USO DE HIDRÓXIDOS DUPLOS LAMELARES NA REMOÇÃO DE AZOCORANTES EM MEIO AQUOSO

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Ribeiro, C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIAS) ; Cunha, G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIAS) ; Rosseto, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIAS)

Resumo

Corantes são comumente contaminantes de efluentes, e o desenvolvimento de adsorventes com alta capacidade adsortiva é uma área em amplo desenvolvimento. Entre as inúmeras metodologias para a adsorção de corantes em solução, a utilização de hidróxidos duplos lamelares (HDL) tem se mostrado promissora. O presente trabalho teve como objetivo a avaliação de HDL derivados de Zn/Al nas proporções molares de 2:1 e 3:1 contendo intercalados os ânions CO32- e MnO4-, para a remoção de cor de uma mistura dos azocorantes tartrazina, alaranjado de metila e vermelho Congo. Os resultados indicam uma eficiente capacidade na remoção de cor da solução com o HDL Zn/Al(3:1)-MnO4, alcançando o equilíbrio mais rapidamente, além de exibir maior capacidade adsortiva (512 mg.g-1) quando comparado aos demais HDL.

Palavras chaves

Argilas Anionicas; corantes; adsorção

Introdução

Entre os principais segmentos industriais que contribuem na geração e/ou contaminação de efluentes, a indústria têxtil é responsável por grandes volumes de efluentes contaminados, com altas cargas de corantes resultantes de inúmeros banhos de coloração (SHAN et al, 2014). Os azocorantes, entre os quais a tartrazina, alaranjado de metila e vermelho Congo, são amplamente utilizados para o tingimento de fibras têxteis, ocupando mais de 60% do uso total de corantes têxteis. Comercialmente em uso, mais de 2000 corantes do tipo azo são empregados (EPOLITO et al. 2005) e muitos estudos sugerem a alta periculosidade destes compostos, seja por sua potencial toxicidade, mutagenicidade ou atividade cancerosa (CHUNG & CERNIGLIA 1992). A remoção eficiente e economicamente viável de poluentes presentes no meio ambiente resultantes de descartes industriais é um grande desafio. Diversas técnicas são utilizadas para tratamento de efluentes contaminados com compostos orgânicos, tais como floculação e coagulação, separação por membranas, adsorção em carbono ativado, entre outras (FANG et al, 2010). O uso de hidróxidos duplos lamelares (HDL), também denominados de argilas aniônicas, tem despertado atenção no âmbito científico pela relativa facilidade de síntese, baixo custo e altas capacidades de adsorção e de troca iônica (GUO et al, 2013). Além do mais, os HDL apresentam acentuado “efeito memória”, ou seja, quando calcinados formam misturas homogêneas de óxidos que ao entrarem em contato novamente com solução aquosa podem regenerar suas estruturas lamelares, sugerindo alto potencial para reciclagem.

Material e métodos

Os HDL utilizados neste trabalho foram sintetizados pelo método de coprecipitação (KHAN et al, 2009), utilizando relação molar Zn2+/Al3+ igual a 2:1 e 3:1, e quando incorporado o íon MnO4- ao HDL, respeitou a relação nominal de 30% mol/mol baseado na [Al3+]. As amostras de HDL foram calcinadas a 500ºC por 4 h e caracterizadas por espectroscopia vibracional no infravermelho por refletância atenuada (ATR) com o auxílio do espectrofotômetro Perkin Elmer Frontier, difração e fluorescência de Raios X. A mistura de azocorantes em solução aquosa foi preparada com tartrazina (concentração final igual a 18,0 mg.L-1), alaranjado de metila (11,0 mg.L-1) e vermelho Congo (23,2 mg.L-1), obtendo uma solução final de 52,2 mg.L-1 (total de corantes/litro). As cinéticas de remoção foram feitas a partir de 10 mg do HDL em 100 mL da solução dos azocorantes. Alíquotas do meio foram retiradas, centrifugadas e as leituras de absorbância, monitorando a evolução das bandas em 430 nm, 449 nm, 463 nm e 496 nm, foram realizadas por espectroscopia eletrônica no UV-vis no espectrofotômetro Perkin Elmer Lambda 25.

