Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE ADSORÇÃO DO SULFATO DE COBRE UTILIZANDO CARVÃO ATIVADO GRANULADO PARA PLANEJAMENTO DELINEAR FRACIONÁRIO 26-2
AUTORES: Silva-junior, A.A. (UFPE) ; Moraes, C.M. (UFPE) ; Bastos, A.M.R.S. (UFPE) ; Benachour, M. (UFPE) ; Andrade, S.A. (UFPE) ; Albuquerque, S.S.M.C. (UFPE)
RESUMO: O objetivo foi otimizar o processo da adsorção do Cu2+ e do SO42-(Sulfato de Cobre
a 2%) utilizando o Carvão ativado granulado. Usando um planejamento delinear
fracionário 26-2, com 16 ensaios, com 4 variáveis independentes: quantidade – 10g
(-1) e 20g (+1), granulação (1,41 e 1,68 nm), tratamento - sem (-1) e com ácido
acético 2% (+1), e temperatura – ambiente (-1) e 40º C (+1), para Carvão ativado
granulado. O melhor processo de adsorção para o Cu2+ (3,70 A) e para o SO42- (0,60
A), ambos no ensaio 7 (processamento: 20g, 1,41 nm, sem tratamento e 40°C) . O
processo mostrou-se bastante viável e econômico.
PALAVRAS CHAVES: Carvão ativado; Adsorção; Sulfato de cobre
INTRODUÇÃO: O Carvão ativado (AC) é o adsorvente mais utilizado no processo da adsorção
sendo considerado como mais eficiente para remover composto orgânico em solução
aquosa, é encontrado de dois tipos: carvão ativado em pó (PAC) e o granular
(GRA). O carvão ativado é o adsorvente mais utilizado para o tratamento e
purificação de águas residuárias de indústrias contendo metais pesados e tóxicos
(LYUBCHIK et al.,2004). A adsorção é um processo no qual um material se acumula
numa interface entre duas fases. A fase que adsorve é designada por adsorvente e
a substancia que é adsorvida é designada por absorbato. Dentre as várias
metodologias empregadas no tratamento de efluentes a adsorção desperta
interesse, por ser eficiente, de fácil aplicação, relativamente barata, passível
de recuperação do material adsorvido e regeneração do adsorvente (SOTO, et
al.,2011). Devido sua alta porosidade e área superficial (GARG et al., 2004).
As vantagens do uso de agro resíduo como adsorventes são: baixo custo, levando-
se em conta que muitos desses materiais são resíduos abundantes e até mesmo
inconvenientes para os locais onde são gerados, possibilidade de recuperação do
adsorvato, possibilidade de regeneração do adsorvente e eficiência (NURCHI &
VALLAESCUSA, 2008).
MATERIAL E MÉTODOS: O carvão ativado granulado foi triturado em liquidificador e levado para obter
medidas de granulação (1,41 e 1,68) na peneira de granulação. Usando um
planejamento delinear fracionário 26-2, com 16 ensaios, com 4 variáveis
independentes: quantidade – 10g (-1) e 20g (+1), granulação (1,41 e 1,68 nm),
tratamento - sem (-1) e com ácido acético 2% (+1), e temperatura – ambiente
(-1) e 40º C (+1), para Carvão ativado granulado. Foram preparados 2000 mL de
solução de sulfato de cobre a 2% para a adsorção. Para análise com tratamento
foi preparado 1000 mL de solução de ácido acético a 10%, usando para cada ensaio
50 mL da mesma solução e com tempo de emersão de 30 minutos para Carvão ativado
granulado, depois seco a 105°C. As cédulas de adsorção foram preparadas com
garrafas de 200 ml de suco natural, foram lavadas e cortadas, na parte superior
foi recortada à tampa e colocada uma tela (FSI-BNMO 200 µ 60X50), foram
utilizadas 16 cédulas para realizar os ensaios. O processo de adsorção foi
realizado, todas as cédulas foram numeradas de 1á 16 para identificação, para
pesagem foi utilizada a balança semi-analitica, para cada analise realizada foi
utilizado 50 mL de sulfato de cobre a 2% como filtrante, as analises com
aquecimento foi utilizado o banho maria e um termômetro para aferir a
temperatura, depois coletado e armazenado em potes de 50 mL e acondicionado a
5°C para análise em Espectrofotômetro UV-VISISVEL (UV-VIS spectrophotometer)
(marca Thermo Scientific e modelo Genesys 10s).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na otimização do processamento de adsorção do cátion Cu2+ e do ânion SO42-
(Sulfato de Cobre a 2%) utilizando carvão ativado granulado. Foi utilizando um
planejamento fracionário delinear 26-2, com 16 ensaios, com 4 variáveis
independente : Quantidade – 10g (-1) e 20g (+1), Granulação (1,41 e 1,68 nm),
Tratamento - sem (-1) e com ácido acético 2% (+1), e Temperatura – ambiente
(-1) e 40º C (+1). A prova em branco à solução de sulfato de cobre a 2%, Cu2+ -
4,40 A e SO42- - 1,25 A, na leitura no espectrofotômetro UV-VISISVEL (FIGURA 1).
