Aplicação de esferas recobertas com quitosana na adsorção de corante alimentício em coluna de leito fixo

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Tecnológica

Autores

Vieira, M.L.G. (FURG) ; Gonçalves, J.O. (FURG) ; Piva, T. (FURG) ; Oppelt, A.P. (FURG) ; Vieira, V.A. (FURG) ; Pinto, L.A.A. (FURG)

Resumo

O corante amarelo crepúsculo é um aditivo muito utilizado na indústria de alimentos. Este é responsável por melhorar a aparência dos produtos, no entanto, pode estar contido nos efluentes destas indústrias e necessita de um tratamento específico. Neste caso, pode-se citar a adsorção em colunas de leito fixo, as quais se destacam pelo tratamento destes efluentes de forma contínua e por serem de simples operação. O objetivo deste trabalho foi utilizar esferas recobertas com quitosana como preenchimento de coluna de leito fixo para a adsorção do corante amarelo crepúsculo. O comportamento da adsorção do corante amarelo crepúsculo foi avaliado através da obtenção de curvas de ruptura experimentais. O efeito da vazão de alimentação sobre a capacidade máxima de adsorção da coluna foi analisado.

Palavras chaves

adsorção; corante alimentício; curva de ruptura

Introdução

A quitosana tem sido aplicada em diversas áreas, como biomédica, farmacêutica, ambiental, indústria química e alimentícia. Em relação a sua utilização como adsorvente no tratamento de águas residuais, a quitosana mostra-se adequada devido aos elevados percentuais de remoção e afinidade com diversos corantes (CRINI; BADOT, 2008). Devido às baixas taxas de fixação, corantes estão contidos em efluentes industriais, dentre eles pode-se citar o amarelo crepúsculo que é um dos mais utilizados no processamento de alimentos, tais como gelatinas, sorvetes, balas e sucos (AMIN; ABDEL HAMEID; ELSTTAR, 2010). Para o tratamento desses efluentes em colunas de leito fixo é necessário uma modificação da quitosana a fim de melhorar os aspectos hidrodinâmicos do sistema de adsorção (CRINI; BADOT, 2008). O recobrimento das esferas com quitosana para aplicação como adsorvente de corantes em leito fixo mostrou-se promissor, e este fato deve-se a união das propriedades da quitosana e das esferas. A quitosana com sua alta capacidade de adsorção e versatilidade para o recobrimento, e as esferas por sua vez, podem ser utilizadas para o empacotamento do leito sem afetar a hidrodinâmica do sistema (VIEIRA et al., 2014). Desta forma, as esferas recobertas com quitosana permitem a viabilização do uso da quitosana no processo de adsorção em leito fixo. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi utilizar esferas recobertas com quitosana como preenchimento de coluna de leito fixo para a adsorção do corante amarelo crepúsculo. O comportamento da adsorção do corante amarelo crepúsculo foi avaliado através da obtenção de curvas de ruptura experimentais, e a capacidade máxima de adsorção da coluna foi determinada para as vazões de alimentação utilizadas.

Material e métodos

A coluna foi composta por esferas recobertas por quitosana através da técnica dip coating (VIJAYA et al., 2008; VIEIRA et al., 2014). A massa de quitosana presente nas esferas foi de 2,3 mg _quitosana/ g _esfera. A quitosana utilizada (massa molar de 146±5 kDa e grau de desacetilação de 85±1%) foi obtida de resíduos de camarão (Penaeus brasiliensis) conforme descrito por Weska et al. (2007). As esferas de vidro (diâmetro de partícula de 1 mm, massa específica de 2300 kg m^-3 e esfericidade de 0,99) foram adquiridas da Nacional Esferas Ltda., Brasil. O corante utilizado foi o amarelo crepúsculo (massa molar de 452,4 g mol ^-1, pureza de 90% e comprimento de onda de máxima absorção de 480 nm), e foi fornecido pela indústria Duas Rodas, Brasil. A adsorção foi realizada em coluna de leito fixo (3,4 cm de diâmetro interno e 20 cm de altura) acoplada a uma bomba peristáltica (Master Flex, 07553–75, Canadá). A solução de corante (100 mg L^-1) foi bombeada em fluxo ascendente na vazão de 5 mL min^-1, pH 3 e temperatura ambiente (25 ± 2°C). No topo da coluna foram retiradas amostras em tempos pré-estabelecidos até a completa saturação do sistema. A concentração remanescente do corante foi determinada por espectrofotometria (Quimis, modelo Q108 DRM, Brasil).

Resultado e discussão

As curvas de ruptura foram expressas em termos de concentração normalizada (C_t /C₀) como uma função de tempo. Os parâmetros foram calculados de acordo com as Equações de 1 a 5 expressas no Quadro 1 (CHEN et al., 2012; AHMAD e HAMEED, 2010; HAN et al., 2009). A Figura 1 apresenta as curvas de ruptura para a adsorção do corante amarelo crepúsculo nas vazões de 3 e 5 mL min ^-1 e os resultados obtidos pelas curvas de ruptura. Podemos observar na Figura 1((a) e (b)) que a alteração da vazão de alimentação teve uma maior influência sobre o tempo de ruptura, este dobrou na menor vazão de alimentação. Além disso, na vazão de 3 mL min^-1 observa-se que o leito levou cerca de 340 min para que ocorresse a exaustão, enquanto que, na vazão de 5 mL min ^-1 o tempo de exaustão foi atingido mais rapidamente, aos 200 min. Este fato pode ser explicado, pois na menor vazão, o adsorvato tem um maior tempo de residência no leito propiciando a ocorrência do equilíbrio de adsorção entre os solutos contidos na coluna e o adsorvente. Comportamento similar foi encontrado por Elwakeel (2009) na remoção do preto reativo 5 em leito fixo composto por resinas de quitosana.

Conclusões

Esferas recobertas com quitosana foram utilizadas com preenchimento da coluna de leito fixo na adsorção do corante amarelo crepúsculo. Pode-se verificar através das curvas de ruptura que o parâmetro de maior influencia foi o tempo de ruptura, que dobrou com o aumento da vazão de 3 para 5 mL min^-1. A capacidade máxima de adsorção da coluna chegou a 105 mg g^-1.

Agradecimentos

os autores agradecem a CAPES e ao CNPq.

Referências

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