ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Ambiental
Autores
Matias, C.A. (UFSC - CAMPUS CURITIBANOS) ; Stolberg, J. (UFSC - CAMPUS CURITIBANOS)
Resumo
A pinha da conífera A. Angustifólia possui estruturas denominadas genericamente de brácteas cuja composição apresenta grupos químicos polares e apolares capazes de interagir com uma grande diversidade de compostos. A partir disso, este trabalho teve como objetivo realizar estudos sobre a capacidade das brácteas em remover o corante rodamina B. Para isso, o material pulverizado foi exposto a soluções aquosas de rodamina na forma de batelada em diferentes condições de pH e concentrações do corante. Os resultados demonstraram que a remoção é favorecida em meio ácido. Os dados dos experimentos de sorção em pH 4 apresentaram ajuste mais adequado a isoterma de Freundlich (DMR = 15,6%), indicando um sistema de sorção heterogêneo.
Palavras chaves
biosorvente; isoterma; rodamina B
Introdução
Materiais de origem biológica, com aqueles oriundos de subprodutos ou resíduos de atividades agrícolas e florestais, têm sido estudados na remediação de águas e efluentes contaminados. Estes materiais são chamados de biosorventes e a remoção promovida por eles denominada de biosorção (GAVRILESCU, 2004). A floresta de Araucária, que ocorre em altitudes acima de 800 metros tem como destaque a A. angustifólia, conífera cuja madeira já foi extensamente explorada, e cuja pinha oferece sementes comestíveis revestidas por uma estrutura lignocelulósica. Estas estruturas, denominada genericamente de brácteas, podem aparecer na pinha sem a presença da semente (o pinhão). A composição majoritária das brácteas estéreis é de lignina, hemicelulose e celulose, biopolímeros que possuem em sua estrutura grupos químicos polares e apolares capazes de interagir com uma grande diversidade de compostos. Esta capacidade torna este material um biosorvente em potencial (BHATNAGAR; SILLANPAA, 2010). A partir disso, este trabalho teve como objetivo realizar estudos de equilíbrio sobre a capacidade das brácteas estéreis em remover o corante rodamina B de soluções aquosas.
Material e métodos
As brácteas estéreis foram obtidas de pinhas de Araucária na região de Curitibanos,SC em locais de comercialização de pinhão. O material foi pulverizado em moinho de facas sendo selecionado para os experimentos o material com tamanho de grão entre 2 mm e 0,250 mm. As brácteas pulverizadas foram tratadas por fervura em água destilada por 2h, secas em estufa e armazenadas em dessecador até o uso. A fervura é necessária para retirar os compostos fenólicos solúveis presentes nas brácteas e que poderiam migrar para as soluções durante os experimentos de equilíbrio (MICHELON et al., 2012). O material pulverizado e tratado foi exposto a soluções aquosas de rodamina B na forma de batelada (0,50 g de material para 50mL de solução) durante 2h para o equilíbrio químico (MATIAS et al., 2013). Foram investigados o efeito do pH sobre a sorção em diferentes concentrações do corante (1 a 100 mg.L-1). O pH das soluções foi ajustado com o uso dos tampões preparadas a partir dos reagentes hidróxido de sódio/ ácido bórico/ cloreto de potássio (pH 3, 4, 5, 6, 7 e 8) e fosfato dissódico/ ácido cítrico (pH 9 e 10). A remoção do corante do meio reacional foi quantificada por espectrometria na região do visível utilizando o λmáx de 553 nm (BEL, SP2000). Todos os experimentos foram realizados em incubadora (CIENTEC, CT-712RTN) com controle da temperatura em 20 0C e velocidade de agitação de 150 rpm. Os dados experimentais foram aplicados as isotermas de Langmuir e Freundlich pelo método da regressão não-linear (Microcal Origin 5.0). A seleção do melhor ajuste dos dados foi feita com o cálculo do desvio médio relativo para cada modelo.
