Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Avaliação da adsorção de oxiânios de cromo(VI) em quitosana utilizando isotermas de adsorção
AUTORES: Rodrigues de Sousa, J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS-UEG) ; Signini, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS-UEG)
RESUMO: O trabalho consistiu em estudar o processo de adsorção de oxiânios de cromo(VI) a
partir de isotermas de adsorção utilizando quitosana como adsorvente. Realizou-se
um estudo do tempo de equilíbrio por medidas condutimétricas a qual foi de 7 dias.
Foi utilizado as isotermas de Langmüir e Freundlich para avaliar a adsorção de
oxiânions de cromo(VI) pela quitosana. A partir da isoterma de Freundlich tem que
o valor de KF foi de 3,9 e o valor de n foi de 1,9. Dos resultados obtidos a
partir da isoterma de Langmüir tem-se que o valor KL foi 0,02 L/mg e qmax foi de
55,8 mg/g. O parâmetro de equilíbrio foi de 0,37 e o calor de adsorção foi de 9,7
kJ/mol. Os resultados sugere que a quitosana possuir boa afinidade pelos oxiânions
de cromo(VI) e que a adsorção é favorável.
PALAVRAS CHAVES: Adsorção; oxiânios de cromo(IV); quitosana
INTRODUÇÃO: Ao final do processamento da matéria-prima as indústrias químicas geram rejeitos
que podem conter vários contaminantes, que podem ser levados para aterros ou
lançados em rios sem um tratamento adequado antes de ser lançado ao meio
ambiente. Os rejeitos lançados em rios pelas indústrias químicas podem estar
contaminados com metais tóxicos, dentre eles o cromo, que em certas
concentrações pode ser prejudicial a saúde. O cromo(VI) é removido de águas
residuais após a sua redução para cromo(III), ocorrendo uma nova precipitação de
hidróxido de cromo(III), gerando um lodo inorgânico de difícil tratamento.
Portanto é necessário desenvolver novos processos eficazes e viáveis
economicamente (BABEL et al.,2003). A adsorção é um desses processos sendo um
processo eficiente e econômico, porém a eficiência depende da natureza do
adsorvente (WANNGAH et al.,2002; QUIAN et al.,2000). A quitosana é um adsorvente
que podem ser utilizado em estudos de remoção de metais em efluentes líquidos. A
quitosana é um polissacarídeo biodegradável, hidrofílico, atóxico, obtido a
partir da desacetilação alcalina da quitina, um dos poliméros mais abundantes e
rejeito da indústria pesqueira. Quitosana e derivados apresentam a capacidade de
interagir com diferentes substâncias, tais como corantes e íons metálicos, o que
indica potenciais aplicações visando à descontaminação de efluentes industriais.
A capacidade da quitosana e de seus derivados em formar complexos com íons
metálicos desperta muito interesse com relação a sua utilização em processos de
adsorção (NGAH, TEONG, HANAFIAH, 2011; GHAEE et al., 2012). Sendo assim, o
objetivo deste trabalho foi realizar um estudo, a partir de isotermas de
adsorção, para verificar a viabilidade do uso de quitosana como adsorvente de
oxiânions de cromo(IV).
MATERIAL E MÉTODOS: Tempo de Equilíbrio: Foram adicionados em torno de 100 mg de quitosana em 50 mL
de solução de oxiânions de cromo(VI) de concentração 100 mg/L. Foram feitas
medidas da condutividade da solução de tempos em tempos, a fim de obter um
gráfico de condutância em função do tempo para observar o tempo de equilíbrio da
adsorção de oxiânions de cromo(VI) pela quitosana. As medidas de condutividade
foram realizadas em condivimetro mcA 150.
