Emprego da Palha do Milho como Adsorvente do Corante Têxtil Turquesa Remazol

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Físico-Química

Autores

Oliveira Neto, J.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Paulo, T.V. (INSTITUTO FEDERAL DO MARANHÃO) ; Silva, H.A.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO)

Resumo

Em função do alto custo dos adsorventes comerciais, há um declarado interesse no estudo de novos adsorventes que possam viabilizar a adsorção como um método barato e eficiente. Neste trabalho a palha do milho foi empregada como adsorvente do corante têxtil turquesa remazol a partir de efluentes aquosos. Determinou-se o tempo de contato e o efeito do pH na adsorção, sugerindo um mecanismo eletrostático predominante para remoção do corante. A quantidade máxima adsorvida encontrada para as condições otimizadas de adsorção foi 74,07 mg g-1. Os dados cinéticos foram modelados segundo modelos característicos, sendo Avrami o que melhor explicou os dados experimentais. Da mesma forma, os resultados experimentais da isoterma de adsorção foram modelados e melhor explicado pela equação de Freundlich.

Palavras chaves

Palha do milho; Material bioadsorvente; Adsorção de corante

Introdução

Os resíduos gerados pelas indústrias do setor têxtil é um dos responsáveis pela poluição do meio hídrico devido utilizar enorme quantidade de efluentes contaminados, gerando assim graves problemas a sociedade, como: aumento da demanda química de oxigênio, diminuição da penetração da luz, mutações, câncer e outras, prejudicando a saúde do homem e seres aquáticos (SAHA, et al., 2011; SOUSA, 2009; GUPTA; SUHAS, 2009; VIEIRA, 2009). Avaliações mostram que existem cerca de 100 mil tipos de corantes e pigmentos comerciais, sendo que, a produção anual chega a ultrapassar 700 mil toneladas de corantes, em escala industrial (SHARMA; KAUR, 2011). No Brasil, estima-se que mais de 20 mil toneladas destes produtos são anualmente consumidos pelas indústrias do setor têxtil (DALLAGO; SMANIOTTO; OLIVEIRA, 2005). Entre técnicas utilizadas com o propósito de diminuir os danos aos recursos hídricos, a adsorção apresenta vantagens em função de sua praticidade, possibilidade de recuperação do contaminante adsorvido e reutilização do material adsorvente, além de ser economicamente viável (FÁVERE; RIELLA; ROSA, 2010). Contudo, adsorventes com alto potencial de remoção apresentam barreiras que impedem sua utilização em escala industrial, como é o caso do carvão ativado que possui elevada taxa de remoção, mas sua produção é dispendiosa (SOUSA, 2009). Em função da necessidade de se obter novos materiais que possam ser utilizados como removedores poluentes, pesquisas têm sido direcionadas para adsorventes alternativos tais como os lignocelulósicos. Neste sentido, este trabalho objetiva estudar a eficiência e o aproveitamento da palha de milho (material lignocelulósico) como adsorvente do corante turquesa remazol, a partir de soluções aquosas do corante.

Material e métodos

A palha do milho foi cortada, triturada em moinho e depois lavada com água destilada com o intuito de dissolver matéria solúvel em água e maximizar o número de sítios livres na superfície do material. Por fim, secou-se em estufa à 50 ºC por 72 horas, e peneirou-se para obtenção de granulometria na faixa de 0,210< x <0,250 mm. Para determinar o valor de pH onde a carga superficial líquida do adsorvente é nula, pHpzc, foram utilizadas medidas diretas de pH com soluções ajustadas com HCl e NaOH (pHinicial entre 1 - 12). Adicionou-se 25,0 mL das soluções em doze erlenmeyer com 100,0 mg do adsorvente, e colocados sob agitação constante (150 rpm) à 25 ºC, por 48 horas. Após o tempo de contato, filtrou-se as misturas e mediu-se os valores de pHfinal. O valor do pHpzc foi obtido graficamente através da variação de pH em função do pHinicial. A quantidade adsorvida em função do pH, do tempo de contanto bem como, da concentração de equilíbrio do turquesa remazol foi obtido mediante experimentos realizados em batelada. Os estudos de influência do pH, ensaios cinéticos e isotérmicos foram realizados com 100,0 mg do adsorvente e 25,0 mL de solução de corante sob agitação e temperatura constante (150 rpm e 25 ºC). A concentração da solução de corante utilizada para verificar a influência do pH na adsorção foi de 200,0 mg L-1 com valores de pH variando de 1,0 a 8,0 por um período de 24 horas. O pH ótimo obtido foi utilizado nos ensaios de cinética e isoterma. Os tempos trabalhos na cinética foram de 1, 5, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240 minutos. Para obter a capacidade máxima de adsorção foram realizados ensaios isotérmicos nas concentrações variando de 100,0 a 1000,0 mg L-1 e tempo de contado obtido no ensaio cinético.

