Estudo cinético da adsorção de cádmio pelas cascas trituradas do Jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa)

Resumo

A contaminação ambiental é oriunda de diferentes fontes e possui diversas classes de contaminantes, entre eles se destaca os íons metálicos, que são tóxicos e prejudiciais à saúde, e possuem a característica de se acumularem no organismo. Neste contexto, metodologias envolvendo adsorção utilizando materiais naturais alternativos tem se mostrado promissoras por apresentarem eficácia na remoção de íons metálicos e serem economicamente viáveis, entre eles destacam-se os materiais lignocelulósicos. Neste trabalho é apresentado o estudo cinético da adsorção de cádmio com cascas de Jatobá-do-cerrado. Soluções aquosas com pH, temperatura e concentrações constantes foram utilizadas. Os resultados obtidos mostraram que o sistema investigado segue uma cinética de adsorção de pseudo-segunda ordem.

Palavras chaves

cinética; Jatobá-do-cerrado; Cádmio

Introdução

Os altos níveis de contaminação do ambiente, mais precisamente de recursos hídricos podem ser associados ao desenvolvimento industrial, seja pela negligência no tratamento de seus dejetos antes de liberá-los no ambiente ou por acidentes frequentes (MOUNI et al, 2011). Os metais são muito utilizados em atividades humanas e a contaminação por estes é eminente, pois diferentemente da maioria dos poluentes orgânicos, eles não são biodegradáveis e podem se acumular em tecidos vivos representando uma ameaça á saúde humana. Entre eles, o cádmio tem significativa preocupação ambiental, pela ação carcinogênica humana e estar associado a lesões pulmonares, renais, no fígado e em órgãos reprodutivos (TANG et al, 2014). Neste contexto a adsorção destaca-se como uma técnica promissora para remoção desses poluentes, utilizando materiais lignocelulósicos que se destacam pela presença de grupos funcionais presentes em suas estruturas que podem interagir com íons metálicos, alguns materiais tem sido estudados dentre eles pode-se destacar o bagaço de cana, cascas de mandioca e cascas de arroz (REDDY e LEE, 2013). O presente trabalho propõe a avaliação do modelo matemático que melhor descreve a cinética de adsorção de cádmio pelas cascas trituradas do Jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa), espécie arbórea característica do bioma do cerrado brasileiro.

Material e métodos

Baseado em informações obtidas em estudos anteriores o estudo cinético foi realizado fixando: a massa do adsorvente em 25 mg com granulometria na faixa de 115 < G < 100 mesh, o pH da solução do metal de 10 mg L-1 foi ajustado para aproximadamente 7 com soluções de NaOH e HNO3, o volume da solução em 15 mL. Os tempos de agitação estudados foram na 0, 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 120, 180, 240 e 300 minutos. Após a agitação as soluções foram filtradas e o pH das mesmas foram ajustados, com a finalidade de observar variações após o contato com o adsorvente e em seguida, foram analisadas em um Espectrofotômetro de Absorção Atômica com Chama (FAAS). O tratamento matemático dos dados foi realizado utilizando o software Origin 8.0.

Resultado e discussão

Os resultados obtidos a partir do experimento de cinética foram utilizados para determinar quais os modelos cinéticos que se adéquam aos dados, foram aplicados os modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. A Figura 1 (a) e (b) apresenta o resultado da aplicação dos modelos cinéticos e a Tabela 1 apresenta os valores de Quantidade Máxima Adsorvida no Equilíbrio (Qe) e os valores das constantes de velocidade calculadas para cada modelo apresentado. Na tabela 1 tem-se os valores de coeficiente de correlação (r²) essencial para determinar qual modelo matemático é mais indicado para descrever a cinética de adsorção. Apresenta também os valores de Qe que índica a quantidade de metal adsorvido, e os valores de K1 e K2 que são as constantes de velocidade de Pseudo-primeira ordem e Pseudo-segunda ordem respectivamente. Os resultados indicam que o modelo cinético mais adequado à adsorção de Cd (II) pelas cascas trituradas do jatobá, é o Pseudo Segunda Ordem que apresenta maior coeficiente de correlação (0,9999) e o valor de Qe no equilíbrio corresponde ao obtido experimentalmente (4,29). Este modelo prediz que a taxa de ocupação dos sítios ativos é proporcional ao número quadrado dos sítios desocupados, e também indica que ocorre um processo de quimiossorção em sítios de ligação com energias diferentes.

Modelos cinéticos Pseudo-Primeira ordem (a) e Pseudo-Segunda ordem (b)

Parâmetros cinéticos e coeficientes de correlação

Conclusões

As estudos cinéticos apontam que a adsorção segue o modelo cinético de Pseudo- segunda ordem, por apresentar melhor coeficiente de correlação (0,9999) em detrimento do modelo cinético de Pseudo-primeira ordem (0,9855). Os estudos realizados permitem concluir que as cascas trituradas do Jatobá-do-cerrado apresenta-se como um material adsorvente em potencial para remoção de íons Cd(II), em águas.

Agradecimentos

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

Referências

MOUNI, L.; MERABET, D.; BOUZAZA, A.; BELKHIRI, L. Adsorption of Pb(II) from aqueous solutions using activated carbon developed from Apricot stone. Desalination, v. 276, p. 148-153, 2011.
REDDY, D. H. K., LEE, S.-M. Application of magnetic chitosan composites for the removal of toxic metal and dyes from aqueous solutions. Advances in Colloid and Interface Science v. 201–202, p. 68–93, 2013.
TANG, W.-W., ZENG, G.-M., GONG, J.-L., LIANG, J., XU, P., ZHANG, C., HUANG, B.-B. Impact of humic/fulvic acid on the removal of heavymetals fromaqueous solutions using nanomaterials: A review. Science of the Total Environment v. 468–469, p. 1014–1027, 2014.

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