Adsorção de íons metálicos utilizando biossorventes a partir da fibra de bananeira e palha de milho

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

Levandoski, L.E.R.L. (IFG) ; Oliveira, S.B. (IFG) ; Ferreira, M.E.O. (UFG)

Resumo

A poluição dos corpos d’água, devido aos despejos inadequados de efluentes industriais contaminados por metais, é um grande problema atual. O uso da biomassa como material biossorvente surge como tratamento alternativo para remoção de metais neste tipo de efluente. Neste trabalho, estudou-se a eficiência dos biossorventes feitos de palha de milho e fibra de bananeira, com variações de tempo e pH, na adsorção de íons cobre, cromo e zinco. Verificou- se que dentre os biossorventes que foram testados, a fibra de bananeira teve a maior adsorção entre os metais. Contudo, mesmo com uma adsorção superior a 50% em um dos testes, a biomassa não se caracteriza como um biossorvente por não ser capaz de acumular entre 70 e 100 mg de metal por grama de adsorvente.

Palavras chaves

biossorventes; metais ; adsorção

Introdução

Uma das maiores problemáticas do mundo moderno é a contaminação das águas superficiais devido ao descarte inadequado de resíduos provenientes, muitas vezes, de indústrias. Dentre os principais poluentes contidos nestes resíduos, encontram-se os íons metálicos que, em sua maioria, são altamente tóxicos ao meio ambiente e à saúde humana. Os processos baseados na adsorção são vantajosos por serem versáteis e acessíveis, contudo, a viabilidade econômica do processo depende do adsorvente utilizado (MIMURA et al., 2010). No intuito de reduzir custos, fontes alternativas de sorção têm sido pesquisadas, como os biossorventes, os quais são de baixo custo e alta eficiência (NGAH, 2008). A principal vantagem dos biossorventes em relação aos adsorventes sintéticos é que, além de serem abundantes, são de baixo custo, pois são provenientes de resíduos agrícolas (VAGHETTI, 2009). Estes biossorventes são fibrosos, de tal forma que os sítios ativos ficam mais disponíveis para adsorção de espécies químicas de interesse (adsorvato), assim os biossorventes possuem capacidade de adsorção compatível com os adsorventes comerciais (VAGHETTI, 2009). Para que o processo apresente competitividade técnica e econômica, de acordo com Pallu (2006), a biomassa deve ter capacidade de acumulação elevada, da ordem de 70 a 100 mg g^-1. Assim, este trabalho teve como finalidade verificar a eficiência da palha de milho e da fibra de bananeira na remoção de íons metálicos como cobre, cromo e zinco, comuns em efluentes de indústria de galvanoplastia.

Material e métodos

Foram utilizadas como biossorvente palhas de milho comuns e fibras da bananeira 'Nanicão'. O material foi lavado com água destilada, triturado e seco ao ar livre durante 96 horas, a temperatura de 28 ± 2 °C. Duas soluções foram preparadas como efluentes sintéticos: a primeira continha sulfato de cobre II, dicromato de potássio e sulfato de zinco, com concentrações de 34 mg/L, 8 mg/L e 46 mg/L, respectivamente. A segunda solução continha os mesmos íons metálicos com concentrações de 52 mg/L, 7 mg/L e 55 mg/L, respectivamente. As soluções apresentaram pH 4,1. Na segunda solução o pH foi ajustado com solução HNO₃ 1:3 (v/v) até pH 2,1. Para a interação adsorvente/adsorvato usou-se a proporção de 0,5g de biossorvente para cada 100 mL de solução. O conjunto adsorvente/adsorvato foi posto em agitação constante de 100 r.p.m. em um Jar Teste marca Nova Ética modelo 218/3, durante 150 min. A cada 30 min foram retiradas alíquotas de 20mL em cada um dos conjuntos. O procedimento foi o mesmo para solução com pH 2,1. As alíquotas foram então diluídas e a concentração de cobre, cromo e zinco presente nas alíquotas das amostras, retiradas após a interação com os adsorventes, foram analisadas em um espectrômetro de absorção atômica marca Varian modelo SpectrAA 200. Para início das análises foi realizada a calibração do equipamento com soluções padrões de íons cobre, cromo e zinco, com concentrações 5, 10 e 15 mg/L ; 1, 3 e 6 mg/L e 5, 10 e 15 mg/L, respectivamente. Para determinação de Cu²⁺ e Zn²⁺ as amostras foram diluídas a 7,5x v/v. As amostras para determinação de Cr³⁺ foram diluídas a 2,5x v/v. Calculou-se os valores reais das concentrações dos íons metálicos, multiplicando o valor obtido pelos respectivos fatores de diluição.

