ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Físico-Química
Autores
Moura Bezerra de Melo, D.D. (IFRN) ; Pereira Bezerra, D. (IFRN) ; dos Santos Menezes, M.L. (IFRN)
Resumo
Os processos utilizados em tratamentos de efluentes têxteis são bastante complexos e seus contaminantes apresentam uma maior reatividade com outras substâncias. Este estudo oferece como alternativa o uso de material adsorvente carbonáceo por 3 formas diferentes. O primeiro, a partir da casca do maracujá; o segundo, a partir de resorcina-formaldeído e o terceiro, um carbono ativado comercial. Os adsorventes foram testados para adsorção do azul de metileno e comparados. Dos 3 adsorventes analisados, o carbono sintético a partir do maracujá apresentou melhor desempenho, atingindo capacidade de adsorção de 5,2 mg/g. Com isso, conclui-se que a utilização de resíduos agroindustriais podem ser fontes de matéria prima no controle ambiental em diversos processos.
Palavras chaves
Gel orgânico; adsorção; azul de metileno
Introdução
É comum observar em noticiários as várias manchetes de acidentes e/ou problemas envolvendo os diversos ecossistemas e o aquático por sua vez apresenta uma dificuldade acentuada no que diz respeito à oferta de um tratamento. Alguns incidentes causados por grandes embarcações carregadas de combustíveis fósseis (como têm se visto tanto atualmente) ou pela atividade industrial ou até mesmo contaminação através de efluentes domésticos, agrícolas, merecendo destaque especial as indústrias têxteis, por utilizarem inúmeros corantes e por contaminantes que, devido uma série de demandas urbanas, acabam por contaminar com metais e outros poluentes orgânicos (AGUIAR, 2012). Uma das grandes problemáticas em torno do tratamento de águas contaminadas por corantes ou por metais, por exemplo, está no elevado custo do processo e também em questões como a complexidade dessas substâncias químicas. A procura por processos de tratamentos eficazes contra esse tipo de acontecimento vem aumentando significativamente. Materiais comuns, como o carbono ativado, são grandes aliados aos vários processos de tratamentos de efluentes, principalmente na remoção de metais e corantes (independentemente se está ativado ou não). Os carbonos ativados são materiais carbonosos porosos que apresentam uma forma amorfa e com um processamento especifico, aumenta sua rede de poros internos. Uma vez ativado, o material carbonoso apresenta uma rede de poros que se bifurcam em canais menores e assim por diante. Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de verificar a capacidade de adsorção de dois adsorventes sintéticos a base de carbono e comparados a um carbono ativado comercial (WV1050) frente a moléculas orgânicas como os corantes.
Material e métodos
Foram sintetizadas duas amostras distintas de adsorventes. O primeiro adsorvente foi sintetizado a partir da casca do maracujá lavada com uma solução aquosa de ácido sulfúrico a 10% vol. e posta para secar em uma estufa sob a temperatura de 100 °C. A partir de 20 g da casca do maracujá macerado acrescentou-se 40 mL de ácido fosfórico a 36% vol. A mistura de casca do maracujá e ácido foi levado a mufla onde permaneceu sob aquecimento durante duas horas com aumento de temperatura gradativo até atingir 400 ºC. O segundo adsorvente, o xerogel, foi sintetizado a partir de Resorcinol e formaldeído. Foram utilizados: 55,05 g de Resorcinol, 33,4 mL formaldeído, 0,106 g de catalisador (carbonato de sódio) e 60 mL de água destilada. Separadas as quantidades todas as substâncias sólidas foram misturadas e em seguida adicionado às frações líquidas da mistura final, a água e o formaldeído. Realizado esse passo inicial, a mistura obtida foi levada a um agitador magnético permanecendo sob agitação durante 30 minutos, até obter- se uma solução homogênea. Posteriormente foi realizada a calcinação do xerogel orgânico em forno mufla sob a temperatura de 450 ºC. Após a síntese dos adsorventes, eles foram testados juntamente com o carbono ativado comercial (WV1050) para concentrações diferentes de azul de metileno. A avaliação da capacidade de adsorção de um adsorvente está diretamente relacionada com sua área superficial (BASTOS-NETO et al., 2007) e a adsorção de azul de metileno está relacionado com os poros com diâmetro entre 20 e 100 Å devido seu tamanho molecular (índice de azul de metileno) (ROUQUEROL,1999, MARSH e RODRIGUEZ- REINOSO, 2006. Depois dos testes foram construídas isotermas de adsorção para cada adsorvente e em seguida foram comparadas, observando-se assim ambas eficiências.
