PREPARAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DE UM COMPÓSITO FERROMAGNÉTICO NA REMOÇÃO DO CORANTE VIOLETA DE METILA 2B

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Bonetto, L.R. (UCS) ; de Marco, C. (UCS) ; Ferrarini, F. (UCS) ; Torezan, L. (UCS) ; Giovanela, M. (UCS) ; Nardini Carli, L. (UFSC) ; Crespo, J. (UCS)

Resumo

Os efluentes oriundos do setor têxtil geram uma grande preocupação no que se refere às formas de tratamento e de descarte. Dentro deste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade adsorvente de um compósito à base de haloisita nanotubular (HNT) e de nanopartículas ferromagnéticas de magnetita (Fe₃O₄) na remoção do corante violeta de metila 2B (VM 2B) em meio aquoso. O compósito foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Além disso, foi avaliada também a influência de alguns parâmetros experimentais, além da cinética e do equilíbrio do processo de adsorção. O modelo de cinético de pseudossegunda ordem e a isoterma de Langmuir foram os que melhor se ajustaram aos resultados obtidos.

Palavras chaves

Compósito; Violeta de metila 2B; Adsorção

Introdução

Sem dúvida, o futuro do planeta Terra e de sua biodiversidade é uma preocupação comum a todas as pessoas nos dias de hoje. De acordo com Gupta e Suhas (2009), o rápido desenvolvimento tecnológico ocorrido nas últimas décadas ocasionou grandes problemas ambientais, principalmente quanto à poluição dos recursos hídricos. Nesse contexto, Forgacs et al. (2004) demonstraram que os corantes consistem em uma das principais classes de poluentes responsáveis pelo desequilíbrio nos ecossistemas aquáticos, uma vez que sua complexa estrutura molecular lhes proporciona certo grau de estabilidade, tornando difícil sua remoção. Conforme Guaratini e Zanoni (2000), uma das principais dificuldades encontradas no tratamento dos efluentes oriundos de indústrias têxteis reside no fato de que os corantes são capazes de refletir sua cor característica, mesmo em concentrações muito baixas. Por este motivo, qualquer quantidade presente em um sistema aquático acarreta em uma mudança na coloração do leito, o que interfere na atividade fotossintética da vegetação ali presente, como também na biota daquele local. Além disso, esses compostos químicos podem ainda ser transportados para as estações de tratamento, contaminando a água distribuída à população. Face à esta problemática, a adsorção com materiais alternativos e de baixo custo se constitui uma importante alternativa em processos de remoção de corantes dos efluentes. Dessa forma, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade de remoção do corante violeta de metila 2B (VM 2B) em meio aquoso, utilizando como adsorvente um compósito com características ferromagnéticas, composto por uma matriz argilosa de haloisita nanotubular (HNT) e por nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄).

Material e métodos

O compósito de HNT-Fe₃O₄ foi preparado com base no método proposto por Duan et al. (2012). Tanto a HNT quanto o HNT- Fe₃O₄ foram caracterizados por MEV e EDS, a fim de verificar sua morfologia e sua estrutura química, em um microscópio eletrônico de varredura Shimadzu SSX-550, operando com um feixe de elétrons de 10 kV e 15 kV, respectivamente. Foi verificada a influência dos seguintes parâmetros experimentais no processo de adsorção: velocidade de agitação do sistema (100 e 800 rpm, em intervalos de 100 rpm), massa de adsorvente utilizada (0,025; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20 e 0,25 g), pH inicial do meio (3,0 e 11,0, em intervalos da unidade), concentração inicial de VM 2B (60, 90, 120, 150 e 180 mg L^-1) e tempo de contato (20, 40, 60, 90, 120, 150, 180, 240 e 360 min). A cinética e o equilíbrio foram igualmente avaliados, utilizando-se os modelos de pseudoprimeira e de pseudossegunda ordem e as isotermas de Langmuir e de Freundlich, respectivamente. Todos esses ensaios foram realizados com 25 mL de solução aquosa de VM 2B, a 25°C e durante o período de 6 h. Após a adsorção, as amostras foram expostas a um campo magnético, por meio da aproximação de um imã de 3000 G, por 5 min, a fim de separar o compósito de HNT- Fe₃O₄ da solução. Todos os reagentes químicos utilizados são de grau analítico e foram utilizados sem prévia purificação. Todas as soluções aquosas utilizadas foram preparadas com água deionizada, com resistividade de 18,2 MΩ cm.

