ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Ambiental
Autores
da Silva, J.E. (UECE) ; Rodrigues, F.I.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Santiago, L.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Nonato, E.C. (UECE) ; Fernandes Filho, F.E. (UECE) ; Alves, J.D.S. (UECE) ; Pacífico, S.N. (UECE) ; Vieira, A.M. (UECE) ; Ferreira, A.S. (UECE) ; Vieira, D.S. (UECE) ; Sousa Neto, V.O. (UECE)
Resumo
O descarte de resíduos industriais é a principal forma de contaminação dos rios por metais pesados, utilizados pelas indústrias metalúrgicas, de tintas, de cloro e plástico PVC, quando lançados irregularmente nos esgotos e afluentes, contaminam os cursos de água. Entre os principais elementos tóxicos despejados estão o chumbo, cádmio, cobre, cromo e zinco. Nesse trabalho foram realizados experimentos de cinética de adsorção utilizando a casca de coco modificada na remoção de Cu (II). Os resultados sugerem que a casca de coco quimicamente tratada é uma alternativa atraente para ser empregada na remoção de Cu (II).
Palavras chaves
Adsorção; Casca de coco; Cinética
Introdução
Os processos industriais têm contribuído muito para um aumento significativo nas concentrações de íons metálicos nos percursos hídricos, principalmente quando considerado que tais íons podem ser disseminados em toda a cadeia alimentar, causando sérios danos aos seres vivos (JIMENEZ; DAL BOSCO; CARVALHO, 2004). Muitos métodos têm sido propostos para remoção de metais pesados, por exemplo, precipitação, membranas filtrantes e troca iônica. Apesar que os mesmos têm algumas desvantagens relacionadas com o alto custo e impactos ambientais por gerarem resíduos (ERSOZ; UNLU, 2006). Com isso nos últimos anos vem se destacando o processo de adsorção como uma alternativa viável. A adsorção é uma operação de transferência de massa do tipo sólido-fluido na qual se explora a habilidade de certos sólidos em concentrar na sua superfície determinadas substâncias existentes em soluções líquidas ou gasosas, o que permite separá-las dos demais componentes, sendo assim um fenômeno de superfície, ou seja, quanto maior a área superficial do adsorvente mais favorável é a adsorção (RUTHEVEN, 1984 apud SOUSA NETO, 2012). Nesse sentido, o processo de adsorção empregando descartes agrícolas destaca-se como um método alternativo no tratamento de efluentes, pois apresenta um baixo custo, tem grande disponibilidade e eficiência na remoção desses poluentes (DAL PIVA; SANTO; ANDRADE, 2011). A utilização da casca de coco verde como adsorvente no tratamento de efluentes contaminados é uma alternativa viável devido à abundância e o preço acessível desse material, visto que o Brasil está entre os maiores produtores mundiais do fruto (SOUSA, 2007). Esse trabalho teve como objetivo investigar a eficiência de tratamentos químicos realizados na casca de coco verde, para remoção de íons de metais tóxicos.
Material e métodos
A casca de coco verde foi adquirida no município de Aiuaba Ceará. Durante o processo a casca foi exposta ao sol para secagem por 24h, cortada em pequenos pedaços, triturada e peneirada para separação da fração de 60-100 mesh. As frações foram secadas em estufa a 60ºC por 24h (SOUSA NETO, 2012). A casca de coco bruto (CCB) foi tratada com H2SO4 e HCHO 37% de acordo com a adaptação do método de modificação proposta por Noeline; Anirudhan; Manohar, (2005). Em um béquer a mistura foi aquecida a 60ºC por 5h em um agitador magnético Biomixer 78HW-1, com velocidade de 150 rpm (rotações por minuto), a CCP (casca de coco polimerizada) obtida foi filtrada e lavada entre 5 e 8 vezes, em seguida foi secada em estufa a 60ºC por uma noite. A casca de coco mercerizada (BCM) foi modificada com ácido tartárico (CCTA). A amostra BCM foi deixada em contato com uma solução de ácido tartárico (0,1 mol.L-1) sob agitação contínua a 70ºC por 60 min (MARSHALL et al,1999). Os estudos de cinética foram realizados mediante a retirada das amostras do banho de equilíbrio em intervalos de tempo de 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 40 e 50 minutos. A massa do adsorvente empregado foi de 50 mg que ficou em contato com 25 ml de uma solução sintética de Cu(II) com concentração de 500 mg.L-1 em um agitador orbital de marca Quimis Q-228-21, com velocidade de 150 rpm. O residual do metal na solução foi determinado por titulação de complexação empregando uma solução padrão de EDTA.
