Isotermas de adsorção de íons Níquel (II) em Carboximetilquitosana reticulada com Glutaraldeído

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Iniciação Científica

Autores

Xavier, G.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Signini, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS)

Resumo

Foi realizado um estudo de adsorção de íons Níquel (II) em carboximetilquitosana reticulada com glutaraldeído a partir de isotermas (Langmüir, Freundlich e Temkin). A partir dos resultados obtidos pela isoterma de Freundlich, tem-se que o valor de KF foi 4,23 L/g e o valor de n foi 3,38, o que sugere que o processo foi favorável. Considerando a isoterma de Langmüir o valor de KL foi 0,20 L/g e qmax foi de 84,88 mg/g, mostrando que os íons de níquel(II) apresentam boa afinidade com o adsorvente. Pela isoterma de Langmüir pode ter o parâmetro de equilíbrio (RL) o qual foi de 0,04, ressaltando que o processo é favorável. A isoterma de Temkin apresentou os valores de KT igual à 4,33 L/g e calor de adsorção foi 164,12 J/mol estes valores sugere que o processo é exotérmico.

Palavras chaves

CARBOXIMETILQUITOSANA RET; ÍONS DE NÍQUEL (II); ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

Introdução

A poluição causada por metais tóxicos em águas é um fenômeno mundial advindo da atividade industrial. A presença destes no meio ambiente é causa de preocupação devido a sua elevada toxidez, mesmo em baixas concentrações, e ao fato de não serem biodegradáveis (FRANCISCHETTI; 2004). Processos de adsorção com biopolímeros alternativos de baixo custo para remoção de íons metálicos tóxicos de efluentes têm sido investigados, na qual pode se destacar a quitosana (FRANCO; 2009). A quitosana é um derivado da quitina, polissacarídeo encontrado em invertebrados marinhos, insetos, fungos e leveduras. Quitosana possui capacidade de complexar íons metálicos devido a sua hidrofilicidade e a presença de grande quantidade de grupos amínicos presentes na sua cadeia polimérica. Esta capacidade de complexar metais desperta o interesse em utilizá-la para tratamentos de efluentes contendo íons metálicos (GABRIEL et al.; 2009). Quitosana pode ser modificada quimicamente para formar a carboximetilquitosana, que é o principal derivado de quitosana, através de reações de substituição (GE; LOU, 2005). Para melhorar as propriedades de adsorção e seletividade de íons metálicos muitas vezes é necessário que a quitosana ou seus derivados, como, por exemplo, a carboximetilquitosana, sofra reticulação (entrecruzamento) de suas cadeias (KURITA; KOYAMA; TANAGUCHI; 1986). Este trabalho teve como objetivo estudar, a partir de isotermas de adsorção, a adsorção de íons de níquel(II) em carboximetilquitosana reticulada com glutaraldeído.

Material e métodos

Foram preparados 200 mL de solução de Níquel (II) na concentração de 100 mg/L. À partir desta solução foi coletado 50 mL e adicionou-se em frasco de vidro contendo 0,05 g de carboximetilquitosana reticulada. Os sistemas foram mantidos no banho-maria tipo Dubnoff pelo tempo de equilíbrio (1080 minutos) à temperatura de 25°C e agitação constante de 100 rpm. Após o tempo de equilíbrio a solução foi filtrada e coletou-se 5mL que foram diluídos em balão volumétrico de 50 mL para ser analisado em espectrofotômetro de absorção atômica modelo AAnalyst 400 da Perkin Elmer. Repetiu-se o procedimento nas concentrações de 20, 35, 50, 60, 70, 80 e 90 mg/L. Este procedimento foi realizado em triplicata.

Resultado e discussão

À partir dos dados obtidos do espectrofotômetro de absorção atômica, foi calculado as concentrações de equilíbrio de Níquel (II) que restaram em solução, quantidade adsorvida e capacidade de adsorção. Os modelos de isotermas estudados para o processo de adsorção foram: Isoterma de Freundlich, Isoterma de Langmuir e Isoterma de Temkin. Da isoterma de Freundlich tem que o valor de KF foi 4,23 L/ge n foi de 3,38. Para valores de n entre 1 e 10 indicam que o processo de adsorção é favorável, assim o processo de adsorção dos íons de níquel(II) em carboximetilquitosana reticulada com glutaraldeído foi favorável. Do modelo de Langmüir obteve-se o valor de KL(constante de Langmüir) foi 0,20 L/g e qmax foi de 84,88 mg/g de, o que evidencia alta afinidade do adsorvente com o íon metálico. A partir da isoterma de Langmüir pode-se calcular o parâmetro de equilíbrio (RL) a qual foi de 0,04. Valores de RL entre 0 a 1 indicam que a adsorção é favorável, ressaltando que o processo de adsorção é favorável, fato também evidenciado pelo valor de n (isoterma de Freundlich). Para o modelo de Temkin, o valor de BT foi de 15,08, que por ser positivo indica que o processo de adsorção é exotérmico, o calor de adsorção foi de 164,12 J/mol prevendo que o processo de adsorção é físico (fisissorção), devido ao baixo valor do calor de adsorção. Verificou-se a partir da análise dos coeficientes de correlação que o melhor modelo que representa o processo de adsorção de íons de níquel(II) em carboximetilquitosana reticulada com glutaraldeído foi o de Freundlich, sugerindo que o processo ocorra em multicamadas.

Conclusões

a) A carboximetilquitosanareticulada apresentou afinidade com os íons de Níquel (II) apresentando um valor de qmax igual a 84,88mg de Níquel (II) por grama de carboximetilquitosana reticulada; b) O processo de adsorção foi classificado como adsorção física, possuindo baixo valor de calor de adsorção, além de ser um processo exotérmico; c) O valor obtido de n através do modelo de Freundlich e de RL (parâmetro de equilíbrio) sugere que o processo de adsorção é favorável; d) O modelo que melhor descreve o processo de adsorção é a Isoterma de Freundlich indicando adsorção em multicamadas.

Agradecimentos

Ao CNPq pela bolsa de iniciação científica e à FAPEG pelo apoio financeiro.

Referências

GABRIEL, J. S.; JU, Y. Y. ; PICOLA, I.P.D.; TIERA, M. J.; TIERA, V. A. O. Síntese e Caracterização de Derivados de Quitosana para Complexação de Metais Pesados. In: XXI Congresso de Iniciação Científica da UNESP, 2009, São José do Rio Preto. XXI Congresso de IniciaçãoCientífica da UNESP, 2009.
KURITA, K.; KOYAMA, Y.; TANAGUCHI, A studies on chitin.IX crosslinking of water-soluble chitin and evaluation of the products as adsorbents for cupric ion .Journal of Applied Polymer Science, v.31, p.1169-1176, 1986.
GE, H-C.;LUO, D-K.; Preparation of carboxymethyl chitosan in aqueous solution nunder microwave irradiation; Carbohydrate Research, v.340, p.1351–1356, 2005.
FRANCISCHETTI, J. Remoção de metais pesados em efluentes líquidos através dafiltração adsortiva. 2004. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química). UniversidadeFederal de Santa Catarina, Florianópolis, SC.
FRANCO, A. P. Caracterização estrutural e adsorção de íons metálicos porcarboximetilcelulose e quitosana in natura e impregnada com zeólita. 2009. Tese(Doutorado em Química). Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR.