Efeito do pH na adsorção de íons de cobre (II) e chumbo (II) por Lauroil Quitosana

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Físico-Química

Autores

Vieira, C. (UEG) ; Signini, R. (UEG)

Resumo

Foi realizado a síntese entre a quitosana e cloreto de lauroíla para obter o Lauroil Quitosana a qual foi utilizado para o estudo da influência do pH na adsorção de íons de cobre (II) e chumbo (II). A faixa de pH estudada foi de 1,0 a 14,0, porém observou que em pH menor que 4,5 o adsorvente se dissolve e em pH maior que 6,0 ocorre a precipitação dos hidróxidos dos respectivos íons metálicos. Observa-se que para os íons de cobre (II) a melhor adsorção ocorreu em pH 5,5, com uma remoção de 73% do íon metálico. Já para os íons de chumbo (II) o melhor pH ocorreu em pH 6,0 com uma remoção de 71%. Em ambos os casos observa-se que o pH influência no processo de adsorção e que a remoção dos íons metálicos é boa.

Palavras chaves

Lauroil Quitosana; pH; adsorção

Introdução

A contaminação da água por metais tóxicos tem sido um grande problema para o meio ambiente, uma vez que eles são muito tóxicos e não-biodegradáveis, mesmo em pequenas concentrações(RAPSOMANIKIS, CRAIG,1991). O processo de adsorção têm sido uma das opções que pode ser usada no tratamento de águas e efluentes. Entretanto, o alto custo dos materiais encontrados comercialmente (resinas de troca iônica, resinas quelantes e carvão ativado) pode inviabilizar o seu largo emprego industrial (COSTA, SCHNEIDER, RUBIO, 2000). Uma alternativa eficaz e de baixo custo são os materiais de origem biológica, chamados de bioadsorventes. Dentre esses materiais biológicos, pode-se destacar a quitosana e seus derivados como um efetivo adsorvente de íons metálicos. Quitosana e derivados apresentam a capacidade de interagir com diferentes substâncias, tais como lipídeos, proteínas, corantes, íons metálicos, herbicidas e pesticidas, o que indica potenciais aplicações voltadas para a concentração, recuperação, análise e separação dessas substâncias bem como para a descontaminação de efluentes industriais. De fato, a capacidade da quitosana e de seus derivados em formar complexos com íons metálicos desperta muito interesse com relação a sua utilização em processos de adsorção (NGAH, TEONG, HANAFIAH, 2011). A adsorção é um processo físico-químico, na qual consiste em adsorver os íons metálicos nas superfícies de sólidos, sendo uma maneira pratica e de baixo custo(KAVITHA, KEERTHI, MANI, 2011), se tornando viável às indústrias. A quitosana e seus derivados possuem grupos aminos(-NH2) e hidroxilas(-OH) que são locais de coordenação na adsorção (WAN et al., 2010), de forma que podem ser usados para adsorção se íons metálicos. Neste trabalho, foi realizado a síntese da quitosana com cloreto de lauroíla para obter Lauroil Quitosana a qual foi utilizado em estudos de adsorção de íons cobre(II) e chumbo(II) verificando o efeito do pH na remoção destes íons.

Material e métodos

Obtenção do Lauroil Quitosana: Para obtenção do Lauroil Quitosana foram suspensos quitosana em solução de ácido acético 1% (V/V), sendo deixada esta suspensão sob agitação por 18 horas. Posteriormente foi ajustado o pH com hidróxido de sódio para atingir pH 7,0, após foi adicionado lentamente cloreto de lauroíla e este ficou com agitação por 6 horas. Ao término da reação foi adicionado etanol até a precipitação completa. O gel expandido (precipitado) foi filtrado e lavado abundantemente com etanol absoluto e seco a temperatura ambiente. Para purificar as amostras foi utilizado o sistema Soxhlett, na qual as amostras permaneceram sob refluxo durante 48 horas em metanol, e depois foram secas a temperatura ambiente. Estudo do Efeito do pH no Processo de Adsorção: O efeito do pH no processo de adsorção dos íons de cobre(II) e chumbo(II) foi avaliado em sistemas contendo 25,0 mL de solução do íon metálico com concentração 100 mg/L de Zn(II) e 25 mg do Lauroil quitosana. A faixa de pH estudado foi de 1,0 a 14;0. O pH foi ajustado pela adição de soluções NaOH ou HCl 0,5%. As suspensões foram mantidas em um banho tipo Dubnoff com agitação a 100 rpm e temperatura de 25ºC durante 24 horas. Após esse período as suspensões foram filtradas e realizou medidas em espectrofotômetro de absorção atômica AAnalyst 400 da Perkin Elmer, para verificar a adsorção nos diferentes valores de pH. Este experimento foi realizado em duplicata.

