ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: ESTUDO TERMODINÂMICO DA REMOÇÃO DO CORANTE VIOLETA BRILHANTE REMAZOL POR AGUAPÉ (Eichornia crassipes) TRATADO COM METANOL
AUTORES: NASCIMENTO, R.F (UFMA) ; BEZERRA, C.W.B (UFMA) ; SILVA, H.A.S. (UFMA) ; VIEIRA, A.P. (UNICAMP) ; SANTANA, S.A.A. (UFMA)
RESUMO: O presente trabalho explorou a termodinâmica de adsorção do corante têxtil violeta
brilhante remazol por Aguapé tratado com metanol. O Aguapé, após tratamento, foi
caracterizado por espectroscopia vibracional, análise elementar, termogravimetria e
pHpzc. Para os estudos de adsorção foram variados o pH, tempo, concentração e
temperatura. A adsorção mostrou-se dependente do pH, sendo o melhor resultado em pH
2,0. Os dados cinéticos mostraram que o tempo de equilíbrio foi de 120 minutos, com
melhor ajuste ao mecanismo cinético de segunda ordem. As isotermas foram melhor
ajustadas ao modelo de Langmuir, com capacidades máximas de adsorção de 78,12 mg/g a
55ºC. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que o processo é de natureza
endotérmica,
espontânea e favorável.
PALAVRAS CHAVES: aguapé; corantes têxteis; adsorção.
INTRODUÇÃO: O aguapé (Eichornia crassipes) é uma planta que pode crescer rapidamente a densidades
muito altas, atribuindo grandes efeitos negativos sobre o meio ambiente, saúde humana
e desenvolvimento econômico. Esta planta atraiu considerável atenção da comunidade
científica devido à sua habilidade de acumular íons metálicos, bem como poluentes
orgânicos estáveis [Malik, 2007]. O uso desses materiais no tratamento de efluentes
contaminados é visto de forma positiva, principalmente pela indústria têxtil, uma vez
que a mesma produz grande quantidade de águas residuais que contém uma série de
contaminantes, incluindo ácidos ou soda cáustica dissolvidos, compostos tóxicos e
todos os tipos de corantes [Vieira et al., 2009]. O impacto ambiental dos corantes
presentes nos córregos de águas residuais mesmo em concentrações muito baixas (menos
de 1ppm) é altamente visível e esteticamente desagradável. Além disso, sua presença
inibe a penetração de luz, resultando em destruição do ecossistema aquático [Nandi et
al., 2009]. A adsorção é o processo físico-químico mais eficiente para a remoção de
poluentes e tratamento de efluentes têxteis, pois ele pode ser usado para remover
diferentes tipos de materiais colorantes, principalmente os não-degradáveis. A fim de
diminuir o custo do tratamento de águas residuais e buscar uma finalidade para
resíduos orgânicos, alguns materiais lignocelulósicos de baixo custo foram utilizados
como biossorventes para a adsorção de corantes. Desta maneira, o presente trabalho
tem como objetivo investigar a capacidade de adsorção do aguapé (Eichornia crassipes)
tratado para a remoção do corante violeta brilhante remazol a partir de soluções
aquosas.
MATERIAL E MÉTODOS: A planta foi coletada no bairro do Maiobão, São Luis-MA, encaminhada ao laboratório
de pesquisa em química inorgânica – LPQIA-UFMA, onde a mesma foi seca, triturada com
o auxilio de um moinho, lavada com água destilada, e em seguida peneirada para
obtenção da granulométrica entre 0, 088 < x < 0, 177 mm. Parte do material foi
tratado seguindo a metodologia descrita por Memon et al. [2008]. O corante utilizado
neste estudo foi cedido pela Indústria Toalhas São Carlos, localizada na cidade de
São Carlos - São Paulo. O material foi caracterizado pelas técnicas de espectroscopia
na região do infravermelho, análise elementar e termogravimétrica, no laboratório de
termoquímica dos materiais, na UNICAMP. O pHpzc do material foi estimado pelo método
de adição de sólidos [Balistrieri & Murray, 1981]. A Influência do pH na adsorção foi
investigada em valores de pH inicial variando de 1 a 6. O equilíbrio cinético foi
determinado pelo método de batelada, variando-se o tempo de contanto no intervalo de
5 e 300 minutos, nas concentrações de 250 e 1000 mg/L da solução do corante. A fim
de investigar o mecanismo de adsorção, os resultados foram tratados pelas equações
cinéticas de pseudo-primeira-ordem, pseudo-segunda ordem e Difusão Intrapartícula. Os
