Remoção de Corantes Têxteis por Adsorção em Hidróxido Duplo Lamelar Mg/Al

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Iniciação Científica

Autores

Lemes, L. (UEG) ; Rosseto, R. (UEG)

Resumo

A indústria têxtil, principal segmento de corantes, é responsável por um grande consumo de água, gerando enormes volumes de efluente. A técnica de adsorção destaca-se como uma metodologia viável para o tratamento de águas contaminadas, e os hidróxidos duplos lamelares (HDL) são adsorventes em potencial para a remoção de corantes em solução aquosa. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de remoção dos corantes alaranjado de metila, vermelho Congo e índigo carmim através do HDL Mg/Al. Os ensaios de remoção da mistura dos corantes ou de cada corante separadamente, indicaram que independente das massas molares e/ou cargas dos compostos, a capacidade adsortiva do HDL foi de aproximadamente 100 mg g-1 (corante/HDL) ao atingir o tempo de equilíbrio após 4 h.

Palavras chaves

Argilas aniônicas; Adsorção; Corantes

Introdução

As águas residuais contaminadas por corantes têxteis são procedentes de inúmeros banhos de coloração que os tecidos são submetidos (CRINI et al., 2006), e mesmo quando os corantes são descartados em baixas concentrações, inferiores a 1 mg L-1, podem ser indesejados, uma vez que por terem alta absortividade, impedem a penetração de luz nos efluentes, impactando de forma negativa ecossistemas aquáticos. Além do mais, os corantes ou derivados podem exibir alta toxicidade, tornando-se um sério problema de saúde pública (RSC, 2009). Estima-se que a indústria têxtil consuma mundialmente quantidades superiores a um milhão de toneladas ao ano, sendo que ao menos 30% dos corantes se perdem durante as etapas de produção e aplicação (CARMEN, 2012). Inúmeras metodologias que visam o tratamento de efluentes contaminados por corantes recebem grande atenção, destacando-se sistemas que empregam sedimentação por coagulação, adsorção, biorremediação e fotocatálise. Entretanto, há limitações associadas a cada método, como por exemplo, altos custos operacionais, formação de grandes quantidades de lodos e rejeitos, baixa eficiência de remoção para grandes volumes e concentrações, entre outras (MARTÍNEZ-HUTILE e BRILLAS, 2009). Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) aparecem como uma alternativa interessante para a remoção de corantes em águas contaminadas (MONASH e PUGAZHENTHI, 2014), uma vez que os HDL exibem alta capacidade de incorporar espécies na região interlamelar, são obtidos por rotas químicas triviais de baixo custo, e em muitos casos são regenerados facilmente por calcinação e/ou troca iônica. Inúmeros trabalhos descrevem a adsorção de corantes, e conhecer os fatores que influenciam a capacidade adsortiva dos HDL é objeto de estudos (BHATT et al., 2012).

Material e métodos

O HDL Mg/Al (razão molar 3:1) foi sintetizado pelo método de coprecipitação (KHAN et al., 2009). Uma solução aquosa de 0,045 mol de Na2CO3 e 0,084 mol de NaOH em 100 mL de água foi adicionada vagarosamente a 0,042 mol de Mg(NO3)2.6H2O e 0,014 mol de Al(NO3)3.9H2O em 100 mL de água. O meio reacional foi aquecido a 80° C por 24 h, filtrado à pressão reduzida, lavado com água (500 mL) e seco a 110°C por 2 h. O sólido obtido foi calcinado a 500°C por 2 h. As cinéticas de adsorção foram realizadas a partir de 100 mL de soluções aquosas a 120 mg L-1 dos corantes alaranjado de metila (AM), vermelho Congo (VC) e índigo carmin (IC) na presença de 100 mg do HDL. Uma solução contendo concentração total igual a 120 mg L-1 (40 mg de cada corante) foi preparada, sendo realizada a cinética da mistura dos corantes nas mesmas condições anteriormente citadas. As cinéticas de remoção dos corantes foram acompanhadas por espectroscopia eletrônica na região do Ultravioleta/visível entre 200 e 800 nm no espectrofotômetro Lambda 25 Perkin, utilizando uma cubeta de quartzo, no laboratório de Análise Instrumental do CCET/UEG.

Resultado e discussão

Os máximos de absorção para AM, VC e IC (figura 1) estão centrados em 464, 498 e 610 nm, respectivamente, porém a mistura dos três compostos resultou em um máximo em 470 nm, o que pode ser devido à formação de complexos entre os corantes (DARUWALLA, 1974). As cinéticas de adsorção estão compiladas a seguir (Quadro 1). As capacidades adsortivas para AM e IC (112,6 e 117,6 mg g-1, respectivamente) foram ligeiramente superiores quando comparadas ao VC (95,1 mg g-1) no tempo de 4h, entretanto bastante próxima para a mistura dos corantes AM/VC/IC (115,0 mg g-1). A partir dos resultados obtidos, constata- se que independente do tamanho e da carga de cada composto, a remoção dos corantes seguem o mesmo perfil. Estudos exploratórios de difração de raios X e análise termogravimétrica indicam que a interação entre o HDL Mg/Al e os corantes ocorre majoritariamente na superfície da matriz inorgânica.

Corantes utilizados no trabalho.


Cinética de adsorção dos corantes AM, VC, IC e da mistura AM/VC/IC na presença de HDL Mg/Al.

Conclusões

Independente das cargas e massas molares de AM, VC e IC, as remoções dos corantes exibiram o mesmo perfil frente ao HDL Mg/Al (3:1). Os resultados apresentados contribuem na compreensão dos mecanismos para a remoção de compostos em solução, podendo auxiliar no planejamento de HDL mais eficientes.

Agradecimentos

À Universidade Estadual de Goiás pelo Programa de Bolsa de Incentivo à Pesquisa e Produção Científica (PROBIP-UEG).

Referências

BHATT, A. S.; SAKARIA, P. L.; VASUDEVAN, M.; PAWAR, R. R.; SUDHEESH, N.; BAJAJ, H. C.; MODY, H. M. 2012. Adsorption of an anionic dye from aqueous medium by organoclays: equilibrium modeling, kinetic and thermodynamic exploration. RSC Advances 2: 8663–8671.
CARMEN, Z.; DANIELA, S. Em Organic pollutants ten years after the Stockholm convention - Environmental and analytical update; PUZYN, T ., ed.; Intech Europe, 2012.
CRINI, G. 2006. Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: A review. Bioresource Technology 97: 1061–1085.
DARUWALLA, E. H. The Chemistry of synthetic dyes. Chapter III-Physical Chemistry – State of Dye in Dyebath and in substrate, 1974.
KHAN, A.; RAGAVAN, A.; FONG, B.; MARKLAND, C.; O´BRIEN, M.; DUNBAR, T.G.; WILLIAMS, G.R.; O’HARE, D. 2009. 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 48: 10196–10205
MONASH, P.; PUGAZHENTHI, G. 2014. Utilization of calcined Ni-Al layered double hydroxide (LDH) as an Adsorbent for removal of methyl orange dye from aqueous solution. Environmental Progress and Sustainable Energy 33: 154-159.
RSC. Royal Society of Chemistry. 2009. New solution for dye wastewater pollution. Disponível em: <http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/July/08070901.asp>, acesso em: Agosto/2015.