Resultado e discussão

Os máximos de absorção no UV-vis para soluções aquosas de tartrazina, alaranjado de metila e vermelho Congo estão em 430 nm, 463 nm e 496 nm, respectivamente. Porém, é conhecido que corantes do tipo azo quando combinados em uma única solução podem formar complexos entre eles alterando o comportamento do espectro dos corantes quando isolados (DARUWALLA 1974). Após a mistura dos três azocorantes, ocorreu a sobreposição das bandas, apresentando um máximo de absorção em 449 nm. O Quadro 1 sumaria a cinética de remoção dos azocorantes na presença dos HDL no intervalo de 60 min. As capacidades adsortivas (qe) para os HDL Zn/Al (2:1) e Zn/Al(3:1)-MnO4 foram próximas (na faixa de 500 mg.g-1, Quadro 1), entretanto o equilíbrio foi alcançado mais brevemente para o sistema Zn/Al(3:1)-MnO4. A incorporação do íon MnO4 ao HDL Zn/Al (2:1) reduziu drasticamente a capacidade adsortiva do HDL, ficando próxima a 67 mg.g-1 e remoção de apenas 13% dos azocorantes. Estudos preliminares de extração com diferentes solventes e análise térmica dos híbridos HDL-azocorantes sugerem que para o Zn/Al(2:1)-MnO4 a interação entre o sólido inorgânico e os corantes ocorre apenas na superfície do HDL, diferentemente dos demais HDL, onde prevalece a intercalação dos corantes nas lamelas . Ensaios utilizando apenas KMnO4 em diferentes proporções não constataram a eliminação dos corantes em solução, indicando que a eficiência de remoção não está associada apenas à presença da espécie MnO4 no meio.

Cinética de remoção dos azocorantes com HDL.

Conclusões

A elevada capacidade adsortiva do HDL Zn/Al(3:1)-MnO4 (512 mg.g-1), associada ao rápido equilíbrio alcançado na remoção da mistura de corantes em solução aquosa, abre perspectivas interessantes para o estudo e uso deste material no tratamento de águas e efluentes contaminados por azocorantes.

Agradecimentos

Os autores agradecem à CAPES e ao PBIT/UEG pelo fomento e suporte às pesquisas.

Referências

SHAN, R.; YAN, L.; YANG, Y.; YANG, K.; YU, S.; YU, H.; ZHU, B.; DU, B. Highly efficient removal of three red dyes by adsorption onto Mg–Al-layered double hydroxide. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2014.
KHAN, A.; RAGAVAN, A.; M.; DUNBAR, T. G.; WILLIAMS, G. R.; O’HARE, D. Recent developments in the use of layered double hydroxides as host materials for the storage and triggered release of functional anions. Industrial Engineering Chemistry Research, v. 48, 10196–10205, 2009.
CHUNG, K. T. & CERNIGLIA, C. E. Mutagenicity of azo dyes: Structure-activity relationships. Mutation Research, v. 277, 201-220, 1992.
EPOLITO, W. J.; LEE, Y. H.; BOTTOMLEY, L. A.; PAVLOSTATHIS, S. G. Characterization of the textile anthraquinone dye Reactive Blue 4. Dyes and Pigments, v. 67, 35-46, 2005.
FANG, R.; CHENG, X.; XU, X. Synthesis of lignin-base cationic flocculant and its application in removing anionic azo-dyes from simulated wastewater. Bioresource Technology, v. 101, n. 19, 7323-7329, 2010.
GUO, Y.; ZHU, Z.; QIU, Y.; ZHAO, J. Enhanced adsorption of acid brown 14 dye on calcined Mg/Fe layered double hydroxide with memory effect. Chemical Engineering Journal, v. 219, 69-77, 2013.
DARUWALLA, E. H. The Chemistry of synthetic dyes. Chapter III-Physical Chemistry – State of Dye in Dyebath and in substrate, 1974.