ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Iniciação Científica
Autores
Menezes Leão, A. (UFPA) ; das Graças Fernandes Dantas, K. (UFPA) ; Helena Tavares Pinheiro, M. (UFPA)
Resumo
Neste estudo, avaliou-se a capacidade de remoção dos íons Cu(II) e Zn(II), de uma solução aquosa, pelo pó da folha da mangueira (Mangífera indica L.), em sistema de batelada. Foram obtidos dados experimentais do estudo cinético e do equilíbrio de biossorção, para os sistemas monocomponentes. Os testes cinéticos mostraram que o tempo de equilíbrio foi de 1 e 6 h, para os íons Cu(II) e Zn(II), respectivamente. No intervalo de concentração 20 a 150 mg L-1 empregados, o modelo de isoterma de Langmuir foi o que melhor descreveu os dados experimentais de equilíbrio, com valores da capacidade máxima de biossorção de 9,43 mg g-1 para o Cu(II) e 14,28 mg g-1para o Zn(II).
Palavras chaves
Adsorção; Isotermas; Metais tóxicos
Introdução
Umas das principais atividades no Norte do país é a extração de minérios, que trás consigo grandes benefícios econômicos, mas o aumento da exposição do indivíduo a rejeitos tóxicos colocam em risco a saúde e a qualidade de vida da população. Com relação a esses malefícios originários dessas atividades de mineração têm mobilizado a comunidade científica da região, para buscar estudos para os efeitos nocivos de diferentes metais pesados aos quais certas populações estão expostas [1].O desenvolvimento de tecnologias adequadas para tratamento de efluentes residuais tem sido objeto de grande interesse devido ao aumento da conscientização e rigidez das regulamentações ambientais. As folhas secas de mangueira (Mangífera indica L.) são desfolhadas naturalmente, praticamente durante o ano inteiro, e a maioria das vezes as folhas são desperdiçadas e gerando uma quantidade enorme de resíduo. Uma alternativa é o aproveitamento destas folhas de mangueira para uso em processos de biossorçãopodendo proporcionar um destino para essa biomassa residual abundante eminimizaro impacto ambiental. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial do pó da folha da mangueira como biossorvente de baixo custo na remoção dos íons Cu(II) e Zn(II) em solução aquosa. Para tanto, foram realizados testes cinéticos e de equilíbrio em sistema de batelada e monocomponente com temperatura, agitação e pHcontrolados. Para descrever a cinética de biossorção foram utilizados os modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem, enquanto que, para descrever os dados de equilíbrio de biossorção, foram utilizados os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich.
Material e métodos
Teste cinético Utilizando-se das melhores condições de biossorção, obtidas em estudos anteriores, 100 mg do pó da folha da mangueira foram adicionados a 20 mL deuma solução sintética monoelementar dos íons Cu(II) e Zn(II) na concentração inicial de 80 mg L-1, em tubos de centrífuga graduados. A mistura foi mantida sob agitação constante a 250 rpm, pH 5etemperatura ambiente.Em intervalos pré- definidos foram retiradas amostras, as quais foram filtradas e a concentração de cada íon metálico foi analisadapor FAAS. Teste de equilíbrio Nesse ensaio, 100 mg do pó da folha da mangueira foram adicionados a 20 mL deuma solução sintética monoelementar dos íons Cu(II) e Zn(II)foram avaliadas concentrações variando de 20 mg L-1 a 150 mg L-1. Os testes foram realizados em pH 5, sob agitação constante de 250 rpm por 1h para o íon Cu(II) e 6h para o íon Zn(II). Com os dados obtidos foram elaboradas as isotermas de adsorção. Os ensaios foram realizados em triplicata, as misturas foram filtradas em papel de filtro qualitativo e as concentrações remanescentes dos íons Cu(II) e Zn(II) na solução foram determinadas por FAAS. O percentual de remoção foi calculado pela equação 1. %Remoção=(Ci - Ce)/Ci*100 onde Ci e Ceq(mg L-1) são, respectivamente, as concentrações inicial e de equilíbrio dos íons estudados. O cálculo da capacidade de biossorção do biossorventeqe(mg do metal/g de biomassa), foi efetuado a partir da diferença entre as concentrações Ci e Ce e com base nos valores das massas e dos volumes usado na preparação das suspensões aquosas, empregando a equação 2. qe=(ci - Ce)/m(g)*V
