ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Adsorção de Azul de Metileno utilizando fibras de bagaço de cana de açúcar modificadas quimicamente.
AUTORES: da Silva, M. (UFU) ; da Silva, L. (UFU) ; Cunha, R. (UFU) ; Ruggiero, R. (UFU)
RESUMO: Neste trabalho, fibras de bagaço de cana de açúcar (FB) foram modificadas quimicamente por uma reação superficial de eterificação (FBC) e posterior complexação com o íon Fe3+, o material obtido (FBC-Fe), foi caracterizado por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). A FBC-Fe foi aplicada como agente adsorvente do corante Azul de Metileno. Utilizando como modelos a isoterma de Langmuir e a de Freundlich obteve-se um valor de adsorção máxima de 13,54 mg/g de Azul de metileno por grama de CMC-Fe. Estes resultados confirmam uma possível aplicação da FBE-Fe como agente adsorvente, sendo este um material de baixo custo e de fácil preparação.
PALAVRAS CHAVES: bagaço; corante; adsorção
INTRODUÇÃO: Efluentes das indústrias de papel, têxtil, plásticos, couro, alimentos e outras indústrias contêm corantes ou pigmentos usados para colorir o seu produto final. A presença destes poluentes na água impede a penetração da luz e reduz a fotossíntese. Além disso, alguns corantes são tóxicos, mutagênicos e carcinogênicos (CHEN et al., 2003). Os métodos mais comumente utilizados para a remoção de corantes são a coagulação e floculação (GONG et al., 2005), precipitação, oxidação química e biológica e adsorção em carvão ativado (VADIVELAN et al., 2005). Estas tecnologias são eficazes e econômicas somente para concentrações elevadas de corante. Assim, há um crescente interesse na utilização de materiais de baixo custo disponíveis para a adsorção de corantes. Na adsorção de azul de metileno (AM) têm sido estudados adsorventes como: casca de amendoim (GONG et al., 2005), casca de arroz , raízes de aguapé (LOW et al., 1995) etc. Neste trabalho foi estudado a capacidade adsortiva de fibras de bagaço de cana de açúcar, comumente descartada das indústrias sucro-alcooleiras. Após uma reação superficial de eterificação e posterior complexação com o íon Fe 3+, isotermas de adsorção foram construídas utilizando os modelos propostos por Langmuir e Freundlich para obter os parâmetros relacionados a adsorção de AM por fibras de bagaço de cana de açúcar modificadas quimicamente.
MATERIAL E MÉTODOS: As FB foram obtidas de uma indústria sucroalcooleira localizada no estado de Minas Gerais (Brasil). As FB foram extraídas em soxhlet com uma mistura de ciclohexano/etanol 50/50% por 48 horas e então posteriormente com água por 24 horas com o intuito de se eliminar impurezas e extrativos das FB. A eterificação superficial e a posterior reação com Fe3+ foi realizada segundo (CARVALHO et al., 2011). Os estudos de adsorção para a avaliação da FBC-Fe como adsorvente para a remoção do corante AM a partir de solução aquosa foi feito usando o método de batelada para o estudo em questão. Para este experimento, um valor fixo do adsorvente (20mg) foi colocado em frascos de 50 mL cilíndricos de poliestireno alta densidade (117 milímetros de altura e 30 mm de diâmetro)contendo25 mL da solução de corante (0,2-3,5mg.dm-3, pH=2,00) , o qual foram agitados durante 24 horas a 25°C. Em seguida com o objetivo de separar os adsorventes a partir das soluções aquosas, os frascos foram centrifugados a 4000 rpm durante 10 minutos utilizando uma centrífuga e alíquotas de 10mL do sobrenadante foram adequadamente diluídas com água. As concentrações finais do corante que permaneceram na solução foram determinados por espectrofotometria visível usando um espectrofotômetro UV-PC 2501 Shimadzu onde a absorbância do AM restante em solução foi medido a 668 nm. Uma curva de calibração foi construída (y= 0,0003 + 0,2817.x, R2 = 0,9984) utilizando-se AM padrão para sua quantificação após o processo de adsorção. As isotermas foram construídas segundo os modelos de Langmuir e Freundlich.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O FTIR dasFB, FBC, FBC-Fe e as isotermas de adsorção segundo o modelo de Langmuir e Freundlich, estão representados na figura 1 a seguir:
A eterificação na superfície do bagaço levou a modificações de importantes bandas no espectro de FTIR ( figura 1(a)). Na região do estiramento da carbonila, as bandas acima de 1600 cm-1 desapareceram . Simultaneamente, as bandas em 1508 cm-1, 1375 cm-1 e 1255 cm-1 também desapareceram nas FB. Este comportamento pode ser atribuído ao processo de deslignificação que ocorre durante a eterificação das FB em um meio contendo base forte, conduzindo à eliminação dos fragmentos de lignina mais lábeis, além do que podem ser eliminados alguns fragmentos do complexo lignina-polissacarídeos na região de fibra em que reside a maior parte da hemicelulose.A imobilização dos íons ferro nas fibras é confirmada pelo deslocamento da banda em 1635 cm-1. Este deslocamento foi observado da FBC por volta de 1635 cm-1 para cerca de 1600 cm-1 para a FBC-Fe. Pode-se supor que a adsorção na superfície da FBC-Fe ocorre no íon carboxilato inserido através da reação de eterificação, o que aumenta a conjugação em ambos os sítios: a celulose e a lignina. As isotermas estão repesentadas na figura 1 pelas letras (b) e (c). Na tabela 1, observa-se um valor de Qmáx de 13,54 mg de AM adsorvido por grama de FBC-Fe utilizada, este valor se mostra relevante em aplicações deste material como adsorvente, em comparação com resultados obtidos por (Batzias et al., 2007) na qual o valor de Qmáx encontrado foi de 9,99 mg de AM adsorvido por grama de cloreto de sódio utilizado. O valor de n=1,15 calculado na equação de Freundlich demonstra a heterogeneidade da superfície do material adsorvente.
Figura1.
O FTIR dasFB, FBC, FBC-Fe(A) e as isotermas de adsorção de Langmuir e Freundlich(B) e (C).
Tabela 1.
Parâmetros para a adsorção de AM sobre a FBC-Fe utilizando os modelos de isoterma de Langmuir e Freundlich.
CONCLUSÕES: Tendo em vista o valor da monocamada Qmáx, tudo indica que a FBC após ser dopada com o íon ferro no seu estado de oxidação (III) possui características de um material com excelentes propriedades para captura de corantes como o AM, constituindo um material com perspectivas de ser usado como uma alternativa para a adsorção de AM em leitos de águas.
AGRADECIMENTOS: À FAPEMIG, à UFU e à CAPES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GONG R., LI M., YANG C., SUN Y., CHEN J.2005. Removal of cationic dyes from aqueous solution by adsorption on peanut hull, J. Hazard. Mater. B121 :247–250.
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CHEN K.-C., WUA J.-Y., HUANG C.-C., LIANG Y.-M., HWANG S.-C.J. 2003. Decolorization of azo dye using PVA-immobilized microorganisms. J. Biotechnol. 101: 241–252.
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