Adsorção de Cd(II) utilizando o fruto do Barú (Dipteryx alata), como material adsorvente

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Analítica

Autores

Sales, C.S. (UEG-CCET) ; Araújo, C.S.T. (UEG-CCET) ; Melo, D. (UFG) ; Coelho, N.M.M. (UFU) ; Rezende, H.C. (UFU)

Resumo

Desde o inicio da revolução industrial o homem faz-se o uso crescente dos recursos naturais. A água é um dos bens mais utilizado pela humanidade e tem sido utilizada de forma desordenada, além disto, temos a contaminação de metais tóxicos que têm sido eliminados nos cursos d'água. Dentro deste contexto almejou-se analisar as potencialidades do fruto do Baru (Dipteryx alata) na remoção de íons Cd(II), utilizando-se do espectrômetro de absorção atômica com Chama. Observamos que a remoção dos íons Cd(II) utilizando cascas e polpas trituradas de baru mostraram-se favorável dentro das condições e faixas determinadas. Assim, o material utilizado apresentou potencialidade na remoção dos íons metálicos, sendo uma alternativa promissora na remediação de águas contaminadas.

Palavras chaves

Adsorção; Baru; Cádmio

Introdução

O crescente aumento da demanda de bens duráveis e não duráveis associados ao crescimento populacional do planeta levam à necessidade de um desenvolvimento industrial, e como consequência, os impactos ambientais (MARTINS et al, 2013). Diversos compostos mesmo em baixas concentrações podem contaminar o ambiente aquático entre eles os íons metálicos. O cádmio é um metal de transição tóxico que naturalmente ocorre em conjunto com os minérios de zinco, chumbo e cobre (FILIPIČ, 2012). O Barueiro (Dipteryx alata) é uma leguminosa arbórea, que segundo Lima et al.,(2007), pertence à divisão Magnoliophyta (Angiospermae), de classe Mangnoliopdida(Dicotiledonae), da ordem Rosales e da família Leguminoseae Papilionoideae, encontrada no bioma cerrado (NEPOMUCENO, 2006). Técnicas convencionais tais como filtração por membrana, troca iônica, tratamento eletroquímico (XIAO et al, 2012) entre outras tem sido utilizadas para a remoção de íons metálicos em água (CHEN et al, 2012). Entretanto esses métodos demandam de alto capital, custos operacionais e baixa eficiência (GOOGERDCHIAN et al, 2012). Neste contexto, metodologias alternativas de remediação química de ambientes contaminados têm sido investigadas, especialmente aquelas que utilizam processos adsortivos. O fenômeno de adsorção é atualmente definido como o enriquecimento de um ou mais componentes em uma região interfacial devido ao não balanceamento de forças (GREGG; SING, 1962). Desta forma, materiais naturais com capacidade de remoção através da adsorção têm sido investigados na busca da remoção destes íons metálicos. Neste contexto, o presente trabalho propõe avaliar as potencialidades das cascas e polpas trituradas do Baru (Dipteryx alata) na adsorção de íons Cd(II) e determinar a capacidade máxima adsortiva (CMA).

Material e métodos

Os frutos do Barú foram obtidos no pátio da UEG- CCET, Anápolis-GO. As cascas foram separadas das sementes, lavadas, secas em estufa com circulação de ar modelo MA-035 (Marconi, Piracicaba, SP) e trituradas em moinho de facas TE-650 (Tecnal, Piracicaba, SPl). A granulometria foi definida em peneiras Tyler (Bertel - Ind. Metalalúrgica Ltda , Caieiras, SP) com tamanhos de partículas de 100 a 115 mesh. Todas as soluções utilizadas foram de grau analítico. Foram preparadas soluções individuais de Cd(II) através de diluições sucessivas a partir da solução padrão de grau analítico com concentração 1000 mg/L (Dinâmica Química Contemporânea Ltda, Diadema-SP). As vidrarias foram limpas, em solução de ácido nítrico (HNO3) a 10 % por um período de 24 horas, enxaguadas com água destilada e secas à temperatura ambiente. Para a otimização do sistema, foi estudado as variáveis pH da solução, tempo de agitação (minutos) e massa do adsorvente (mg). O ajuste do pH das soluções foi realizado utilizando Potenciômetro Microprocessado 0400- MT (Quimis®, Diadema, SP), com soluções de Hidróxido de sódio NaOH e ácido nítrico HNO3 (Dinâmica, Diadema-SP) ambas de concentração 0,3 mol/L. A fim de se obter a Capacidade Máxima Adsortiva (CMA), foram construídas isotermas de adsorção aplicadas aos modelos de Langmuir e Freundlich. Na construção das isotermas foram utilizados 25 mg do adsorvente, com granulometria entre 100 ≤ G ≤ 115 mesh, ao qual foram levados a um Agitador Magnético Shaker TE- 42 (Tecnal, Piracicaba, SP) à temperatura ambiente, com 15 mL de solução de Cd(II), em concentrações variando de 5 a 70 mg/L, em pH 7,0 e tempo de agitação de 20 minutos.

Resultado e discussão

As condições ótimas de trabalho foram definidas através do método multivariado com a construção do gráfico de Pareto. O pH e massa foram as variáveis mais significativa no procedimento de adsorção, especialmente pH. Maiores porcentagem de remoção foram sendo observadas quando a massa foi elevada, e nos experimentos em que as variável massa e pH estavam no nível máximo. A Capacidade Máxima Adsortiva (CMA) das cascas e polpas do Baru trituradas para os íons Cd(II) foi observada através da construção de isotermas de adsorção, aplicado aos modelos de Langmuir e Freunndlich na qual foi possível verificar graficamente a quantidade máxima de adsorbato (mg) que pôde ser adsorvida por uma determinada massa de adsorvente (mg). Utilizando de diferentes concentrações possibilitou observar a capacidade máxima de remoção dos íons Cd(II). Assim, para a adsorção de Cd(II) foi encontrada a capacidade máxima de adsorção igual a 5,10 mg/g.A remoção de metal Cd(II) utilizando cascas e polpa trituradas de Baru mostrou que a adsorção foi um processo completamente favorável nas condições e faixas de concentração estudadas. Nas figuras 1 e 2 estão os dados experimentais de adsorção de Cd(II) sobre cascas e polpas trituradas de baru, descritos pelas isotermas de Langmuir e Freundlich conforme suas linearização. Observa-se pelo o estudo das isotermas de adsorção, que os dados experimentais para a adsorção de íons Cd(II) utilizando cascas e polpas de Baru (Dipteryx alata), proporcionaram bons ajustes para os dois modelos de isotermas, porém o coeficiente de correlação para o modelo de Freundlich foi ligeiramente superior ao modelo de Langmuir.É razoável supor que o comportamento da adsorção de Cd(II) no adsorvente é limitada a uma multicamada, e não prevê a saturação da superfície (ALVES, 2013).

Linearização da isoterma segundo Langmuir


Linearização da isoterma segundo Freundlich

Conclusões

Os estudos relacionados ao processo de otimização da adsorção do Baru (Dipteryx alata) mostraram que o pH da solução com o respectivo adsorvente, influencia significativamente na eficiência da remoção. Assim, obteve-se uma remoção de aproximadamente 70,3% do metal Cd(II) da solução aquosa. De acordo com os dados experimentais na construção das isotermas de adsorção, pode-se concluir que o processo de adsorção foi satisfatoriamente descrito pelos modelos de equação Linearizadas de Langmuir e Freundlich, uma vez que apresentou fatores de correlações respectivamente próximos: 0,9885 e 0,9981.

Agradecimentos

À UEG pela infraestrutura; Ao CNPQ pela bolsa concedida; Ao Programa de Concessão de Bolsa de Incentivo ao Pesquisador (BIP), instituído pela Lei Estadual n.18.332/20

Referências

ALVES, V. N. Desenvolvimento de métodos de extração em fase sólida para especialização de cromo e arsênio empregando sementes de Moringa oleífera como bioadsorvente. Tese de Doutorado. Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia - Minas Gerais. 2013.

CHEN, D., LI, Y., ZHANG, J., LI, W., ZHOU, J., SHAO, L., QIAN, G. Efficient removal of dyes by a novel magnetic Fe3O4/ZnCr-layered double hydroxide adsorbent from heavy metal wastewater. Journal of Hazardous Materials, v. 243, p. 152– 160, 2012.

FILIPIČ, M. Review: Mechanisms of cadmium induced genomic instability. MutationResearch, v. 733, p. 69–77, 2012.

GOOGERDCHIAN, F., MOHEB, A., EMADI, R. Lead sorption properties of nanohydroxyapatite–alginate composite adsorbents. Chemical Engineering Journal, v.200-202, p. 471-479, 2012.

GREGG, S. J.; SING, K. S. W. Adsorption, surface area and porosity. Nova York: Academic Press, v.1, p.61-84, 1962.

LIMA, A.; SILVA, A. M. O.; TRINDADE, R. A.; TORRES, R. P.; MANCINI-FILHO, J. Composição química e compostos bioativos presentes na polpa e na amêndoa do pequi (Caryocar brasiliense, Camb.). Revista Brasileira de Fruticultura, v. 29, p. 695-698, 2007.

MARTINS, A. E.; PEREIRA, M. S.; JORGETTO, A. O.; MARTINES, M. A. U.; SILVA, R. I. V.; SAEKI, M.; CASTRO, G. R. The reactive surface of Castor leaf [Ricinus communis L.] powder as a green adsorbent for the removal of heavy metals from natural river water. Applied Surface Science, v. 276, p. 24–30, 2013.

NEPOMUCENO, D. L. M. G. O extrativismo de baru (Dipteryx alata) em Pirenópolis (GO) e sua sustentabilidade. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Produção Sustentável, Universidade Católica de Goiás, Goiânia - Goiás, 2006.

XIAO, Z. H., ZHANG, R., CHEN, X.Y., LI, X. L., ZHOU, T. F. Magnetically recoverable Ni@carbon nanocomposites: Solid-state synthesis and the application as excellent adsorbents for heavy metal ions. Applied Surface Science, v. 263, p. 795-803, 2012.