Isotermas de Adsorção de íons cádmio(II) em Quitosana

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Físico-Química

Autores

Silva, L.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG)) ; Signini, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG))

Resumo

Utilizou-se as isotermas de adsorção para avaliar a adsorção de Cádmio(II) em quitosana. Realizou-se um estudo do tempo de equilíbrio por medidas em espectrofotômetro de absorção atômica a qual foi de 40 minutos. Foi utilizado as isotermas de Langmüir e Freundlich para avaliar a adsorção de Cádmio(II) pela quitosana. Dos resultados obtidos a partir da isoterma de Langmüir tem-se que o valor KL foi 0,079 L/mg e qmax foi de 19,16 mg/g , o parâmetro de equilíbrio foi de 0,12 e o calor de adsorção foi de 2,7 kJ/mol. A partir da isoterma de Freundlich tem que o valor de KF foi de 4,56 L/g e o valor de n foi de 3,2. Os resultados sugere que a quitosana possuir afinidade pelos íons de Cádmio(II) e que a adsorção é favorável sendo que o processo de adsorção é descrita pelo modelo de Langmüir.

Palavras chaves

Quitosana; íons Cádmio (II); isotermas

Introdução

O cádmio é largamente usado em várias indústrias incluindo a metalúrgica, tratamento de superfície, síntese de corante ou produção de baterias (EROSA, et.al, 2001). Os rejeitos dispersos em efluentes contendo este metais como, por exemplo, o cádmio, vem sendo de grande preocupação para a indústria e a sociedade. A adsorção trata-se da acumulação de uma substância em uma interface. Os adsorventes sólidos possuem a capacidade de reter moléculas em sua superfície. Materiais adsorventes possuem grande aplicabilidade em indústrias, o carvão ativado e resinas sintéticas são largamente usados para purificação de águas e tratamento de rejeitos. Nestes processos a introdução de bioadsorventes de origem vegetal e animal se tornaram uma prática promissora pelo fato de apresentarem baixo custo e ao final do processo o reaproveitamento do material, sendo que um destes bioadsorventes pode ser quitosana e derivados. A quitosana, poli (D-glucosamina) é obtida pela desacetilação da quitina. Esta contém grupos aminos primários, os quais são muito importantes para a formação de complexos. A troca iônica ou adsorção feita a partir da quitosana tem aplicações potenciais para separação em processos alimentício e farmacêuticos, para liberação controlada de drogas, para tratamento de águas residuais e outras aplicações industriais (BECKER ;SCHLAAR;STRASDEIT. 2000). A remoção de metais tóxicos como o cádmio pode ser realizado pelo processo de adsorção, sendo que quitosana e derivados podem ser usados para este fim (JUSTI, et.al, 2005; EVANS, et.al, 2002; COPELO, et.al, 2008; HYDARI, et.,al., 2012; LAUS;FAVÉRE, 2011; LAUS; COSTA,2010) . Sendo assim, neste trabalho foi utilizado isotermas de adsorção de Langmüir e de Freundlich para avaliar a adsorção de Cádmio(II) em quitosana.

Material e métodos

No tempo de equilíbrio foram adicionados em torno de 50 mg de quitosana em 50 mL de solução de íons de Cádmio(II) de concentração 10 mg/L. Foram feitas medidas em espectrofotômetro de absorção atômica em tempos pré determinados, a fim de obter um gráfico da absorção em função do tempo e determinar o tempo de equilíbrio da adsorção de Cádmio(II) pela quitosana. As medidas foram feitas no espectrofotômetro de absorção atômica AAnalyst 400 da Perkin Elmer. Para o estudo de adsorção foram adicionado 50 mL de soluções de Cádmio(II) em torno de 50 mg de quitosana. As suspensões foram mantidas em um banho tipo Dubnoff com agitação a 100 rpm. 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. As análises foram realizadas em espectrofotômetro de absorção atômica AAnalyst 400 da Perkin Elmer.

Resultado e discussão

O tempo de equilíbrio de adsorção dos íons Cádmio(II) em quitosana foi de 40 minutos, sendo este tempo utilizado para o estudo de adsorção. A análise da adsorção de íons se baseia nas isotermas de adsorção. Nesse trabalho foram empregadas as isotermas de Langmüir e Freundlich para se tratar os dados experimentais do processo de adsorção (ATKINS, DE PAULA, 2008). A partir da isoterma de Langmüir a quantidade máxima (qmax) de Cádmio(II) adsorvido foi de 19,2 mg de Cádmio (II) por grama de quitosana e KL (constante de Langmüir) foi de 0,079 L/mg. Além dos parâmetros expostos, a partir da isoterma de Langmüir (FUNGARO, DA SILVA, 2002) tem-se o RL, denominado parâmetro de equilíbrio, que para valores de 0 a 1 considera processo de adsorção favorável, neste estudo, obteve um valor de RL igual a 0,12, o que sugere uma adsorção favorável. O calor de adsorção também pode ser calculado a partir de isotermas (CHAVES et al.; 2009), neste trabalho o calor de adsorção foi de 2,7 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 Freundlich obteve-se um valor de n igual 3,2 e KF (constante de Freundlich) igual a 4,56. Para valores de n entre 1 e 10, a adsorção é considerada favorável, tendo neste caso, um valor de n igual a 3,2 o que confirma a espontaneidade da adsorção já predeterminada pelo parâmetro RL. O modelo que melhor representa a interação adsorvente/adsorbato é a isoterma de adsorção de Langmuir. Em sua formulação, esse modelo empírico assume a adsorção em monocamada e a adsorção apenas pode ocorrer em um número finito de locais localizados definidos.

Conclusões

A quitosana apresentou afinidade com os íons de Cádmio (II) apresentando um valor de qmax igual a 19,16 mg de Cádmio (II) por grama de quitosana. O processo de adsorção de íons Cádmio (II) pela quitosana foi classificado como adsorção física, possuindo baixo calores de adsorção, além de ser um processo endotérmico. O valor de n obtido pelo modelo de Freundlich e de RL (parâmetro de equilíbrio) sugere-se que a adsorção é favorável.

Agradecimentos

Ao CNPq.

Referências

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