experimentos isotérmicos foram realizados nas temperaturas de 10, 25, 40 e 55ºC,
variando entre 100 e 1000 mg/L, em condições fixas de agitação e temperatura, bem
como no melhor pH e tempo de equilíbrio previamente estabelecidos. Os dados das
isotermas de adsorção foram tratados pelos modelos matemáticos de Langmuir e
Freundlich e pela equação de Van’t Hoff, a partir da qual os parâmetros
termodinâmicos foram calculados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O espectro eletrônico na região do infravermelho do aguapé tratado com metanol deu
resultado semelhante ao material in natura, com principais picos atribuídos aos
estiramentos v(O-H) (3438 cm-1), v(C-H) (2929 cm-1) e v(C=O) (1639 cm-1), comuns em
estruturas lignocelulósicas. De acordo com a análise elementar a biomassa apresentou
uma queda na porcentagem de carbono e as curvas de TG/DTG apresentaram um perfil de
decomposição semelhante ao in natura, entretanto, com menor porcentagem de perda de
massa. O material apresentou boa estabilidade térmica até aproximadamente 200oC. O
valor de pHpzc revelou que abaixo do pH igual a 4,1 a superfície do material está
carregada positivamente favorecendo a adsorção de ânions, consequentemente, os
maiores valores de remoção foram encontrados em pH’s 1,0 e 2,0. O tempo de equilíbrio
foi atingindo em 120 minutos, em ambas as concentrações trabalhadas. Os resultados
sugerem que a biossorção obedece ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem. A
difusão intrapartícula mostrou que o processo de adsorção apresenta três estágios
característicos, os baixos valores do efeito de interface nas primeiras etapas
demonstram a grande afinidade entre as espécies contidas nos sistemas e este
comportamento foi confirmado pelos altos valores das constantes de difusão. Os
resultados de isoterma ajustaram-se melhor ao modelo de Langmuir (Fig.1). A
elevação na temperatura do sistema provocou um aumento na quantidade adsorvida e a
quantidade máxima removida foi de 78,12 mg/g a 55ºC. A partir dos coeficientes
angular e linear do gráfico de Vant´Hoff (Fig.2) encontramos valores para ∆G
°ads (-
7,40 a -12,19 kJ mol-1), ∆Sads (106,46 J mol-1K-1) e ∆Hads (22,73 kJ mol-
1),
indicando que o processo é endotérmico e termodinamicamente favorável.
CONCLUSÕES: Os valores negativos da energia livre de Gibbs acompanhados do valor positivo de
entropia indicaram claramente que o processo é espontâneo e termodinamicamente
favorável. A diminuição de ΔGºads com o aumento da temperatura é justificado em função
da natureza endotérmica do processo, que propiciou o aumento em 50% da quantidade
adsorvida à medida que se forneceu energia ao sistema. Este trabalho demonstrou que o
material tratado apresenta uma capacidade de remoção superior ao in natura na adsorção
do corante estudado, sendo uma alternativa econômica e viável de descontaminação de
efluentes.
AGRADECIMENTOS: A CAPES, UNICAMP e a indústria Toalhas de São Carlos/SP.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BALISTRIERI, L. S., MURRAY, J. W. The surface chemistry of goethite (α – FeOOH) in major ion seawater. American Journal of Science, v. 281, n. 6, p. 788-806, 1981.
NANDI, B.K.; A. GOSWAMI, M.K.; PURKAIT. Adsorption characteristics of brilliant green dye on kaolin. Journal of Hazardous Materials, v. 161, p. 387–395, 2009.
MALIK, A. Environmental challenge vis a vis opportunity: The case of water hyacinth. Environmental International, n. 33, p. 122-138, 2007.
MEMON, J.R.; SAIMA, Q.M.; BHANGER, M.I.; MEMON, G. Z.; EL-TURKI, A.; GEOFFREY, C. A. Characterization of banana peel by scanning electron microscopy and FT-IR spectroscopy and its use for cadmium removal, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, v. 66, p. 260–265, 2008.
VIEIRA, A. P.; SANTANA, S. A. A.; BEZERRA, C. W. B.; SILVA, H. A. S. S. ; CHAVES, J. A. P.; MELO, J. C. P.; FILHO, E. C. S.; AIROLDI, C. Kinetics and thermodynamics of textile dye adsorption from aqueous solutions using babassu coconut mesocarp. Journal of Hazardous Materials, 166, 1272–1278, 2009.
