: 618-624.
VISWANATHAN, N.; MEENAKSHI, S., 2008. Enhanced fluoride sorption using La(III) incorporated carboxylated chitosan beads. Journal of Colloid and Interface Science, 322: 375-383.
WHITFORD, GM. Metabolism and toxicity of fluoride. Basel:Karger. pp 46-58, 1996.
