BIOSSORÇÃO DE FERRO TOTAL DISSOLVIDO POR CASCAS DO MARISCO Phacoides pectinatus

Resumo

Cascas moídas do marisco Phacoides pectinatus, foram utilizadas como bioadsorvente de Ferro total dissolvido em soluções padrão de Sulfato Ferroso Amoniacal. Estudos da Cinética da Adsorção mostraram que para soluções com concentração inicial de 3,00 mg L-1, a adsorção máxima ocorre entre 180 – 240 min. O menor tamanho da partícula (0,60 – 1,18 mm) e a menor massa do bioadsorvente (0,125 g) forneceram valores maiores para o Ferro total adsorvido. A cinética da adsorção segue o modelo de pseudo-segunda-ordem, indicando que a velocidade da reação é controlada por um mecanismo de quimissorção. O equilíbrio da adsorção ocorre segundo o modelo de Freundlich que aponta para adsorção em multicamadas com KF = 1,90 mg g-1 e 1/n = 0,80, indicando condição favorável para a adsorção.

Palavras chaves

Biossorção; Phacoides pectinatus; Ferro dissolvido

Introdução

A biossorção é um processo no qual são utilizados sólidos de origem vegetal, biomassa, ou microrganismos, na retenção, remoção ou recuperação de metais pesados de um ambiente líquido. Estes materiais não têm valor comercial e são encontrados em abundância, pois são descartados aleatoriamente no meio ambiente, podendo gerar sérios problemas ambientais. Vários biomateriais vêm sendo usados como adsorventes, entre os quais podem ser citados: mexilhão calcinado na adsorção de Hg (RODRIGUEZ et al., 2010), casca de caranguejo para adsorver ferro (PORPINO et al., 2011), bagaço de caju na adsorção de metais pesados (MOREIRA et al., 2009), entre outros. Este trabalho tem como objetivo geral investigar a capacidade de cascas moídas de marisco Phacoides pectinatus, popularmente conhecido como “Lambreta”, de agir como adsorvente de Ferro total dissolvido de soluções aquosas de Sulfato Ferroso Amoniacal.

Material e métodos

Cascas do marisco Phacoides pectinatus, lavadas e secas, foram moídas e peneiradas para obter o material em três diferentes granulometrias: 0,60 – 1,18 mm; 1,18 – 2,00 mm e > 2,00 mm. O biomaterial foi utilizado como adsorvente de Fe total dissolvido em soluções padrão de Sulfato Ferroso Amoniacal. Foram investigados os efeitos das seguintes variáveis sobre a quantidade de Ferro total adsorvido, em miligrama por grama do adsorvente; (Qe, mg g-1) e sobre a porcentagem de Ferro total adsorvido, (% Ads): Tempo de contato entre o adsorvente e a solução padrão (min); Concentração inicial da solução padrão (Ci, mg L-1); Massa do adsorvente (Mc, g) e Tamanho da partícula do adsorvente (mm). Após cada experiência de adsorção, determinou-se a concentração de Fe total no equilíbrio (Ce, mg L-1) na solução residual, com o método espectrofotométrico da o-fenantrolina (APHA, 2012), utilizando o método de calibração da adição padrão. Todas as análises foram feitas em duplicata. Valores de Mc de 0,125; 0250 e 0,500 g foram estudados. Foi feito o estudo da cinética da adsorção, realizando- se experiências de adsorção de 60 – 540 min de contato. Foram utilizados os modelos cinéticos de pseudo-primeira-ordem e o de pseudo-segunda-ordem nos dados da curva cinética. A isoterma de adsorção foi obtida a partir dos dados experimentais da variação de Ci de 1,00 – 6,00 mg L-1. A investigação do equilíbrio de adsorção foi realizada aplicando-se os modelos de Langmuir e o de Freundlich a estes resultados (BARKA et al., 2010).

Resultado e discussão

Os resultados do estudo do efeito da massa do bioadsorvente mostraram que a menor massa, 0,125 g, proporciona maior valor de Qe (1,67 mg g-1). A % Ads, entretanto, não varia significativamente com a massa. Ocorre apenas uma leve redução com a maior massa, passando de 71,4 % para 63,9 %. A granulometria apresentou pequeno efeito sobre Qe. Variou de 0,858 mg g-1 para o menor tamanho da partícula e 0,787 mg g-1 para o tamanho maior. O mesmo aconteceu com a % Ads que variou de 71,4 % para 65,6 %. A curva cinética da adsorção, apresentada na Figura 1, mostra que a adsorção é rápida. O valor de Qe máximo (0,858 mg g-1) para Mc = 0,250 g é alcançado com 180 – 240 minutos de contato. Aumentando-se o tempo observa-se leve redução na adsorção. A % Ads máxima foi de 71,4 % para 180 min de adsorção e a menor foi de 52,3 % para tempos maiores. O modelo cinético de pseudo-segunda-ordem descreve bem a cinética da adsorção, conforme pode ser visto na Figura 2, indicando que a etapa limitante da velocidade é a sorção química (PORPINO et al., 2011). O valor da constante de velocidade, k2 = 2,23 mg g-1 min-1 e o valor de Qe teórico foi 0,67 mg g-1. A isoterma de adsorção é apresentada na Figura 3. O modelo de Freundlich, cujo gráfico é mostrado na Figura 4, ajustou-se melhor aos dados experimentais do que o modelo de Langmuir. Encontrou-se KF = 1,90 mg g-1. O valor de 1/n = 0,80 indica condição favorável para a adsorção.

Conclusões

As cascas moídas do marisco Phacoides pectinatus reduziu em cerca de 70 % a concentração do Fe total de soluções padrão com concentrações iniciais de até 6 mg L-1 de íons Fe. Um tempo de adsorção de 180 – 240 min é suficiente para atingir este patamar. A redução do tamanho da partícula do bioadsorvente aumenta pouco os valores de Qe e % Ads. A redução na massa do adsorvente causa um aumento significativo em Qe mas um efeito bem menor na % Ads. A adsorção segue uma lei cinética de segunda ordem, indicando quimissorção e ocorre em multicamadas em conformidade com a teoria de Freundlich.

Agradecimentos

À FAPITEC e ao CNPq pelas bolsas de Iniciação Tecnológica concedidas.

Referências

APHA - AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for the examination of water and wastewater, 22nd Ed., Washington, 2012.
BARKA, N.; ABDENNOURI, M.; BOUSSAOUD, A.; MAKHFOUK, M. Biosorption characteristics of Cadmium (II) onto Scalymus hispanicus L. as low-cost natural biosorbent, Desalination, v. 258, p. 66-71, 2010.
MOREIRA, S. A.; SOUSA, F. W.; OLIVEIRA, A. G.; NASCIMENTO, R. F.; BRITO, E. S. Remoção de metais de solução aquosa usando bagaço de caju, Química Nova, v. 32, n. 7, p. 1717-1722, 2009.
PORPINO, K. K. P.; BARRETO, M. C. S., CAMBUIM, K. B.; CARVALHO FILHO, J. R.; TOSCANO, I. A.; LIMA, M. A. Fe (II) adsorption on Ucides cordatus crab shells. Química Nova, v. 34, n.6, p. 928 – 932, 2011.
RODRIGUEZ, S. P.; CALVINO, D. F.; MUNOZ, J. C.; ESTÉVEZ, M. A.; DELGADO, A. N.; SANJURJO, M. J.; RODRIGUEZ, E. A. Kinetics of Hg (II) adsorption and desorption in calcined mussel shells, Journal of Hazardous Materials, v. 180, n.1-3 , p. 622-627, 2010.

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