Resultado e discussão

Compreender o comportamento eletrostático da superfície do adsorvente em função do pH é de grande importância para o entendimento de adsorção, visto que o pH pode influenciar as interações por afetar as cargas superficiais do adsorvente, bem como a estrutura do adsorvato. A figura 1a mostra um valor estimado do pHpzc para o adsorvente em torno de 4,4, sugerindo que abaixo desse valor a superfície do adsorvente se encontra protonado, ou seja, carregado positivamente e em valores superiores a este pH se encontra carregado negativamente. Pela figura 1b nota-se claramente que há grande influência do pH no processo de adsorção para o corante em estudo, sugerindo que as interações neste sistema são afetadas pela mudança de pH do meio. Em adsorção é interessante observar o tempo de contato entre adsorvente e adsorvato a fim de descobrir em qual momento é alcançado o equilíbrio. A figura 2a mostra a cinética de adsorção (quantidade adsorvida em função do tempo) e o ajuste dos dados aos modelos cinéticos de adsorção de Pseudo-primeira e segunda ordem, Elovich e Avrami. Com relação ao perfil da curva cinética obtida verifica-se que o tempo de equilíbrio para adsorção é de aproximadamente 150 min. Definido o tempo de equilíbrio, foram realizados experimentos de adsorção neste tempo a partir de soluções com diferentes concentrações no intuito de se obter a isoterma de adsorção. Por meio da figura 2b observa-se que na temperatura estudada, a quantidade máxima adsorvida se torna constante a partir de uma determinada concentração sugerindo a saturação da superfície, sendo que a quantidade máxima adsorvida é de aproximadamente 74,07 mg g-1. Os dados isotérmicos obtidos foram modelados segunda as equações de Langmuir e Freundlich, a fim de entender as interações.

(a)Gráfico do pHzpc da palha de milho, (b)Gráfico da influência do pH na quantidade adsorvida do corante turquesa remazol.


(a)Modelos cinéticos, (b) Modelos isotérmicos.

Conclusões

A análise realizada permite inferir que a palha de milho pode ser aplicada na recuperação de efluentes produzidos pela indústria têxtil, isto em função de sua capacidade de remoção do corante em estudo. Outra vantagem na aplicação deste material consiste na possibilidade de amenizar os problemas provocados pelo acumulo de resíduos. Verificou-se que o processo adsortivo é fortemente influenciado pelo pH do meio. Os modelos que melhor explicam o processo de adsorção são o de Avrami e Freundlich, para a cinética e isoterma de adsorção, respectivamente.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq e a FAPEMA pelo apoio financeiro, e a Indústria de Toalha São Carlos pela doação da amostra do corante.

Referências

DALLAGO, R. M.; SMANIOTTO, A.; OLIVEIRA, L. C. A. Resíduos sólidos de curtumes como adsorventes para a remoção de corantes em meio aquoso. Química Nova, v. 28, p. 433 – 437, 2005.
FÁVERE, V. T.; RIELLA, H. G.; ROSA, S. Cloreto de N-(2-hidroxil) propil-3-trimetil amônio quitosana como adsorvente de corantes reativos em solução aquosa. Química Nova, v. 33, p. 1476 – 1481, 2010.
GUPTA, V. K.; SUHAS. Application of low-cost adsorbents for dye removal: a review. Journal of Environmental Management, v. 90, p.2313 – 2342, 2009.
SAHA et al. Preferential and Enhanced Adsorption of Different Dyes on Iron Oxide Nanoparticles: A Compararative Study. Journal of Physical Chemistry C, v. 115, p. 8024-8033, 2011.
SHARMA, P.; KAUR, H. Sugarcane bagasse for the removal of erythrosine B and methylene blue from aqueous waste. Applied Water Science, v. 1, p. 135-145, 2011.
SOUZA, J. L. Mesocarpo do coco verde (Cocos nucifera) como adsorvente para corantes: turquesa remazol e azul remazol, 2009. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Maranhão ,São Luis , 2009.
VIEIRA, A. P. et al. Kinetics and thermodynamics of textile dye adsorption from aqueous solutions using babassu coconut mesocarpo. Journal of Hazardous Materials, v. 166, p. 1272-1278, 2009.