Resultado e discussão

O efeito do pH na adsorção de íons cobre(II) e chumbo(II) em lauroil quitosana foi avaliado e o resultado é mostrado na Figura 1. A faixa de pH estudada foi 1,0 até 14,0, porém em pH abaixo de 4,5 o adsorvente (lauroil quitosana) se dissolveu e acima de pH 6,0 observou a precipitação dos hidróxidos dos respectivos íons metálicos, de forma que ocorreu o comprometimento dos resultados nestes pH. Desta forma, para os estudos de adsorção, a faixa de pH efetivamente estudada foi de 4,5 a 6,0. Na Figura 1(a) é mostrado o estudo do efeito do pH na adsorção dos íons metálicos de cobre(II) em lauroil quitosana. O que observa na Figura 1(a) e que a porcentagem de remoção dos íons cobre(II) pelo lauroil quitosana aumenta com o aumento do pH, sendo em pH 5,5 ocorre o máximo de remoção do íon metálico. Em pH 5,5 a porcentagem de remoção é em torno de 73%. Ao aumentarmos o pH de 5,5 para 6,0 nota-se um decaimento na remoção do íon metálico, sendo que neste pH tem-se o menor valor de porcentagem de remoção, em torno de 70%. Na Figura 1(b) é mostrado o estudo do efeito do pH na adsorção dos íons metálicos de chumbo (II) em lauroil quitosana. Nota-se pela Figura 1(b) que ao aumentarmos o pH de 4,5 para 5,0 ocorre a diminuição da porcentagem de remoção dos íons metálicos de chumbo(II) atingindo o menor valor de porcentagem de remoção em pH 5,0, com remoção em torno 48,5%. Ao aumentarmos o pH de 5,0 para 6,0 observa um aumento na remoção dos íons chumbo (II), atingindo o seu valor máximo em pH 6,0, com remoção de 71%.

Efeito do pH no estudo do íon metálico em lauroil Quitosana (a) íons de cobre (II); (b) íons de chumbo (II).

Conclusões

Pelo estudo do efeito do pH na adsorção dos íons metálicos de cobre(II) e chumbo(II) observa-se que o pH influência na adsorção. Tem-se que para os íons de cobre(II) o melhor pH foi 5,5 e para os íons de chumbo(II) o melhor pH foi 6,0.

Agradecimentos

CAPES

Referências

COSTA, C. A.; SCHNEIDER, I. A.; RUBIO, J. Plantas aquáticas secas: uma alternativa moderna para remoção de metais pesados de efluentes industriais. remoção de metais pesados de efluentes industriais. Engenharia Sanitária e Ambiental, v.5, n.1/2, p.19-24, 2000.

KAVITHA, K.; T.S.KEERTHI. T.S.; MANI, T.T. Chitosanpolymerused as carrier in variouspharmaceuticalformulations: Briefreview. International Journal appliedbiologyandpharmaceuticaltechnology. v.2 , p. 249-258, 2011.

NGAH, W.S.; TEONG, L.C.; HANAFIAH, M.A.K.M. Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review, Carbohydrate Polymers, v.83, p.1446-1456, 2011.

RAPSOMANIKIS,S.; CRAIG,P.J. Speciation of mercury and methylmercury compounds in aqueous samples by chromatography-atomic absorption spectrometry after ethylation with sodium tetraethylborate, Analytica Chimica Acta v.28,p.563-567, 1991.

WAN, M. W.; KAN, C.C., ROGEL ,B.D.; DALIDA, M.L.P. Adsorption of copper (II) and lead (II) ions from aqueous solution on chitosan-coat, CarbohydratePolymers. v. 80, p. 891–899, 2010.