Resultado e discussão

Na Figura 1 estão representadas as variações das concentrações dos metais após o contato com os biossorventes. Nota-se que em pH 4, com utilização da palha de milho, houve uma redução aproximadamente 31,4% de cobre. Já utilizando-se a fibra de bananeira houve uma queda significativa da concentração após 60 min de contato, reduzindo no total 15,5%. Na aplicação da palha de milho em pH 2 houve uma redução da concentração nos primeiros 30 min, posteriormente não houve variação significativa, totalizando uma adsorção de 7,9% dos íons. Já na adsorção com a fibra de bananeira em pH 2, novamente houve redução nos primeiros 30 min e depois sem variações relevantes, redução final de 18,5%. Portanto, a melhor adsorção em pH 4 foi com a palha de milho, e em pH 2 foi com a fibra de bananeira. A Figura 2 demonstra a variação da concentração de Cr3+ em relação ao tempo, durante a interação com os biossorventes, verifica-se que em nenhum dos casos houve uma variação significativa na concentração de Cr3+, mesmo variando-se o pH. O melhor resultado obtido foi na solução com pH 2, onde foi adsorvido 13,1% de Cr3+ com a fibra de bananeira. Por último, as isotermas mostradas na Figura 3 representam a adsorção de Zn2+. Verifica-se que em pH 4 a palha de milho adsorveu apenas 14,3%, contudo, com fibra de bananeira houve redução significativa de 51,3% do Zn2+ presente na solução nos primeiros 30 min e se manteve relativamente estável no resto do tempo estudado . Em pH 2 não houve grande alteração para nenhum dos biossorventes, sendo adsorvido 17,4% com a palha de milho e 9,4% com a fibra de bananeira. Ao se comparar os melhores resultados (Tabela 1), observa-se que dentre os biossorventes testados com variação de pH, o que apresentou melhores resultados foi a fibra de bananeira em pH 4.

Variação da concentração dos íons metálicos com a aplicação dos biossorventes e alteração de pH.

Conclusões

Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que a palha de milho e as fibras de bananeira naturais não podem ser caracterizadas como uma nova tecnologia de biossorção, pois segundo os requisitos para implementação de um novo biossorvente, já citados anteriormente, a biomassa deve acumular de 70 a 100 mg de metal por grama de biossorvente, e o melhor valor obtido neste trabalho foi de 11,43 mg/g com a fibra de bananeira.

Agradecimentos

Ao Instituto Federal de Goiás, Campus Goiânia.

Referências

MIMURA, A. M. S; VIEIRA, T. V. A; MARTELLI, P.B; GORGULHO, H.F. Aplicação da casca de arroz na adsorção dos íons Cu2+, Al3+, Ni2+ e Zn2+. Química Nova, São Paulo Vol. 33, No. 6, 1279-1284, 2010.

NGAH,W.S. Wan; HANAFIAH, M.A.K.M. Removal of heavy metal ions from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents: A review. Bioresource Technology 99, 3935–3948, 2008

PALLU, A. P. S. Biossorção de cádmio por linhagens de Aspergillussp. Universidade de São Paulo, Piracicaba – São Paulo, 2006.

VAGUETTI, J.C.P. Utilização de biossorventes para remediação de efluentes aquosos contaminados com íons metálicos. Dissertação de doutorado, UFRGS, Junho de 2009. Disponível em <http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/17482/000709030.pdf?sequence=1 >. Acesso em: 10 ago. 2015.