Estudos de Adsorção/Isoterma de Adsorção: O procedimento experimental foi
realizado adicionando-se 50 mL de soluções de oxiânios de cromo(VI) em torno de
50 mg de quitosana. As suspensões foram mantidas em um banho Maria
termostatizado metabólico tipo Dubnoff com agitação pendular. As soluções foram
mantidas à temperatura de 25,5 ± 0,5ºC sob agitação durante o tempo de
equilíbrio. Após esse período a solução foi filtrada em papel de filtro e
guardada para análise por espectroscopia de absorção atômica. A massa da
quitosana foi mantida fixa variando a concentração da solução de oxiânions de
cromo(VI) sendo que as concentrações oxiânions de cromo(VI) variaram de 50 até
100 mg/L. As análises foram realizadas em espectrofotômetro de absorção atômica
AAnalyst 400 da Perkin Elmer.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O tempo de equilíbrio de adsorção dos oxiânions de cromo(VI) em quitosana foi de
7 dias, sendo este tempo utilizado para o estudo das isotermas de adsorção. Os
dados experimentais de adsorção foram analisados segundo os modelos de isoterma
de Langmüir e Freundlich, cujas equações são empregadas em estudos de adsorção
de solução (ATKINS, DE PAULA, 2008)
A partir da isoterma de Freundlich obteve-se um valor de n igual 1,9 e KF
(constante de Freundlich) igual a 3,9. Para valores de n entre 1 e 10, a
adsorção é considerada favorável, sendo assim a adsorção de oxiânions de
cromo(VI) em quitosana é favorável. Fato que também é confirmado pelo parâmetro
de equilíbrio, RL (FUNGARO,DA SILVA,2002), a qual considera o processo de
adsorção favorável valores de RL entre 0 e 1, sendo que neste o trabalho o valor
de RL foi de 0,37. O calor de adsorção também pode ser calculado a partir de
isotermas (CHAVES et al.; 2009), neste trabalho o calor de adsorção foi de 9,7
kJ/mol. O valor do calor de adsorção mostra que o processo de adsorção é uma
adsorção física, devido ao baixo valor do calor de adsorção, e que o processo é
endotérmico. A partir da isoterma de Langmüir observou que capacidade máxima
adsorvida(qmax) foi de 55,8 mg de oxiânions de cromo(VI) por grama de quitosana
e KL(constante de Langmüir) foi de 0,02L/mg. O valor de qmax encontrado neste
trabalho é semelhante ao encontrado por Thinh et al. (2013) e ligeramente
superior aos encontrado por Hu et al. (2011). Os coeficientes de correlação
obtidos nas isotermas estão muito próximos entre si, consequentemente não é
possível sugerir se o processo de adsorção ocorre em monocamadas(isoterma de
Langmüir) ou multicamadas(isoterma de Freundlich).
CONCLUSÕES: a) O valor obtido de n obtido pelo modelo de Freundlich e de RL (parâmetro de
equilíbrio) sugere-se que o processo de adsorção de oxiânions de cromo(IV) é
favorável;
b) A quitosana apresentou boa afinidade com os oxiânions de cromo(VI) apresentando
um valor de capacidade máxima de adsorção (qmax) igual a 55,8 mg de oxiânions de
cromo(VI) por g de quitosana.
b) O processo de adsorção de oxiânions de cromo(VI) pela quitosana foi
classificado como adsorção física, possuindo baixo calores de adsorção.
d)Sugere que o processo de adsorção é endotérmico.
AGRADECIMENTOS: Agradecimento a Universidade Estadual de Goiás
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ATKINS P., DE PAULA J. Físico-química. Rio de Janeiro. Editora LTC, 8.ed. v. 2, p. 322-330, 2008
BABEL,S.; KURNIAWAN, T.A.; HAZARD,J. Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water, Journal of Hazardous Materials , v 97, p. 219-243, 2003.
CHAVES, T.F.; QUEIROZ, Z.F.; SOUSA, D.N.R.; GIRÃO, J.H.S.; RODRIGUES, E.A. Uso da Cinza da Casca do Arroz (CCA) obtida da Geração de Energia Térmica como Adsorvente de Zn(II) em Soluções Aquosas. Química Nova, v. 32, n. 6; p. 1378-1383, 2009.
FUNGARO, D.A.; DA SILVA, M. G. Utilização de Zeólita Preparada a Partir de Cinza Residuária de Carvão como Adsorvedor de Metais em Água. Química Nova, v. 25; N. 6B; p. 1081-1085, 2002.
GHAEE, A.; NIASSAR, S. M.; BARZIN, J.; ZARGHAN, A. Adsorption of copper and nickel ions on macroporous chitosan membrane: Equilibrium study. Applied Surface Science, v.258, p. 7732-7743, 2012.
HU, X.; WANG, J.; LIU, Y.; LI, X.; ZENG, G.; BAO, Z.; ZENG, X.; CHEN, A., LONG, F. Adsorption of chromium(VI) by ethylenediamine-modified cross-linked magnetic chitosan resin: Isoterms, kinetics and thermodynamics, Journal of Hazardous Materials, v.185, p.306-314, 2011.
NGAH, W.S.; TEONG, L.C.; HANAFIAH, M.A.K.M. Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review, Carbohydrate Polymers, v.83, p.1446-1456, 2011.
QUIAN, S.; HUANG, G.; JIANG, J.; HE, F.; WANG, Y. Studies of adsorption behavior of crosslinked chitosan for Cr(VI), Se(VI), Journal of Applied Polymer Science, v 77, p.3216-3219, 2000.
THINH, N.N.; HANH, P.T.B.; HA, L.T.T.; ANH, L.N.; HOANG, T.V.; HOANG, V.D.; DANG, L.H.; KHOI, N.V.; LAM, T.D. Magnetic chitosan nanoparticles for removal of Cr(VI) from aqueous solution, Materials Science and Engineering C, v.33, p.1214-1218, 2013.
WANNGAH, W.S.; ENDUD, C.S.; MAYANAR,R. Removal of copper (II) ions from aqueous solution onto chitosan and cross-linked chitosan beads, Reactive and Functional Polymers, v.50, p.181–190, 2002.