ESTUDO CINÉTICO E ISOTÉRMICO DA ADSORÇÃO DO CORANTE LARANJA REATIVO 3R MR UTILIZANDO SEMENTES DE MELÃO (Cucumis Melo L.) COMO ADSORVENTE

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Orgânica

Autores

Araújo, L.G.S. (UFERSA) ; Leocadio, A.N.C. (UFERSA) ; Carlos, T.A.V. (UFERSA) ; Farias, F.B.P.F. (UFERSA) ; Pereira, J.N.N. (UFERSA) ; Santos, Z.M. (UFERSA)

Resumo

Com o objetivo de minimizar os impactos ambientais causados pelas indústrias têxteis, através da reutilização da água nos processos de produção, foi feito um estudo de adsorção que teve como adsorvente o bagaço da semente de melão, este sendo escolhido devido ao baixo custo e fácil obtenção. O corante utilizado estudado foi o laranja reativo 3R MR. Foi realizada uma cinética de adsorção para a obtenção do tempo de equíbrio, o qual foi de 48 h, onde o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou (R2 = 0,98). O modelo de isoterma de Langmuir-Freundlich melhor representou os dados experimentais (R2 = 0,96). O adsorvente estudado mostrou ser um adsorvente eficiente, obtendo uma capacidade máxima de adsorção de 55,97 mg/g, a qual é comparável ao de outros adsorventes naturais.

Palavras chaves

adsorção; bagaço da semente do melã; impacto ambiental

Introdução

A contaminação de águas é um fator cada vez mais evidenciado na sociedade e seu uso racional nos processos produtivos tem sido motivo de atenção das indústrias (MORAES, 2007). Os efluentes têxteis industriais causam sérios problemas de poluição à vida aquática, devido a grande quantidade de corantes (NASSAR, 1997). Em termos de geração de efluentes, os corantes reativos são considerados a classe que apresenta o maior grau de periculosidade, pois não são facilmente degradados por processos biológicos convencionais, por isso, estão sendo estudadas novas técnicas físicas e químicas efetivas no tratamento de efluentes (AKSU, 2000). O processo de adsorção tem demonstrado ser um método eficaz no tratamento desse tipo de poluente (NASSAR, 1997). Adsorção é um processo físico- químico no qual ocorre a transferência de massa de uma fase liquida para uma fase sólida, ou seja, é a retenção de um ou mais elementos (adsorvatos) de uma fase fluida (adsortivo) para superfície de um sólido (adsorvente) (MAGDALENA, 2010). O carvão ativado é um dos adsorventes mais utilizados na remoção de impurezas de gases e líquidos, o qual possui alta capacidade de adsorção por apresentar estrutura porosa com alta área superficial e volume dos poros. Contudo, o carvão ativado possui desvantagens, como o alto custo, e ineficiência em alguns tipos de corantes e processos de regeneração (SCHIMELL, 2008) apud (DUBININ, 1983). Atualmente, há uma grande procura por novos adsorventes oriundos de fontes naturais, com boa capacidade de adsorção (MITTER, 2008). No presente trabalho, estudou o bagaço das sementes do melão como adsorvente alternativo na adsorção do corante laranja reativo 3R MR, uma vez que o melão é de fácil acesso e baixo custo (CRISÓSTOMO et al., 2002).

Material e métodos

Materiais: O corante laranja reativo 3R MR foi gentilmente cedido pela empresa TEXPAL e foi usado como recebido. As sementes do melão foram utilizadas como matéria-prima, as quais foram lavadas por diversas vezes com água destilada. Posteriormente, foram secas em estufa (Tecnal, TE-394/1, Piracicaba, São Paulo) a 60 °C por 24 horas. Após a secagem, estas foram trituradas e peneiradas. O material foi peneirado de forma a se obter um pó com granulométrica menor do que 30 Mesh e Maior que 40 Mesh. Métodos: Na cinética de adsorção, inicialmente, quantidades fixas de adsorvente foram postas em contato com soluções de corante, com concentração inicial de 160 mg/L, de forma a se obter uma proporção de 0,1 g/100 mL e pH = 2. As amostras ficaram sob agitação em 160 RPM a 30 ºC, usando um agitador orbital (Solab, SL- 222). Em diferentes intervalos de tempos, alíquotas foram coletadas, centrifugadas em centrífuga (Edutec, Modelo EEQ-9004), por 10 minutos a 4.000 RPM. Posteriormente, as amostras foram levadas a análise no espectrofotômetro (Genaka, Modelo UV/Vis-340 G). Os dados experimentais foram modelados utilizando os modelos linearizados de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Na isotermas de adsorção, inicialmente, foram pesadas massas fixas de adsorventes e postas em contato com a solução de adsorvato em diferentes concentrações e pH = 2, respeitando-se a proporção de 0,1 g/100 mL. As amostras ficaram em agitação orbital por 48 h e 160 RPM a 30 °C. Após este tempo, alíquotas foram recolhidas e centrifugadas por 10 minutos a 4.000 RPM. Posteriormente, as amostras foram levadas para serem analisadas no espectrofotômetro. Finalmente, os dados foram modelados, aplicando as equações de Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich e Temkin.

