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 Cobre(II) em quitosana reticulada por isotermas de Adsorção de Langmüir e Freundlich
AUTORES: Silva, L.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Morais, L.N. (UNIVERDSIDADE ESTADUAL DE GOÍAS) ; Signini, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIAS)
RESUMO: Este trabalho objetivou estudar a adsorção de íons de cobre (II) em quitosana
reticulada a partir de isotermas de adsorção. Foi verificado o tempo de equilíbrio
a qual foi de 72 horas. Utilizou-se os modelos de Langmüir e Freundlich para a
construção das isotermas de adsorção. Dos resultados obtidos a partir da isoterma
de Langmüir tem-se que o valor KL foi 48,96 L/mg e qmax foi de 1,85 mg/g. A partir
da isoterma de Freundlich tem que o valor de KF foi de 2,99 e o valor de n foi de
1,4. Os resultados sugere que a quitosana reticulada possuir afinidade pelos íons
de cobre(II) e que a adsorção é favorável sendo que o processo de adsorção é
descrita pelo modelo de Freundlich, indicando uma adsorção em superfície
heterogênea e não restrita a uma monocamada.
PALAVRAS CHAVES: QUITOSANA RETICULADA; ADSORÇÃO; COBRE(II)
INTRODUÇÃO: A atividade industrial é grande responsável pelo aumento significativo nas
concentrações de íons metálicos em águas, principalmente os provenientes de
metais tóxicos, conduzindo a sérios problemas ao ser humano e de acumulação
durante os ciclos ecobiológicos. O tratamento de efluentes contaminados por
metais tóxicos pode ser feito por precipitação, coagulação, redução, troca
iônica, processos de membrana e adsorção (GROSSE, 1986). O processo de adsorção
apresenta vantagem sobre as outras técnicas com relação à baixa geração de
resíduos, fácil recuperação dos metais e a possibilidade de reutilização do
adsorvente. Sendo assim, a adsorção é um processo eficiente e econômico, porém a
eficiência depende da natureza do adsorvente.
A quitosana e derivados são adsorventes que podem ser utilizado em estudos de
remoção de metais em efluentes líquidos (NGAH, TEONG, HANAFIAH, 2011). A
quitosana é o principal derivado da quitina, obtido a partir da desacetilação
por processo de hidrólise básica, apesar de que se pode encontrá-la em fungos.
(MUZZARELLI, 1985; ROBERTS, 1982). Quitosana é solúvel em meio ácido e insolúvel
em meio neutro ou alcalino, assim muitas vezes é necessário realizar uma
modificação química a fim melhorar suas propriedades, por exemplo, a capacidade
de adsorção de íons metálicos. Reações de reticulação podem ser usadas para
produzir quitosanas e derivados insolúveis em ampla faixa de pH, as quais podem
apresenta uma melhor adsorção e seletividade a íons metálicos (CRINI, 2005).
Neste trabalho foi realizado um estudo de adsorção de íons de cobre (II) em
quitosana reticulada para verificação da sua utilização no processo de adsorção,
realizando estudos cinéticos de adsorção por meio da construção de isotermas de
adsorção (Langmüir e Freundlich).
MATERIAL E MÉTODOS: 1 Reação de Reticulação com Glutaraldeído
As reações de entrecruzamento da quitosana foram feitas a partir de 3,0g de
amostra de quitosana dissolvidas, vagarosamente, em 45 mL de solução de
glutaraldeido (2,5%). Depois do período 15 minutos de reação, a solução foi
vertida em um sistema de filtração e lavada com água destilada até eliminar o
excesso de glutaraldeido, realizou-se teste da presença de grupamentos aldeídos
na água residual com reagente de Feder. O precipitado foi seco a temperatura
ambiente.
2 Adsorção
2.1 Efeito do tempo de contato na adsorção do cobre: Tempo de Equilíbrio
Foram adicionados em torno de 100 mg de quitosana reticulada em 50 mL de solução
de íons de Cu(II) 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 Cu (II) pela quitosana reticulada. As medidas de condutividade foram
realizadas em condivimetro mcA 150.
2.2 Adsorção
O procedimento experimental foi realizado adicionando-se 50 mL de soluções de
Cu(II) em torno de 50 mg de quitosana reticulada. 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 reticulada foi mantida fixa variando a concentração da solução de
Cu(II), sendo que as concentrações do íon Cu(II) variaram de 20 até 100 mg/L. As
análises foram realizadas em espectrofotômetro de absorção atômica AAnalyst 400
da Perkin Elmer.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O rendimento do processo de reticulação foi em torno de 120% (m/m). A quitosana
reticulada apresentou-se como um pó fino de cor alaranjada. O tempo de
equilíbrio de adsorção dos íons cobre(II) em quitosana reticulada foi de 72
horas.
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. Para o modelo de Langmuir, foi empregada a linearização
Ceq/q versus Ceq e a partir dos coeficientes linear e angular da reta foram
determinados os parâmetros KL e qmáx, que correspondem à constante de Langmuir e
à capacidade máxima de adsorção, respectivamente. Neste trabalho, o valor de KL
encontrado foi de 48,96 L/mg e qmax foi de 1,85 mg/g (mg de Cu(II)/ g de
quitosana reticulada). Para o modelo de Freundlich, foi empregado o gráfico
linear do log q versus log Ceq. A partir dos coeficientes linear e angular da
reta foram determinados parâmetros KF e n. A constante KF é a constante de
Freundlich e n é uma constante que depende do adsorvente, do adsorvato, da
temperatura e do grau de heterogeneidade do sistema. A magnitude da constante n
fornece uma indicação se a isoterma é favorável e da capacidade do adsorvente,
assim valores de n > 1 representam uma adsorção favorável. Neste trabalho o
valor de n foi 1,40, indicado que os íons de cobre (II) possui afinidade pela
quitosana reticulada e que a adsorção é favorável. O valor de KF encontrado
neste trabalho foi de 2,99.
Analisando os valores dos coeficientes de correlação da reta obtida pelo modelo
de Langmüir e Freundlich, tem-se que a isoterma de Freundlich forneceu o melhor
ajuste dos dados experimentais de adsorção. Indicando que a adsorção não é
restrita à formação de uma monocamada.
CONCLUSÕES: a) A quitosana apresentou afinidade com os íons de cobre (II);
b) A adsorção pode ser descrita isotermicamente pelo modelo de Freundlich,
indicando uma adsorção em superfície heterogênea e não restrita à formação de uma
monocamada;
c) O valor obtido de n obtido pelo modelo de Freundlich sugere-se que a quitosana
possui boa afinidade com os íons de cobre (II) e que a adsorção é favorável.
AGRADECIMENTOS: CNPq
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CRINI, G.; Recent developments in polysaccharide-based materials used as adsorbent in wastewater treatment. Progress in Polymer. Science, v. 30, p.38-70, 2005.
GROSSE, D.W., A review of alternative tretment processes for metal bearing hazourdous waste streams. Journal of the air pollution control association, v.36, n.5, P.603-614, 1986.
MUZZARELLI, R.A.A. Chitin. New York:Pergamon Press, p. 1-4, 1977
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.
ROBERTS, G. Chitin Chemistry. London: Macmillan, p.349, 1992.