ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Ambiental
Autores
Rodrigues, F.I.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; da Silva, J.E. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Pacífico, S.N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Nonato, E.C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Fernandes Filho, F.E. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Rodrigues, J.T. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Mota, J.G.S.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Ferreira, A.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Santiago, L.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Sousa Neto, V.O. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ)
Resumo
O emprego de bioadsorbentes tem ganhado amplo espaço nas áreas de recuperação de recursos hídricos contaminados pela atividade industrial. O coco (Cocos nucifera) a exemplo desses materiais leva vantagem pela sua grande disponibilidade e baixo custo de aquisição. O estudo de coluna de leito fixo, através de seus parâmetros e modelos permite compreender mais profundamente como isso se dar e se é possível potencializar a capacidade adsortiva. O material usado apresentou uma capacidade experimental de adsorção de 40,46 mg.L-1, em certas condições a eficiência de remoção de metais tóxicos chega a 41,90% com uma porcentagem de saturação de 5,19. A remoção de metais de Cu(II) mostra-se possível, com material de baixo custo, alternativo e reutilizável.
Palavras chaves
Adsorção de Cu(II); Cocos nucifera; coluna de leito fixo
Introdução
Adsorção trata-se de um processo onde uma substância que está presente em uma fase fluida, que chamamos de adsorbato, transfere-se para uma fase sólida chamada adsorbente. Esse processo caracteriza-se por ser de superfície, sendo assim quanto maior a superfície, mais favorável é a adsorção (RUTHVEN, 1984). A adsorção pode ser de natureza química ou física. Atualmente o emprego de bioadsorbentes, materiais derivados de biomassa e com propriedades adsortivas tem ganhado amplo espaço nas áreas de recuperação de recursos hídricos contaminados pelas atividades das indústrias químicas. A bioadsorção resulta das interações eletrostáticas e/ou também da formação de complexos entre os íons metálicos e os grupos funcionais presentes na superfície dos biodsorbentes, por isso a boa capacidade desses materiais em remover diversos metais tóxicos, entre eles Cu(II) (SOUSA NETO, 2012). Desse cenário emerge como promissora fonte de estudo o coco (Cocos nucifera), por seu valor aquisitivo baixo e pela grande quantidade disponível, isso não só no Brasil, mas no mundo inteiro. No Brasil existem cerca de 280 mil hectares cultivados com coqueiro, distribuídos, praticamente, em quase todo o território nacional com produção equivalente a dois bilhões de frutos (MARTINS; JESUS JÚNIOR, 2011). Águas contaminadas pela ação de íons pesados também comprometem a saúde humana, como é o caso da enzima ALA-D, que pode alterar parâmetros hematológicos, como a síntese de hemoglobina (BAIERLE et al., 2010). O presente estudo se articula na obtenção de um adsorbente modificado e de baixo custo para ser empregado na remoção de íons metálicos de Cu(II) de efluentes contaminados, empregando coluna de leito fixo.
Material e métodos
A casca de coco (CC) foi adquirida do Município de Aiuaba-CE, passou por secagem, foi cortada em pequenos pedaços, triturada em liquidificador doméstico e peneirada na fração 60-120 mesh. Em seguida foi modificada com formaldeído polimerizado. A casca de coco foi tratada com solução de formaldeído (CH2O) 37% e ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado em quantidades pré-definidas de 3:1 (m/m), respectivamente, originando a amostra CCFP. A mistura foi aquecida a 60°C por 5h, sob agitação contínua. A amostra CCFP obtida foi filtrada, lavada repedidas vezes com água destilada até remoção dos reagentes em excesso e seco em estufa a 60°C por 24h. As soluções e reagentes utilizados: água destilada, tampão de amônia usando NH4OH e NH4Cl, tampão acetato usando CH3COOH e CH3COONa, EDTA, murexida e CuSO4•5H2O. Foram utilizados equipamentos como agitador orbital, agitador magnético, bomba peristáltica e estufa. Foi empregado método complexiométrico de titulação direta para Cu(II). O sistema de leito fixo foi realizado com uma coluna de 2 cm de diâmetro, as soluções utilizadas foram de 500 e 100 mg.L-1 de Cu(II), o bombeamento do volume a ser tratado para a coluna foi realizado com bomba peristáltica. Alguns parâmetros físicos da coluna: 4 cm de altura; 1 g de adsorbente; pHPZC do material igual a 2,4; 4 cm3.min-1 de vazão. Os dados foram obtidos usando os modelos lineares de Thomas e Yoon-nelson. Os estudos foram conduzidos pelos membros do Grupo de Pesquisa em Bioadsorção (GPBIO) do Centro de Educação, Ciências e Tecnologia da Região dos Inhamuns - CECITEC, da Universidade Estadual do Ceará - UECE.