Resultado e discussão
A partir dos modelos cinético de pseudo primeira e segunda ordem foi obtido
a
constante de velocidade K1 para CCB, CCTA e CCP iguais a 9,2x10-3, 3,4x10-1
e
2,1x10-1min-1, com seus correspondentes valores da função erro (qui-
quadrado)
iguais a 0,46, 1,01, 0,81 respectivamente. Aplicando o modelo de pseudo
segunda
ordem, foi possível calcular a constante de velocidade K2 com valores de
1x10-
2, 2,1x10-2 e 5, 5x10-3 g.mg-1.min-1 respectivamente. Os valores de qui-
quadrado foram iguais a 0,21, 0,11 e 0,16 respectivamente. O modelo de
segunda
ordem possui menor erro experimental por possuírem menores valores da função
erro.
O modelo de Elovich mostrou boa concordância entre os dados teóricos e
experimentais. As amostras CCB, CCTA e CCP apresentaram valores de α (taxa
de
adsorção inicial) em mg.g-1.min-1 iguais a 24,8, 117,2, 30,1 respectivamente
e
β (constante de dessorção) em mg.L-1 iguais a 0,15, 0,14 e 0,19,
respectivamente.
Na figura 1a são representadas curvas de adsorção de Cu(II), em que as
amostras
estudadas atingiu o equilíbrio a partir dos 26 min (CCB), 42 min (CCTA) e 35
min (CCP). A capacidades de adsorção (qm) em mg.g-1 para CCB, CCTA e CCP
foram
iguais a 33,1, 43,9, e 39,4, respectivamente, mostrando que as modificações
trouxeram maior eficiência na adsorção de Cu(II).
A Figura 1b mostra o gráfico obtido com a aplicação do modelo de Boyd. É
possível verificar que o coeficiente linear se aproxima de zero sugerindo
que a
difusão no interior dos poros é a etapa limitante do processo de adsorção,
não
havendo assim a formação de uma película aquosa no tempo inicial de contato,
sendo assim nomeada de difusão intraporo, os valores das etapas de difusão
estão representados na tabela 1.
Conclusões
O estudo de adsorção mostrou que CCTA apresentou um melhor desempenho e que todas as modificações trouxeram um ganho na capacidade de adsorção comparada a amostra CCB. Os parâmetros do modelo de pseudo segunda ordem e de Elovich tiveram boa concordância com os dados experimentais sugerindo uma quimissorção. O estudo de mecanismo aplicando o modelo de Boyd sugere que o processo de adsorção envolve uma difusão intraporo. Os materiais estudados obtiveram boa capacidade de adsorção e podem ser empregados como bioadsorventes alternativos, e de baixo custo, na remoção de Cu(II).
Agradecimentos
Universidade Estadual do Ceará e ao Grupo de Pesquisa em Bioadsorção, Fundação Cearense de apoio ao desenvolvimento científico e tecnológico.
Referências
DAL PIVA, J. A. L.; SANTOS, O.; ANDRADE, C, M, J. Determinação e análise de isotermas de adsorção do corante azul 5G em leito fixo de carvão ativado. Acta Scientiarum. Technology, v. 33, n. 4, p. 435-438, 2011.
ERSOZ, M.; UNLU, N. Adsorption characteristics of heavy metal ions onto a low cost bio polymeric sorbent from aqueous solutions. Journal of Hazardous Materials B136 272–280, 2006.
JIMENEZ, R. S.; DAL BOSCO, S. M.; CARVALHO, W. A. Remoção de metais pesados de efluentes aquosos pela zeólita natural escolecita: Influência da temperatura e do Ph na adsorção em sistemas mono elementares. Quim. Nova, Vol. 27, N. 5, 734-738, 2004.
MARSHALL, W. E.; WARTELLE, L.H; BOLER, D.E; JOHNS, M.M.; TOLES, C.A .Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid. Bio resource Technology, 69, 263, 1999.
NOELINE, B. F.; MANOHAR, D. M.; ANIRUDHAN, T.S Kinetic and equilibrium modelling of lead(II) sorption from water and wastewater by polymerized banana stem in a batch reactor , Separation and Purification Technology. 45,131. 2005.
SOUSA NETO, V. O.; Modificação química da casca do coco bruto (cocos nucífera) para remoção de Cu(II) de efluente sintético e industrial: estudo de isoterma de adsorção, cinética e coluna de leito fixo. Tese: Engenharia Civil-Saneamento Ambiental. Universidade Federal do Ceará, Fortaleza - CE, 2012.
SOUSA, F. W; MOREIRA, S. A.; AOLIVEIRA, A. G.; CAVALCANTE, R. M.; NASCIMENTO, F. R.; ROSA, M. F. Uso da casca de coco verde como adsorvente na remoção de metais tóxicos. Química Nova vol. 30 n. 5 São Paulo Set./Out. 2007.
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