Resultado e discussão
As leituras das absorbâncias de todas as soluções foram necessárias para que se
construísse a curva de calibração, que utilizou diferentes concentrações do azul
de metileno, conforme o Figura 1. Após a construção da curva de calibração,
começaram os testes para realizar as leituras necessárias para converter a
absorbância em cada caso (os 3 adsorventes) para as respectivas concentrações.
As amostras de xerogel orgânico utilizado na adsorção do azul de metileno
durante todo o ensaio demonstraram ao final um aspecto ainda com cor. Caso a
solução final apresente aspecto incolor, indicaria que o adsorvente capturou (em
seus poros) a maior parte das moléculas alvo (azul de metileno) (RIOS et al.,
2009; AGUIAR, 2012). A baixa eficiência registrada para o gel orgânico (próximo
a 0,7 mg/g) como adsorvente para o azul de metileno pode ser usada como
indicativo para suas baixas propriedades texturais. Este fato pode ser devido à
baixa mesoporosidade (diâmetro dos poros entre 20 e 500 Ᾰ). O adsorvente
carbonáceo obtido a partir da casca do maracujá, revelou tanto visualmente
quanto analiticamente maior capacidade, demonstrando sua eficiência para
adsorção do corante. Os resultados obtidos para as duas amostras foram
comparados com a eficiência de um carbono comercial (cuja área superficial é de
1727 m2/g). A capacidade de adsorção para o carbono sintético ficou similar ao
adsorvente de carbono comercial, próximo a 5 mg/g, conforme Tabela 1.
Curva de calibração para o azul de metileno em espectrofotômetro de UV-Vis.
Capacidade de adsorção de corante azul de metileno frente a uma concentração inicial de 7 mg/L de corante.
Conclusões
Os adsorventes sintetizados apresentaram resultados distintos. O adsorvente sintetizado a partir de resíduos de frutas (casca do maracujá) mostrou melhor desempenho, com 5,2 mg/g. Sua capacidade de adsorção é similar ao valor determinado para o carbono ativado comercial. Para o adsorvente sintetizado com resorcina-formaldeído (xerogel), a capacidade de adsorção foi inferior a 0,7 mg/g, valor muito inferior ao carbono ativado comercial. Pode-se concluir com isso, que a utilização de resíduos agroindustriais podem ser fontes de matéria prima no controle ambiental em diversos processos.
Agradecimentos
Os autores agradecem o auxílio financeiro do CNPq e as bolsas de iniciação científica concedidas pelo IFRN.
Referências
AGUIAR, J.E. Remoção de corantes têxteis utilizando adsorventes nanoporosos. (Dissertação) Curso de Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.
BASTOS-NETO, M.; CANABRAVA, D.V.; TORRES, A.E.B.; RODRIGUEZ-CASTELLÓN, E.; JIMÉNEZ-LÓPEZ, A.; AZEVEDO, D.C.S.; CAVALCANTE, C.L. Effects of textural and surface characteristics of microporous activated carbons on the methane adsorption capacity at high pressures, Applied Surface Science 253, 5721-5725, 2007.
MARSH, H.; RODRÍGUEZ-REINOSO, F. Activated Carbon. Elsevier Ltd., Oxford, 2006.
RIOS, R.B. et al. Adsorption of methane in activated carbons obtained from coconut shells using H3PO4 chemical activation. 2009. P. 7 - Curso de Universidade Federal do Ceará, Departamento de Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009.
ROUQUEROL, F., ROUQUEROL, J., SING, K. Adsorption by Powders & Porous Solids. Academic Press, San Diego, 1999.
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