Resultado e discussão

O estudo cinético teve como objetivo a determinação do tempo de equilíbrio do sistema adsorvato-adsorvente, o seja o tempo no qual a velocidade de adsorção e de dessorção não mais muda. O equilibro foi alcançado em 48 horas, como pode-se ver na Figura 1a. A Figura 1b, 1c e 1d mostram as aplicações dos modelos linearizados de pseudo- primeira ordem, pseudo-segunda ordem e difusão intrapartícula, respectivamente. Percebe-se que o modelo de pseudo-segunda ordem melhor se ajustou aos dados experimentais, obtendo-se coeficiente de correlação de 0,98, o qual concorda com os resultados de Módenes (2011), quando estudou a adsorção de corantes reativos em adsorventes naturais, também obteve que o melhor ajuste foi para o modelo de pseudo-segunda ordem. As isotermas de adsorção foram modeladas utilizando a equação de Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich e Temkin (Figura 2a, 2b, 2c e 2d, respectivamente). De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Langmuir-Freundlich, uma vez que apresentou maior coeficiente de correlação (R2 = 0,96), resultados semelhantes foram obtidos para a adsorção de aminoácidos em resíduos agrícolas estudado por Alves (2012). A capacidade máxima adsorvida foi de 55,97 mg/g, a qual é comparável ao de outros adsorventes naturais (MÓDENES, 2011). Uma vez que, o modelo de Langmuir também se ajustou bem aos dados experimentais torna-se conveniente calcular o fator adimensional de separação (RL), onde a adsorção é considerada favorável se 0 < RL < 1, desfavorável se RL > 1, linear se RL = 1 e irreversível se RL = 0. No presente estudo RL = 0,012, indicando que a adsorção é favorável, o que pode ser confirmado pelo formato das isotermas (Figura 2).

a) Concentração em função do tempo. b) Quantidade adsorvida em função do tempo. c) Modelo linearizado de pseudo-primeira ordem. d) Modelo linearizado


a) Modelo de Langmuir foi aplicado. b) Modelo de Freundlich foi aplicado. c) Modelo de Langmuir- Freundlich. d) Modelo deTemkin.

Conclusões

A partir da cinética de adsorção obteve-se que em aproximadamente 48 horas o sistema entrou em equilíbrio, sendo que o modelo de pseudo-segunda-ordem melhor se ajustou (R2 = 0,98). O modelo que melhor descreveu os o equilíbrio foi o da isoterma de Langmuir- Freundlich (R2 = 0,96) e uma capacidade máxima de adsorção (55,97 mg/g). Foi possível também calcular o RL, o qual demostrou que o processo de adsorção é favorável. O relativo alto valor de qe, para a adsorção do corante estudado e o baixo custo mostra que o bagaço da semente do melão apresenta um potencial a ser explorado como adsor

Agradecimentos

Referências

ALVES, C. C. O. Remoção de aminoácidos aromáticos de soluções aquosas por adsorvente preparado de resíduo agrícola. Tese (Doutorado em Ciências de Alimentos). Universidade Federal de Minas Gerais, Minas Gerais. 2012.
AKSU, Z.; TEZER, S. Equilibrium and Kinetic Modelling of Biosorption of Remazol Black B by Rhizopus arrhizus in a batch System: Effect of Temperature. Process Biochemistry, v. 36, p. 431-439, 2000.

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SCHIMMEL, D. Adsorção Dos Corantes Reativos Azul 5g E Azul Turquesa Qg Em Carvão Ativado Comercial. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo. 99 f. 2008.