Adsorção de Pb(II) em cascas de Jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa)

Resumo

Efluentes provenientes de indústrias em sua maioria contêm íons metálicos que ao serem lançados nos corpos de água podem acarretar sérios problemas à biota mesmo em baixas concentrações. Técnicas convencionais apresentam limitações e neste contexto metodologias envolvendo o uso de novos materiais tem sido avaliadas. Este trabalho teve como objetivo avaliar a potencialidade das cascas trituradas de Jatobá-do-cerrado como material adsorvente de íons Pb(II) em sistemas aquosos através da construção da isoterma de adsorção. A análise termogravimétrica permitiu observar a perda de massa do material através de uma rampa de aquecimento e o modelo que melhor descreve o processo de adsorção foi de Langmuir, sugerindo a formação de monocamada.

Palavras chaves

Adsorção; Caracterização; Biossorventes

Introdução

Muitos processos industriais contribuem para o crescente aumento da geração de resíduos em ecossistemas aquáticos, especialmente os íons metálicos, problema que tem atraído atenção devido a efeitos nocivos a saúde humana e demais seres vivos (WITEK-KROWIAK et al, 2011). O chumbo Pb(II) se destaca por ser amplamente utilizado em metalurgia e vários setores de produção, por sua alta toxicidade e não biodegradabilidade. Mesmo em baixas concentrações, interfere no funcionamento das membranas celulares, trazendo consequências ao sistema respiratório, circulatório e sistema nervoso (SANTOS, et al, 2011). Métodos convencionais como, precipitação química, troca iônica são amplamente utilizados na remoção de íons metálicos, entretanto demandam alto custo de implantação e operação (TAGLIAFERRO et al., 2011). Desta forma, materiais naturais com capacidade de remover esses contaminantes de ambientes através da adsorção têm sido investigados. Neste contexto, o presente trabalho propõe avaliar a capacidade de adsorção das cascas trituradas do Jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa), espécie comum do cerrado brasileiro, bem como a realização da análise termogravimétrica do material.

Material e métodos

Os frutos foram obtidos de árvores no entorno da cidade de Anápolis-GO. As cascas separadas das polpas e sementes foram lavadas com água deionizada (Milli- Q® Millipore®, Simplicity 185), secas em estufa, trituradas em moinho de facas (te-650, Piracicaba, Brasil) em seguida o material foi peineirado em peneiras Tyler e a fração entre 115 ≤ G ≤ 100 mesh foi utilizada nos experimentos. Todos os reagentes utilizados foram de grau analítico. Uma solução estoque de 1000 mg/L de Pb(II) foi utilizada no preparo das soluções de trabalho através de diluições apropriadas. Os ajustes do pH das soluções foram feitos com soluções diluídas de NaOH ou HNO3, utilizando um pHmetro Gehaka PG1800, equipado com um eletrodo de vidro. A análise térmica foi realizada em um analisador termogravimétrico, TA Instruments TGA 2950, aproximadamente 6,670 mg do material foram aquecidas até 900 ºC em atmosfera inerte a uma taxa de temperatura de 20 ºC min-1. Para a construção das isotermas de adsorção as concentrações avaliadas variaram de 5 a 100 mg L-1 em um tempo de 20 min de agitação e pH 7.

Resultado e discussão

A análise termogravimétrica de uma amostra gera como resultado uma curva de decomposição térmica que fornece os percentuais dos fragmentos de massa perdidos em função da temperatura (FIFIELD et al., 2000). O resultado obtido nesta análise está apresentado na figura 1. A partir da curva referente à análise termogravimétrica (TGA) e sua derivação, constata-se que entre 25 ºC e 525 ºC tem-se uma perda de massa em torno de 97%, decorrente da eliminação da água adsorvida sobre as partículas de cascas trituradas de jatobá-do-cerrado, decomposição da matéria orgânica e de substâncias voláteis presentes. Um aspecto marcante da curva é que ao final do ensaio em torno de 800 ºC, ainda apresenta um resíduo em torno de 15 % que é formado por cinzas que provavelmente apresenta sílica em sua composição, conforme citado na literatura (ANWAR et al., 2007). Com o intuito de se obter a capacidade máxima adsortiva (CMA) do adsorvente pela espécie Pb(II), foi construída isoterma de adsorção. Este procedimento permitiu verificar graficamente a quantidade máxima (mg) do adsorbato que pode ser adsorvida numa dada massa de adsorvente (g). Os dados experimentais foram melhores descritos pelo modelo de isoterma de Langmuir, sugerindo a monocamada, haja vista os melhores valores de coeficientes de correlação linear que aqueles obtidos no modelo de Freundlich conforme linearização mostrada na Figura 2 (a) e (b).

Figura 1

Curva de TG e DTG das cascas triruradas de Jatobá- do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa).

Figura 2

Ajustes lineares segundo os modelos de Langmuir (a) e Freundlich (b).

Conclusões

Os resultados obtidos nos ensaios de adsorção sinalizam para a potencialidade das cascas de trituradas de jatobá-do-cerrado para a remoção íons Pb(II) em sistemas aquosos constituindo em uma alternativa promissora em que pese a remediação química, uma vez que o procedimento proposto é simples, de baixo custo. Na curva do TGA ao final do ensaio em torno de 800 ºC, um resíduo é observado, de aproximadamente 15 % sinalizando para a presença de cinzas e sílica em sua composição, indicando propriedades abrasivas do material favoráveis à adsorção.

Agradecimentos

Agradecemos à UEG/UNUCET, à PIBIC/UEG e PIBIC/CNPq

Referências

ANWAR, F.; RASHID, U. Physico-chemical characteristics of Moringa oleifera seeds and seeds oil from a wild provenance of Pakistan. Pakistan Journal of Botany, v. 39, 1443-1453, 2007.
FIFIELD, F.W.; KEALEY, D. “Principles and Practice of Analytical Chemistry”. 5ed. Blackwell Science, Oxford, 2000.
SANTOS, W.N.L.; CAVALCANTE, D.D.; SILVA, E.G.P.; VIRGENS, C.F.; DIAS, F.S. Biosorption of Pb(II) and Cd(II) ions by Agave sisalana (sisal fiber). Microchemical Journal, v. 97, 269–273, 2011.
TAGLIAFERRO, G.V.; PEREIRA, P.H. F.; RODRIGUES, L. A.; SILVA, M. L. C. P. Adsorção de chumbo, cadmio e prata em óxido de nióbio (V) hidratado preparado pelo método de precipitação em solução homogênea. Química Nova, v.34, 101-105, 2011.
WITEK-KROWIAK, A.; SZAFRAN, R. G.; MODELSKI, S. Biosorption of heavy metals from aqueous solutions onto peanut shell as a low-cost biosorbent. Desalination, v. 265, 126–134, 2011.

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