Resultado e discussão
Cinética de biossorção
Os resultados dos testes cinéticos da biossorção dos íons Cu(II) e Zn(II),
pela biomassa do pó da folha da mangueira, para o íon Cu(II) mostram que no
intervalo de tempo de 3 a 12 horas os percentuais de remoção são quase que
constante. Embora tenha apresentado a maior porcentagem de remoção em 24 h,
optou-se por fixar em 1 hora o tempo de contato para os ensaios posteriores
visando a otimização do processo. Observa-se que a biossorção do íon Zn (II)
pelo pó da folha da mangueira é crescente com o tempo e o equilíbrio é
alcançado em torno de 6 horas de contato da solução de Zn (II) com o
biossorvente. Para ensaios posteriores, o tempo de contato do biossorvente com
a solução de zinco foi fixado em 6 horas. Os modelos cinéticos mais usados na
biossorção são o de pseudo-primeiraordem e o pseudo-segunda ordem, O modelo de
pseudo segunda-ordem foi o que melhor representou os dados experimentais da
cinética de biossorção dos íons Cu(II) e Zn(II) a pH 5. Na Tabela 1, são
apresentados os valores dos parâmetros, para cada íon, obtidos a partir de um
ajuste de modelo aos dados experimentais da cinética de biossorção.
Equilíbrio de biossorção
Os dados experimentais de equilíbrio, para os sistemas monocomponen¬tes, foram
obtidos nas seguintes condições: pH 5, velocidade de agitação de 250 rpm, o
tempo de 1 e 6 h, para os íons Cu(II) e Zn(II), respectivamente.Na análise dos
dados experimentais, foram utilizadas as isotermas de Langmuir e Freundlich,
por serem as mais empregadas em processos de biossorção utilizando-se biomassa
residual. O modelo de Langmuir foi o que se ajustou melhor aos dados de
equilíbrio de biossorção, de acordo com os coeficientes de correlação, do
Cu(II) e Zn(II) Langmuir (R² = 0,9940 e R2 = 0,9100), respectivamente.
Conclusões
A partir dos resultados obtidos,no teste cinético pôde-se concluir que a biossorção ocorre rapidamente, atingindo o equilíbrio em torno de 1 h e 6 hpara os íons Cu(II) e Zn(II), respectivamente, e que o modelo cinético de pseudo- segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Com relação ao estudo de equilíbrio, pôde-se concluir que o pH 5 é o melhor valor para o sistema de biossorção, em batelada, dos íons metálicos avaliados, sendo que a isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos dados experimentais.
Agradecimentos
A PROPESP/UFPa pela concessão da bolsa de IC(PIBIC-AF) á VALE pelos recursos financeiros e à doutoranda Bianca Alves pelo auxílio nas análises.
Referências
1. CASARA, M. Mineração predatória na Amazônia Brasileira – Cinco décadas de irresponsabilidade social e ambiental no estado do Amapá. Observatório Social, maio, 2003. Florianópolis, Santa Catarina. 2003
2. CHAVES, T. F. et al. Uso da cinza da casca do arroz (CCA) obtida da geração de energia térmica como adsorvente de Zn(II) em soluções aquosas. Química Nova. São Paulo, v. 32, n. 6, p. 1378-1383, 2009.
3. SOUZA, F. W. et al. Uso da casca de coco verde como adsorvente na remoção de metais tóxicos. Química Nova. São Paulo, v. 30, n. 5, p. 1153-1157, 2007.
4. HO, Y. S. Removal of copper ions from aqueous solution by tree fern. Water Research. v. 37, n.10, p. 2323-2330, 2003.
5. COSTA da, O. F.; SILVA, L. da R.; LEMOS, V. P.; FERNANDES, K. das G.; PINHEIRO, M. H. T. Estudo do pó do caroço de açaí na remoção do íon Zn2+ em meio aquoso. In: Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 37, 2014, Natal. Anais ...Natal, 2014, AMB-84.
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