Retenção de corantes em matrizes iônicas obtidas a partir do resíduo têxtil do processamento dos fios de algodão

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Scremin, L.B. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Fontana, J.D. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Koop, H.S. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Grzybowski, A. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Baldo, G.R. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Tiboni, M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Dohler, L. (DOHLER S/A)

Resumo

A indústria têxtil brasileira ocupa um importante papel na economia. Para o tratamento dos seus efluentes o resíduo do processamento dos fios de algodão (RA) na forma de matrizes iônicas, carboximetil-RA (CM--RA) e dietilaminoetil-RA (DEAE+-RA), revelou-se atraente. A eficiência na retenção de corantes têxteis catiônicos (Basic Yellow 28 – BY 28 e Basic Red 18:1- BR 18:1) e aniônicos (Reactive Blue 19 – RB 19 e Reactive Black 5 – RB 5) foi avaliada. A capacidade máxima de adsorção (mg.g-¹) dos corantes para a matriz CM--RA foi de 43,66 (BY 28) e 120,48 (BR 18:1) e para a matriz DEAE+-RA foi de 112,36 (RB 5) e 119,05 (RB 19). Portanto, as matrizes iônicas se revelaram eficientes para a remoção dos corantes testados, podendo ser uma alternativa no tratamento de efluentes têxteis

Palavras chaves

Matriz catiônica; Matriz aniônica; troca iônica

Introdução

As indústrias têxteis são grandes consumidoras de água e corantes sintéticos, gerando grande quantidade de efluentes coloridos com elevada carga orgânica e rejeitos tóxicos (CEGARRA, 2000), que interferem na incidência de luz, podendo comprometer a biota aquática (ROBINSON et al., 2001). Para o tratamento dos efluentes são empregadas técnicas físico-químicas e tratamentos biológicos (MAHESH et al., 2006; HARRELKAS et al., 2009). Porém, a remoção de corantes de forma econômica ainda é um problema enfrentado pela indústria e devido ao alto custo dos materiais adsorventes, novas pesquisas têm sido buscadas com materiais alternativos (ZHANG et al., 2012). Portanto, a escolha se deu em um material polimérico, o resíduo de algodão (RA), disponível em grandes quantidades na própria indústria têxtil (≥ 1 tonelada/dia na Dölher S/A), cujo destino é a queima para geração de energia de consumo in loco. O RA é gerado durante o processamento mecânico dos fios de algodão e se acumula por todo o piso fabril, espaço aéreo dos teares e equipamentos conexos. O RA ainda dispensa a pré-etapa de intercruzamento covalente por tratar-se de celulose praticamente pura e, portanto, não solubilizável nem por água nem por álcali, o qual é igualmente necessário na etapa de ionização. O grupo de pesquisa pioneiramente desenvolveu as matrizes iônicas, carboximetil-RA (CM--RA) e dietilaminoetil-RA (DEAE+-RA) que foram efetivas na retenção dos corantes Basic Blue 41 (BB 41) e Reactive Red 239 (RR 239), respectivamente (FONTANA et al, 2014). Portanto, a proposta deste trabalho é ampliar o potencial retentivo destas matrizes com outros corantes a fim de viabilizar a utilização deste material alternativo no tratamento de efluentes têxteis.