Os resultados para o Carvão ativado: Para o metal pesado (Cobre) obteve 3,70 A e
para o íon sulfato 0,60 A, ambos no ensaio 7, no processamento: 20g (maior
quantidade do produto), 1,41nm (menor granulação do produto), sem tratamento e a
40°C (FIGURA 2). Comparado a prova em branco com os resultados obtidos teremos:
A melhor absorção para o cobre foi com 3,70 A e para o sulfato foi com 0,60 A,
ambos para o carvão ativado. Resultado similar ocorreu na pesquisa com a casca
de cupuaçu tem potencial como adsorvente de metais, com adsorção para cromo VI
maiores que 90%. Mesmo quando sem tratamento (MORATO, SARAIVA & BASTOS, 2011).
Neste processamento otimizado (ensaio 7) a economia ocorreu no não tratamento
com o ácido, reduziu duas etapas (emersão do produto em 30 minutos no ácido
acético a 10% e a secagem em estufa a 105°C durante 24h). Tornado o processo
otimizado bastante viável e econômico.
FIGURA 1
LEITURA DO SULFATO DE COBRE (2%) NO
ESPECTROFOTÔMETRO UV-VISISVEL.
FIGURA 2
OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE ADSORÇÃO DO SULFATO DE
COBRE UTILIZANDO CARVÃO ATIVADO GRANULADO PARA
PLANEJAMENTO DELINEAR FRACIONÁRIO 26-2.
CONCLUSÕES: Nas condições que esta pesquisa foi realizada obtiveram-se os resultados: Carvão
ativado granulado: Para o metal pesado (Cobre) obteve 3,70 A e para o íon sulfato
0,60 A, ambos no ensaio 7, no processamento: 20g, 1,41nm, sem tratamento e a 40°C,
confirmando o carvão ativado como excelente absorvente. Os processos mostraram-se
bastante viável e econômico.
AGRADECIMENTOS: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química –DEQ/UFPE.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GARG, V.K., AMITA, M., KUMAR, R., GUPTA, R., “Basic dye (methylene blue) removal from simulated wastewater by adsorption using Indian Rosewood sawdust: a timber industry waste.” Dyes and Pigments 63, 243-250, 2004.
LORENZI, H. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas do Brasil. 4.ed. Nova Odessa: Instituto Plantarum, v.1, 368p., 2002.
LYUBCHIK,S.I,LYUBCHIK,A.I,GALUSHKO,O.L.,TIKHONOVA,L.P.,FONSECA,I.M.,LYUBCHIK, S.B., “Kinetics and thermodynamics of the Cr(III) adsorptionon the activated carbon from co-mingled wastes.” 242, 151-158, 2004.
MACEDO,J.S., COSTA JÚNIOR,N.B.,ALMEIDA,L.E.,VIEIRA,E.R.S.,CESTARI,
A.R., GIMENEZ, I.F. CARREÑO, N.L.., BARRETO, L.S.,”Kinetic and calorietric study of the adsorption of dyes on mesoporous activated carbon prepared from coco nut coir dust.” Journal of Colloid and Interface Science 298 (2006) 515-522.
MORATO, L. L. P.; SARAIVA, L. B.; BASTOS A. M. B., Caracterização e avaliação da casca do cupuaçu como adsorvente de metais, Anais da Iniciação Científica, 2011.
NURCHI, V. M.; VILLAESCUSA, I. Agricultural biomasses as sorbents of some trace metals. Coordination Chemistry Reviews, v. 252, p. 1178-1188, 2008.
SOTO, M.L; MOURE, A.; DOMÍNGUEZ, H.; PARAJÓ, J.C. Recovery, concentration and purification of phenolic compounds by adsorption: A review. Journal of food Engineering, v. 105, p. 1-27, 2011.
SUD, D.; MAHAJAN, G.; KAUR, M. P. Agricultural waste material as potencial adsorbents for sequestering heavy metal from aqueous solutions– A review.
Bioresource Technology, v. 99, p. 6017 – 6027, 2008.