Resultado e discussão

Os resultados para caracterização indicam que a preparação do compósito foi efetiva. Nas imagens de MEV, é possível observar com nitidez a forma dos nanotubos da HNT além das nanopartículas de Fe₃O₄ aderidas à superfície dos mesmos. Os espectros de EDS para ambos os materiais revelaram a presença dos elementos Al, O e Si, que são característicos dos aluminossilicatos, além de Fe na amostra de compósito, uma vez que o mesmo encontra-se recoberto por nanopartículas de Fe₃O₄. O elemento Au foi igualmente detectado, devido à fina camada depositada sobre os mesmos para a realização dessas análises. Tais resultados podem ser vistos na Figura 1. No que se refere à análise da influência dos parâmetros experimentais, todos mostraram exercer influência sobre a remoção do corante VM 2B pelo compósito de HNT-Fe₃O₄. Os valores obtidos onde decorrem os melhores resultados são: 700 rpm para a velocidade de agitação do sistema; 0,15 g para a massa de adsorvente; 7,0 para o pH do meio; 60 mg L^-1 para concentração inicial de VM 2B e 6 h para tempo de contato. No que se refere à cinética e ao equilíbrio de adsorção, os modelos de pseudossegunda ordem e de Langmuir foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais, conforme Figura 2. Os resultados para a constante cinética k₂situaram-se na faixa de 0,0524 a 0,0110 g mg^-1 min^-1, enquanto que os valores para a constante de Langmuir (K_L) e para capacidade máxima de adsorção (q_m) foram iguais a 0,112 L mg^-1 e 20,04 mg g^-1, respectivamente.

a) Imagem de MEV para a HNT; b) Espectro de EDS para a HNT; c) Imagem de MEV para o compósito; d) Espectro de EDS para o compósito.


a) Modelo de pseudossegunda ordem; b) Modelo linearizado da Isoterma de Langmuir.

Conclusões

Com base nos resultados obtidos, foi possível concluir que a preparação do compósito em questão foi efetiva e que, de um modo geral, todos os parâmetros experimentais avaliados mostraram exercer influência sobre a remoção do corante VM 2B. Os resultados para a cinética e para o equilíbrio mostraram que a interação entre o VM 2B e o compósito ocorre em monocamadas. Por fim, tendo em vista os resultados obtidos e descritos no presente trabalho, pode-se concluir que o compósito proposto pode ser utilizado como um adsorvente eficaz para remoção do corante catiônico VM 2B.

Agradecimentos

Os autores agradecem à CAPES, ao CNPq e à FAPERGS pelo apoio financeiro.

Referências

DUAN, J.; LIU, R.; CHEN, T.; ZHANG, B.; LIU, J. Halloysite nanotube-Fe3O4 composite for removal of methyl violet from aqueous solutions. Desalination, Amsterdam, v. 293, p. 46-52, 2012.
FORGACS, E.; CSERHÁTI, T.; OROS, G. Removal of synthetic dyes from wastewaters: a review. Environment International, Elmsford, vol. 30, ii. 7, pp. 953-971, 2004.
GUARATINI, C. C. I.; ZANONI, M. V. B. Corantes Têxteis. Química Nova, São Paulo, v. 28, n. 1, p. 71-78, 2000.
GUPTA, V. K.; SUHAS, Application of low-cost adsorbents for dye removal – A review. Journal of Environmental Management, Londres, vol. 90, ii. 8, pp. 2313-2342, 2009.