REMOÇÃO DE CROMO (VI) POR USO DA BIOMASSA MISTA DE Aspergillus niger E CAPIM ELEFANTE (Pennisetum purpureum Schum).

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Silva, G.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Marques, O.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Cruz Fiflho, I.J. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Oliveira, L.P.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO)

Resumo

Neste trabalho foi preparado um biossorvente de Aspergillus niger e Capim elefante a fim de propô-lo como alternativa de material no tratamento de resíduos líquidos contaminados por cromo. O estudo de remoção de Cr(VI)foi realizado em batelada a 30 ºC e sob agitação de 150 rpm. O tempo de equilíbrio do sistema foi atingido em 20 minutos em pH 4,5. Os resultados obtidos experimentalmente indicaram que os dados do processo de biosorção de Cr(VI)se ajustaram ao modelo cinético de pseudosegunda ordem e o mecanismo de adsorção foi descrito pelo modelo de Langmuir. A capacidade máxima de adsorção foi de 21,98 mg.g^-1.

Palavras chaves

Biosorção; Capim Elefante; Cromo (VI)

Introdução

A biosorção é um processo onde microrganismos, podem sequestrar ou concentrar metais pesados a partir de soluções aquosas (NAJA e VOLESKY,2006). Os mecanismos de biosorção podem envolver absorção intracelular, armazenamento ativo via sistemas de transporte, ligação à superfície ou alguns mecanismos indefinidos. Os microrganismos têm uma elevada proporção de áreas superficiais por volume devido ao seu tamanho, podendo providenciar uma larga superfície de contato, para interagir com os metais do meio (ZOUBOULIS; LOUKIDOU; MATIS, 2004). O capim elefante (Pennisetum purpureum Schum) é muito utilizado para a produção de silagem ou feno, se destacando por apresentar elevada produção de matéria seca (SÁ e outros, 2007). A distribuição do íon metálico entre os meios envolve um equilíbrio de fases em consequência dos princípios da termodinâmica (PÉREZ MARIN e outros, 2009). A análise quantitativa desse processo pode ser descrita por modelos de isotermas de adsorção (VIRARAGHAVAN e JIN, 2007). Estes modelos descrevem a quantidade de metal que é adsorvido por unidade de massa do biossorvente e a concentração do metal em solução no equilíbrio em uma temperatura constante (MARANDI, 2011). Existem dois modelos, Langmuir e Freundlich, utilizados para a modelagem do equilíbrio de biosorção na presença de um metal (TAGLIAFERRO e outros, 2011). O objetivo desse trabalho foi avaliar a capacidade de remoção de cromo (VI) de soluções aquosas sintéticas através da biosorção utilizando a biomassa de Aspergillus niger e capim elefante. Os objetivos específicos são estudar a capacidade adsortiva do biossorvente, determinar as curvas cinética de adsorção, isotermas de equilíbrio e quantificar as constantes cinéticas e de equilíbrio da adsorção.

Material e métodos

O biossorvente misto foi preparado inoculando-se 5 mL de suspensão de esporos do fungo Aspergillus niger em uma concentração de 10⁷ esporos.mL^-1 para um erlenmeyer previamente esterilizado contendo 250 mL de caldo Czapec modificado. O meio teve como fonte de carbono 70% de capim elefante e 30% de sacarose. O sistema foi mantido sob agitação de 100 rpm a 30°C por 7 dias. A biomassa produzida foi autoclavada, filtrada, lavada com água estéril e seca a 65°C. O biossorvente misto foi caracterizado por espectroscopia de infravermelho (FTIR) para a identificação dos grupos funcionais e microscopia eletrônica (MEV) para o entendimento da superfície do material.O estudo da biosorção foi conduzido em sistema de batelada com uma série de erlenmeyer de 250 mL, contendo 0,5 g do biossorvente em contato com 100 mL da solução de dicromato numa concentração de 25 mg.L^-1, com diferentes valores de pH, em uma faixa de 2 a 9, sob agitação de 150 rpm. Os ensaios de equilíbrio foram realizados em duplicata, utilizando frascos erlenmeyers sob agitação de 150 rpm no Shaker, desta forma, soluções de 200 mL de dicromato em concentrações que variaram na faixa de 20 a 40 mg.L^-1 foram preparadas e colocadas nesses frascos juntamente com 1,0 g do biossorvente por 2h. Para o estudo cinético foi utilizada solução de dicromato na concentração de 25 mg.L^-1 por 2 horas, retirando-se alíquotas em intervalos de 20 minutos. As concentrações de cromo residual no equilíbrio foram determinadas por espectrofotômetro de luz visível.

Resultado e discussão

O FTIR foi realizado na região de (4000~425 cm^-1). Observou-se uma banda referente ao hidróxido, outra relacionada a grupos metílicos de materiais lignocelulósicos. Presença de estiramentos de amidas, aminas evidenciam a presença do fungo. O biossorvente analisado mostrou-se capaz de adsorver íons cromo (VI) no intervalo de pH estudado, porém, a melhor adsorção ocorreu em pH ácido. isso porque as soluções ácidas influenciam fortemente a especiação e disponibilidade da biosorção dos íons metálicos. Em soluções alcalinas, a solubilidade de complexos metálicos diminui suficientemente permitindo a precipitação, o que pode complicar o processo de sorção. (VIJAYARAGHAVAN e YUN, 2008). O tempo de equilíbrio ocorreu em torno de 20 min. Segundo Fungaro e Izidoro, (2006) a remoção rápida do adsorbato e o alcance de equilíbrio em um período curto de tempo é uma das indicações que o biossorvente é eficiente. A forma simples e contínua das curvas até a saturação (Figura 1a) sugere que ocorreu uma cobertura por monocamada do metal na superfície do adsorvente. Os dados experimentais se ajustaram ao modelo cinético de pseudosegunda ordem (Figura 1b) devido à alta velocidade de adsorção. Este fato confirma-se pelo valor do fator de correlação obtido estar em torno de 1,0 (Tabela 1) sugerindo que a fase limitante da velocidade na superfície do biossorvente foi a adsorção (OLIVEIRA e FRANCA, 2009). O modelo que melhor se ajustou foi o de Langmuir, dessa forma diz-se que a superfície do adsorvente é homogênea, a adsorção se dá em monocamadas. Os parâmetros do modelo de Langmuir (aL, KL e Qmáx) mostrados na Tabela 1 relacionam respectivamente a capacidade de adsorção, energia de adsorção e a quantidade máxima de metal adsorvido (CHOY; MCKAY; PORTER, 1999).

a) estudo cinético, capacidade adsortiva; b) Modelo cinético de pseudosegunda ordem.


Parâmetros de Langmuir e Freundlich para a adsorção da solução de cromo (VI) pelo biossorvente misto.

Conclusões

A adsorção atingiu o equilíbrio muito rapidamente (em aproximadamente 20 minutos) para as concentrações de Cr (VI). O modelo de pseudosegunda ordem se ajustou melhor à cinética de adsorção, conseguindo correlações de capacidade adsortiva no equilíbrio semelhantes aos dados experimentais. Tais resultados mostram que a junção do Aspergillus niger com o Capim elefante forma um biossorvente promissor, não somente devido ao tempo, mas também pela grande capacidade adsortiva de reter o metal.

Agradecimentos

À Universidade Federal de Pernambuco e em especial ao Departamento de Engenharia Química que forneceu os meios para o desenvolvimento deste trabalho.

Referências

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