Resultado e discussão
A capacidade máxima de remoção da coluna foi de 40,46 mg.g-1 para 500 mg.L-1 e
26,18 mg.g-1 para 100 mg.L-1 de Cu(II), observa-se uma maior capacidade de
adsorção conforme o gradiente de concentração aumenta.
O tempo para o estabelecimento da ZAP (tX) sofreu uma variação de 27 para 126
min quando a concentração mudou de 500 para 100 mg.L-1, esse aumento também se
verificou com tδ, o aumento no tempo prolonga o período operacional da coluna
e permite tratar um maior volume de efluente. A saturação da coluna aumentou
de 5,19 para 48,22% com o aumento da concentração, seguido de uma eficiência
de remoção de 20,4% para a concentração de 500 mg.L-1 e de 41,9% para 100
mg.L-1. Esse desempenho está associado a quantidade de poluente bombeado para
a coluna, esses e outros parâmetros estão na Tabela 1.
O valor teórico da capacidade de adsorção da coluna foi 26,06 e 35,19 mg.g-1,
respectivamente para a ordem crescente das concentrações, o valor da constante
de Thomas KTH foi 3,99x10-4 e 5,17x10-4 mL.mg-1.min-1, considerando mesma
ordem anterior. Aplicando-se o modelo linear de Yoon-Nelson foi determinado o
valor do tempo de ruptura a 50% (τ), o valor encontrado é próximo ao valor
experimental mostrando que o modelo descreveu bem o processo. Os modelos
aplicados se adequaram aos dados experimentais, representando assim o processo
ocorrido. Os parâmetros dos modelos de coluna encontram-se na figura 1, os
gráficos comparando os modelos com o experimental estão na figura 1.
Conclusões
A casca de coco submetida à modificação com formaldeído polimerizado, mostrou-se em estudo como possível material a ser empregado em remoção de metais tóxicos de Cu(II). A eficiência da coluna para as soluções sintética de 100 e de 500 mg.L-1 de Cu(II) foram de 41,90 e 20,40%, respectivamente. A capacidade experimental de adsorção foi de 26,18 e 40,46 mg.g-1, seguindo ordem crescente de concentração. Os modelos lineares de Thomas e Yoon-Nelson descreveram bem o processo, adequando-se na modelagem com os dados experimentais, com coeficientes de determinação (R2) próximos de 1.
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a FUNCAP e ao Programa de Bolsas de Iniciação Científica da UECE (IC/UECE).
Referências
BAIERLE, M; VALENTINI, J; PANIZ, C; MORO, A; BARBOSA JUNIOR, F; GARCIA, S.C. Possíveis efeitos do cobre sanguíneo sobre parâmetros hematológicos em idosas. J Bras Patol Med Lab, Porto Alegre: Dezembro, nº 6, p. 463 – 470, dez. 2010;
MARTINS, C. R.; JESUS JÚNIOR, L. A. Evolução da produção de coco no Brasil e o comércio internacional- Panorama 2010. 1° Edição, Aracaju-SE, 2011;
RUTHVEN, D. M. Principles of Adsorption and Adsorption Process. John Wiley & Sons: New York, 1984;
SOUSA NETO, V. de O. Modificação química da casca do coco bruto (Cocos nucifera) 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.
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