Remoção de Nitrofenol por Hidróxidos Duplos Lamelares

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Iniciação Científica

Autores

Soares Abrenhosa, R. (UEG) ; Alves Wanderley, L. (UEG) ; de Andrade Ribeiro, C. (UEG) ; Pinheiro Rosseto, L. (UniEvangélica/GO) ; Rosseto, R. (UEG)

Resumo

Os nitrofenóis e derivados são matérias-primas de grande importância em diversos segmentos industriais, podendo ser extremamente tóxicos para a saúde humana, fauna e flora em geral. A remoção de nitrofenóis de soluções aquosas por adsorção é uma técnica amplamente utilizada, e o emprego de hidróxidos duplos lamelares (HDL) como adsorventes tem se mostrado promissor. O presente trabalho teve como objetivo a preparação de HDL derivados de Mg/Al, Mg/Fe e Zn/Al (3:1) para a remoção do ácido 3,5- dinitrosalicílico (DNS) em solução aquosa, avaliando também a capacidade de regeneração destes HDL. Os resultados indicam que o HDL-Zn/Al exibiu acentuada taxa de remoção para o DNS, atingindo o equilíbrio mais rapidamente que os demais HDL, além de exibir boa capacidade de regeneração (até 3 ciclos).

Palavras chaves

Argilas aniônicas; Compostos nitroaromáticos; Adsorção

Introdução

Os nitrofenóis são amplamente utilizados na composição de pesticidas, explosivos, solventes e intermediários em sínteses químicas. Nitrofenóis e os seus produtos de degradação são potencialmente tóxicos, oferecendo grandes riscos à saúde humana, fauna e flora, uma vez que a degradação destes compostos é relativamente lenta no meio ambiente (SATCHANSKA et al, p.514-521, 2015). Dentre os processos para o tratamento de águas na remoção de compostos fenólicos, destacam-se os processos biológicos, eletroquímicos, fotocatálise, osmose reversa, entre outros (CRINI, p. 1061-1085, 2006), entretanto em muitos casos são dispendiosos com altos custos e limitações. Por outro lado, a técnica por adsorção é amplamente utilizada devido à sua acentuada eficiência de remoção, e entre os principais adsorventes destacam-se o carvão ativado, as zeólitas e os materiais poliméricos. Neste contexto, os hidróxidos duplos lamelares (HDL) aparecem como uma alternativa interessante na remoção de contaminantes em águas e efluentes, tais como corantes, agroquímicos, nitratos, fosfatos, entre outros (KHAN et al, p. 10196-10205, 2009). Os HDL, também conhecidos como argilas aniônicas lamelares, 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 (WANG e O’HARE, p. 4124-4155, 2012). As altas capacidades adsortivas e de troca iônica dos HDL são atribuídas às estruturas bidimensionais de poros flexíveis dos HDL (KHAN et al, p. 10196-10205, 2009).

Material e métodos

Os HDL foram sintetizados através do método de coprecipitação (KHAN et al, p. 1096-10205, 2009). Tipicamente, as preparações seguem o exemplo a seguir: A MgCl2 (0,042 mol) e Al(NO3)3 (0,014 mol) em 150 mL de água deionizada à temperatura ambiente foi adicionada gota-a-gota uma solução de Na2CO3 (0,045 mol) e NaOH (0,08 mol) em 50 mL de água deionizada. O pH do meio reacional foi ajustado em 10, e posteriormente, o sistema foi colocado sob aquecimento a 80ºC por 18 h. O sólido foi separado por centrifugação, lavado com água (5 x 100 mL), seco a 100ºC por 20 h, e calcinado a 500ºC por 2 h para se obter um sólido (HDL- Mg/Al). Os HDL-Mg/Fe e HDL-Zn/Al foram preparados de forma análoga. Os HDL preparados foram caracterizados por espectroscopia vibracional no infravermelho por refletância atenuada (ATR) com o auxílio do espectrofotômetro Perkin Elmer Frontier e difratometria de Raios X (DRX) através do difratômetro SHIMADZU XRD 6000. As remoções do ácido 3,5- dinitrosalicílico (DNS) foram realizadas a partir de 100 mL de uma solução aquosa do nitrofenol a 25 mg L-1 na presença de 20 mg do HDL calcinado. As cinéticas de remoção foram realizadas em triplicata, monitorando a evolução da banda na região de 350 nm característica do DNS, através do espectrofotômetro Perkin Elmer Lambda 25. As regenerações dos HDL foram realizadas após a saturação dos HDL em solução de DNS a 100 mg L-1 e posterior calcinação a 400ºC por 2 h.

Resultado e discussão

Os ensaios para a remoção do nitrofenol com HDL-Mg/Al, HDL-Mg/Fe e HDL-Zn/Al foram monitorados por UV-vis através da eliminação da banda a 350 nm atribuída ao DNS (Quadro 1). Claramente constata-se que os HDL- Mg/Al e HDL-Zn/Al exibiram acentuadas taxas de remoção do DNS da solução, superiores a 93%, com capacidades adsortivas de 116 e 125 mg g-1, respectivamente. Entretanto o equilíbrio para HDL- Zn/Al foi alcançado em aproximadamente em 2 h, bem mais rapidamente quando comparado ao HDL-Mg/Al. Nas condições utilizadas, o HDL-Mg/Fe exibiu reduzida taxa de remoção para o DNS, inferior a 20%. Nos ensaios de regeneração, novamente o HDL-Zn/Al exibiu os melhores resultados para a remoção do DNS, tendo resultados satisfatórios até o terceiro ciclo de regeneração. Dados de DRX mostraram que os picos basais característicos de estruturas lamelares do tipo (003) e (006) em 2 theta igual a 11,7º e 23,5º, respectivamente, foram preservados no HDL-Zn/Al, diferentemente aos demais HDL estudados.

Abs inicial em 350 nm do DNS a 25 mg L-1: 1,16. n.r.: ensaio não realizado.

Conclusões

A remoção quantitativa de DNS pelo HDL-Zn/Al, associada ao rápido equilíbrio de adsorção e possibilidade de regeneração da estrutura lamelar do material, abrem perspectivas interessantes no estudo e aplicação deste HDL no tratamento de águas contaminadas com nitrofenóis e derivados.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Universidade Estadual de Goiás pelo Programa de Bolsa de Incentivo à Pesquisa e Produção Científica (PROBIP/UEG) e a Coordenadoria Cent

Referências

CRINI, G. Non-conventional Low-cost Adsorbents for dye Removal: A Review. Bioresource Technology, 97, 1061-1085, 2006.
KHAN, A.; RAGAVAN, A.; FONG, B.; 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 Chemical Research, 48, 10196-10205, 2009.
SATCHANSKA, G.; TOPALOV, Y.; DIMKOV, R.; GROUDEVA, V.; PETROV, P.; TSVETANOV, C.; SELENSKA-POBELL, S.; GOLOVINSKY, E. Phenol Degradation by Environmental Bacteria Entrapped in Cryogels. Biotechnology and Biotechnological Equipment, 29, 514-521, 2015.
WANG, Q.; O’HARE, D. Recent Advances in the Synthesis and Application of Layered Double Hydroxide (LDH) Nanosheets. Chemical Reviews, 112, 4124-4155, 2012.