Material e métodos

O RA e os corantes têxteis catiônicos (Basic Yellow 28 – BY 28 e Basic Red 18:1- BR 18:1) e aniônicos (Reactive Blue 19 – RB 19 e Reactive Black 5 – RB 5) foram doados pela Döhler S/A, Joinville - SC. As derivatizações iônicas do RA seguiram as melhores condições experimentais de planejamentos fatoriais anteriormente avaliados (BALDO, 2014). Em 2 g de RA, previamente mercerizado com NaOH, foram adicionados 3 g de ácido monocloroacético ou 3,45 g de cloreto de dietilaminoetil cloridrato, respectivamente para a obtenção do CM--RA ou DEAE+-RA ocorrerem durante 1 h e 1h30 min. As amostras foram filtradas à vácuo com funil de placa porosa nº 2 (40 a 100 μm), lavadas até a neutralidade do pH e em seguida liofilizadas. A retenção de corantes nas matrizes foi realizada em batelada e a quantidade de corante retida pelas matrizes quando em equilíbrio, qe (mg.g-¹), calculada (BALDO et al, 2014), comparativamente com os controles RA nativo (RA- Nat) e mercerizado (RA-OH-), utilizando 0,05 g de matriz, em triplicata, agitação de 160 rpm, 10 mL de solução de corante (inicialmente na concentração de 500 mg.L-¹), a 25 ºC por 24 h para garantir o equilíbrio de reação. Amostras do sobrenadante foram analisadas em espectrofotômetro utilizando curvas de calibração no comprimento de onda máximo para cada corante. O comportamento de adsorção de cada corante foi analisado pela teoria de Langmuir de acordo com a concentração inicial dos corantes (entre 100 e 500 mg.L-¹). A partir de alíquotas do sobrenadante coletadas nos tempos entre 10 e 1440 min foram determinados os qe (capacidade de adsorção do corante no equilíbrio) para cada concentração analisada e obtidas as isotermas, calculando-se os parâmetros: qo (capacidade máxima de adsorção do corante em mg.g-¹) e KL (constante de Langmuir).

Resultado e discussão

No teste inicial de retenção dos corantes observou-se que as matrizes iônicas foram mais eficientes que os controles (tabela 1), porém o BR 18:1 adsorveu significativamente nestas amostras (> 33 mg.g-¹), indicando que neste caso a matéria-prima por si só já apresenta-se efetiva. Para a matriz CM--RA o qe do BR 18:1 foi superior em 2,4 e 1,5 vezes, respectivamente, ao BY 28 e ao BB 41, anteriormente avaliado (qe=64,49 mg.g-¹) (BALDO et al, 2014). Para a matriz DEAE+-RA, os controles não apresentaram qe significativo e os corantes RB 19 e RB 5 apresentaram valores muito próximos, 92,54 e 97,79 mg.g-¹ entre si e com o RR 239 (93,41 mg.g-¹) (FONTANA et al, 2014). Os resultados da influência da concentração inicial dos corantes mostraram que o qe das matrizes derivatizadas aumentou gradualmente através do avanço da concentração inicial de corante de 100 a 500 mg.L-¹ de 16,41 a 39,31 mg.g-¹ e de 19,52 a 92,31 mg.g-¹, para os corantes BY 28 e BR e 18:1 respectivamente, e de 19,33 a 90,57 e 19,73 a 95,97 mg.g-¹ para os corantes RB 19 e RB 5, respectivamente. Estes dados demonstram que a concentração inicial desempenha um papel significativo no processo de retenção e atua como uma importante força redutora da resistência à transferência de massa entre as fases sólida e aquosa (NOREEN et al., 2013). Foi observado pelas isotermas de Langmuir (figura 1) que para a matriz CM--RA o qo foi de 43,67 e 120,48 mg.g-¹, respectivamente para o BY 28 e o BR 18:1. Já a matriz DEAE+-RA apresentou qo de 112,36 e 119,05 mg.g- ¹ para o RB 5 e RB 19, respectivamente . O parâmetro de equilíbrio calculado a partir de KL indica que o comportamento de adsorção ocorre de forma favorável, pois para todas as concentrações analisadas os valores de RL obtidos estão entre 0 e 1 (MCKAY et al, 1982).

Conclusões

As matrizes iônicas obtidas a partir de RA novamente revelaram eficientes para a remoção de corantes têxteis, com destaque para o BR 18:1 na matriz CM--RA e para o RB 5 e o RB 19 na matriz DEAE+-RA, pois apresentaram capacidade máxima de adsorção superior a 100 mg.g-¹. Portanto, este trabalho ampliou a gama de corantes capazes de serem retidos nas matrizes iônicas derivadas de RA, comprovando que este resíduo coletado na própria unidade fabril pode ser uma alternativa na remoção de corantes residuais presentes nos efluentes.

Agradecimentos

Os autores agradecem a empresa Döhler S/A pelo provimento dos resíduos de algodão e dos corantes têxteis e ao apoio financeiro do CNPq e CAPES.

Referências

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