ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Iniciação Científica
Autores
Moraes Góes, M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Maria de Carvalho, G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Kellerm, M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ) ; Carla Garcia, J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ) ; Dolis Guerra Villalobos, L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ)
Resumo
Foram sintetizadas espumas de poliuretano (PU) para adsorção de corante Azul de metileno, utilizando celulose, proveniente de descarte de indústrias moveleiras, quimicamente modificada com ácido peracético. As EPU’s sintetizadas foram: sem celulose, (EPU), com celulose macerada (EPUCEL), com celulose modificada com 4,4´- Difenilmetano Diisocianato (MDI) com razão molar OH/NCO 1:1 (EPUCEL1:1) e 3:1 (EPUCEL3:1). Por análises de FTIR e RMN C13 verificou-se que a maceração e a reação com MDI da celulose foi efetiva. O pH ótimo para adsorção do corante azul de metileno (AM) ocorre em valores maiores que o Ponto de Carga Zero da espuma. A capacidade máxima de retenção do corante foi: R%68, para a EPUCEL 3:1.
Palavras chaves
celulose; corante; adsorção
Introdução
É comum em nosso cotidiano nos depararmos com o descarte incorreto de efluentes. Há uma grande geração de substâncias consideradas rejeitos em processos produtivos. Estes rejeitos, quando descartados sem o devido tratamento em corpos hídricos, causam sérios problemas de poluição e deterioração das condições físicas, químicas e biológicas, afetando a vida humana, animal e vegetal. (CARDOSO, 2012). O setor têxtil gera diariamente grandes volumes de efluente, sendo necessário que esse passe por um tratamento antes de ser descartado. Indica-se que o tratamento mais comum utilizado na remoção de efluentes industriais, de uma maneira geral, é a adsorção, tendo maior aplicação industrial, pois este associa baixo custo e elevada taxas de remoção (DOTTO et al, 2011). O fenômeno da adsorção é um processo de equilíbrio entre duas fases, simples, na qual a superfície onde ocorre a adsorção chama-se adsorvente e a substância que é adsorvida é denominada adsorvato (LUCENA, et al, 2013). A tendência de aumento de concentração e acumulação de uma substância sobre a superfície do adsorvente é o que caracteriza o processo de adsorção (CHAVES, 2009). Neste trabalho é proposta uma forma de aproveitamento dos resíduos gerados pelos setores moveleiros e têxteis: utilizando a madeira proveniente do descarte de indústrias moveleiras para a produção de espumas de poliuretano (PU) a fim de serem usadas como adsorventes no tratamento dos efluentes contendo corantes.
Material e métodos
A madeira moída foi imersa em solução de ácido peracético por 24h com agitação continua a 60ºC. O produto obtido, designado por CEL, foi lavado em água até pH 7 e seco à 60ºC por 24h. A reação da celulose com MDI foi realizada nas proporções de OH/NCO 3:1 (CEL3:1) e 1:1 (CEL1:1) em mol, em acetato de etila a 75ºC por 3 h com agitação. O produto obtido foi lavado com acetato de etila em refluxo por 3h e seco à 105oC. Foram sintetizadas espumas sem celulose (EPU), com celulose macerada (EPUCEL) e com as celuloses CEL 1:1(EPUCEL1:1) e CEL 3:1(EPUCEL3:1). Para determinação do PCZ adicionou-se 0,5g de espuma em soluções de NaCl, 0,1, 0,01e 0,001 molL-1. Após 72h ajustou o pH de cada solução para 2 e titulou-se com NaOH 0,01M. Para o estudo da influência do pH no processo de adsorção utilizou-se 20 mL de soluções do AM 30.10-3gL-1 no intervalo de pH 2-9, em agitação à 120 RPM por 8h. A adsorção do AM foi avaliada por espectroscopia de absorção UV-vis no comprimento de onda 646 nm utilizando-se uma curva analítica. O pH ótimo correspondente ao maior valor de absorção do corante. Espectros de FTIR foram obtidos no equipamento Bomem MB100 realizando 32 varreduras na faixa de 4000 a 500 cm-1. Análises espectroscópicas na região do Uv-vis foram realizadas no intervalo de 400 a 700 nm num equipamento Thermo Scientific Evolution 60. Os espectros de ressonância magnética nuclear (RMN) foram obtidos utilizando um espectrômetro de RMN VARIAN, modelo Mercury plus 300BB com frequência de ressonância para o núcleo 13C de 75,458 MHz acoplado com sonda de sólidos CP/MAS e MAS de 7mm.