Resultado e discussão
Os resultados referentes a influência do pH sobre o sistema mostraram que em meio ácido a sorção do corante é favorecida, sendo que, nas condições deste estudo, em torno de 90% da rodamina é sorvida nas soluções de pH 3 a 5 (figura 1). Com a alcalinização do meio, a remoção diminui até chegar a apenas 30% em pH 10. Os constituintes insolúveis das brácteas são majoritariamente macromoléculas como a celulose e lignina, sendo que a lignina é um biopolímero aromático ramificado que possui em sua composição grupos fenólicos com características ácidas (SJOSTROM, 1993). Considerando que a rodamina possui carga negativa em solução e que grupos ácidos, como os fenólicos, presentes no material lignocelulósico podem ser protonados quando o pH é reduzido, repulsões de carga entre o biosorvente e o corante seriam minimizadas, favorecendo interações polares entre eles. Resultados similares forma encontrados em um estudo de sorção realizado por Calvete et al. (2010) na remoção do corante laranja reativo 16 por cascas de pinhão. Para investigar a capacidade do biosorvente em remover o corante, foi realizado um experimento com quantidades diferentes de rodamina B em meio ácido (pH 4). Os dados de equilíbrio nestas condições foram aplicados ao modelo de isoterma de Langmuir e também de Freundlich. A regressão não-linear associada ao cálculo do desvio médio relativo (DMR) demonstrou que os dados experimentais são ajustados de forma mais adequada a isoterma de Freundlich (DMR=15,6%). As constantes obtidas para esta isoterma foram: KF=2,251 (mg.g-1). (L.mg-1)-β (± 0,1098) e β=0,6176 (± 0,01511). Este resultado indica que os sítios de sorção são energeticamente heterogêneos, característica esta associada a materiais de composição complexa como os biosorventes (LEI et al, 2008).
Influência da variação do pH sobre a sorção do corante rodamina B por brácteas.
Conclusões
As brácteas estéreis da pinha de Araucária apresentaram afinidade pelo corante rodamina B, sendo que o pH ácido favorece a processo de sorção. A remoção do corante segue o comportamento da isoterma empírica de Freundlich o que indica um sistema de sorção heterogêneo para o processo.
Agradecimentos
Agradecemos a Fundação de Amparo a Pesquisa e Inovação de Santa Catarina (FAPESC) pelo suporte financeiro.
Referências
BHATNAGAR, A.; SILLAMPAA, M. Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment. A review. Chemical Engineering Journal, 157, 277-296, 2010.
CALVETE, T.; LIMA, E. C.; CARDOSO, N. F.; VAGHETTI, J. C. P.; DIAS, S. L. P.; PAVAN, F. A. Application of carbon adsorbents from Brazilian-pine fruit shell for the removal of reactive orange 16 from solution: kinetic, equilibrium and thermodynamic studies. Journal of Environmental Management, 91, 1695-1706, 2010.
GAVRILESCU, M. Removal of heavy metals from the environmental by biosorption. Engineering in Life Sciences, 3, 219-232, 2009.
LEI, Z.; YU, T; AI-ZHONG, D.; JIN-SHENG, W. Adsorption of Cd(II), Zn(II) by extracellular polymeric substances extracted from waste activated sludge. Water Science and Technology, 58, 195-200, 2008.
MATIAS, C.A.; OLIVEIRA, L. J. G.G.; GEREMIAS, R.; STOLBERG, J. Remoção de Rodamina B por biosorção utilizando brácteas de Araucaria angustifólia. In: Livro de Resumos da 65ª Reunião anual da SBPC, Recife, 2013. Disponível em: <http://www.sbpcnet.org.br/livro/65ra>
MICHELON, F.; BRANCO, C. S.; CALLONI, C.; GIAZZON, I.; AGOSTINI, F.; SPADA, P.K.W.; SALVADOR, M. Araucaria Angustifolia: A potential nutraceutical with antioxidant and antimutagenic activities. Current Nutrition & Food Science, 8, 155–159, 2012.
SJOSTROM, E. Wood chemistry: fundamentals and applications. New York: Academic Press, 1993.
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