Resultado e discussão
O espectro de RMN 13C obtido para a amostra CEL (Fig. 1a-C) está de acordo com a
literatura.
Devido à ausência de sinais em 56 e 110-160 ppm para a amostra CEL, relacionados
a grupos aromáticos da lignina, confirma que o processo de maceração foi
efetivo. Para as amostras CEL3:1 e CEL1:1 (Fig. 1a-A e1a-B) observa-se os sinais
dos anéis aromáticos do MDI e da carbonilas da uréia e da uretana entre 131-135
ppm e 160-184 ppm respectivamente, confirmando a reação da celulose com o MDI.
Comparando os espectros de FTIR apresentados na Figura 2 observa-se as amostras
CEL1:1 e CEL3:1 (Fig. 2c e 2d) apresentam bandas em 1720 - 1745cm-1 e em 2290
cm-1referentes ao estiramento da carbonila da ligação uretano e ao grupo N=C=O
livre respectivamente5. A reação da celulose com o MDI ocorre devido ao processo
de maceração expor os grupos hidroxilas da madeira.
Os valores de pH ótimo e PCZ estão apresentados na Tabela 1. Verifica-se que os
maiores valores de adsorção do AM ocorrem em valores de pH acima do valor do PCZ
das espumas. Este comportamento pode ser explicado considerando que acima do PCZ
as interações eletrostáticas entre a espuma e o AM são favorecidas (BALDEZ et
al, 2009).
Tabela 1 – Valores de PCZ e de pH ótimo determinados para as espumas
sintetizadas.
EPUCEL EPU EPUCEL1:1 EPUCEL3:1
PCZ 3,0-4,0 6,0-6,5 2,5 7,0-8,0
pH ótimo 7,0 7,0 7,0 7,0
Na tabela 2 estão apresentados os valores da eficiência de remoção do corante
azul de metileno, na qual o maior valor obtido foi para a espuma EPUCEL3:1,
sendo esse de 68%.
Tabela 2. Valores da eficiência de remoção do corante azul de metileno.
Amostra %R
EPU 63
EPUCEL 58
EPUCEL3:1 68
EPUCEL1:1 62
Figura 1 - (a) RMN 13C. A) CEL 3:1; B) CEL 1:1; C) CEL. (b) estrutura química proposta para a celulose modificada com MDI. (c) estrutura química da ce
Figura 2 - Espectros de FTIR das amostras antes e após as modificações químicas: (a) Madeira; (b) CEL; (c) CEL 1:1; (d) CEL 3:1.
Conclusões
As análises de RMN C13 e FTIR indicam que a maceração em ácido peracético possibilitou a exposição dos grupos hidroxilas da madeira confirmam a reação com o MDI. O valor de pH ótimo determinado foi 7 para todas as espumas. Os valores de PCZ para cada espuma ocorrem em valores menores do que o pH ótimo. Os valores máximos de eficiência de remoções do corante AM foram 68% e 63% para as espumas EPUCEL 3:1 e EPU respectivamente.
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro, ao CETEC de Arapongas pelos resíduos de madeira doados.
Referências
BALDEZ, E.E.; ROBAINA, F.N.; CASSETA, R.J. Employment of polyurethane foam for the adsorption of Methylene Blue in aqueous medium. Journal of Hazardous Materials. 2008, 159 (2-3)
CARDOSO, N.F.; LIMA, E.C. Adsorção de corantes têxteis utilizando biossorventes alternativos. 2012. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
CHAVES, J.A.P. Adsorção de corantes têxteis sobre quitosona: condições, modelagem e otimização. 2009. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Estadual da Paraíba, João Pessoa.
DOTTO, G.L.; VIEIRA, M.L.G.; GONÇALVES, J.O.;PINTO,L.A.A. Remoção dos corantes azul brilhante, amarelo crepúsculo e amarelo tartrazina de soluções aquosas utilizando carvão ativado, terra ativada, terra diatomácea, quitina e quitosa: estudos de equilíbrio e termodinâmica. Quim. Nova, Vol. 34, No. 7, 1193-1199, 2011
LUCENA, G. L.; SILVA, A. G.; HONÓRIO, L. M. C., SANTOS, V. D. Remoção de corantes têxteis a partir de soluções aquosas por quitosana modificada com tioacetamida. Ambi-Agua, Taubaté, v. 8, n. 1, p. 144-154, 2013
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