Estudo Cinético de Adsorção utilizando resíduo fibroso encontrado no Nordeste como adsorvente para remoção de Pb2+

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Cavalcante, D.F. (FANOR | DEVRY) ; Davi, D.M.B. (UECE) ; Abreu, K.V. (UECE) ; Oliveira, M.R.F. (UECE) ; Paula, Y.C.M. (FANOR | DEVRY) ; Magalhães, C.E.C. (UECE) ; Alves, C.R. (UECE) ; Soares, D.W.F. (UECE)

Resumo

Os impactos ambientais causados pela emissão de metais pesados nos solos e leitos aquáticos é um problema nos dias atuais. Com isso, surge a biossorção, uma técnica aplicada para remoção de metais pesados em efluentes utilizando biomassas como adsorventes. Para isso, foi investigado a remoção de metal utilizando como adsorvente um resíduo fibroso encontrado no Nordeste. No ensaio de adsorção foi realizado um estudo cinético, com tempos pré-determinados, em uma solução contendo 50 mg/L de Pb2+ e 0,5 g de adsorvente, a fim de analisar o melhor momento de adsorção. As análises foram realizadas em Espectrofotômetro de Absorção Atômica. O adsorvente estudado apresentou resultados bastante significativos, pois foi capaz de remover 98% de Pb2+ no ensaio realizado.

Palavras chaves

Adsorção; Biomassa Adsorvente; Metais Pesados

Introdução

A poluição do solo e de sistemas aquáticos por metais pesados é um fator que afeta a qualidade do meio ambiente e constitui risco eminente de intoxicação ao homem. Os metais pesados possuem alta toxicidade. Sua ação sobre os seres vivos acontece através do bloqueio de atividades biológicas, especificamente pela inativação enzimática devido à formação de ligações entre o metal e alguns grupos funcionais das proteínas, ocasionando danos irreversíveis em diversos organismos (RODRIGUES et al., 2011). Na busca por novos métodos para o tratamento de metais pesados em soluções aquosas, vêm sendo estudado o processo de biossorção onde utiliza-se biomassas residuais como ferramenta biossorvente. Este processo é caracterizado como tecnologia de baixo custo e de grande eficiência quando utilizado um bom adsorvente para remoção de íons metálicos (RATHINAM et al, 2010). Com isso, este processo vem ganhando confiança nos últimos anos pelo seu bom desempenho na remoção desses contaminantes.

Material e métodos

O adsorvente estudo foi lavado com água destilada, com o objetivo de retirar qualquer impureza que possa interferir no ensaio, seco em estufa por 48 horas a 60ºC. Em seguida, o adsorvente foi triturado e peneirado em peneiras granulométricas < 32 à >48 mesh para a padronização do tamanho das partículas a serem usadas. Para estudos preliminares foi realizado o potencial de carga zero (pHpcz) utililando-se 50 mL de solução de NaCl 0,1 M em valores de pH variando de 2 a 9. Após 24 horas de agitação a 200 rpm em temperatura ambiente (25ºC) os valores finais de pH foram obtidos resultando em um gráfico da variação do pH em função do pH inicial conforme metodologia apresentada por Cunha (2014). Para realização do ensaio cinético de adsorção foi utilizado reatores contendo 50 mL de solução de Chumbo (Pb2+) na, concentração de 50 mg/L diluída a partir da solução padrão de 1000 mg/L, com pH 6.0, determinado pelo potencial de carga zero (pHpcz), 10 g/L de concentração do adsorvente estudado. As soluções foram levadas para o agitador de bancada (tipo shaker) a 200 rpm em temperatura ambiente (25ºC). Os testes foram realizados em batelada e conduzidos em triplicata. Alíquotas de 200 μL foram retiradas em tempos pré-determinados variando de 0 min a 360 min, totalizando 17 retiradas, caracterizando o tempo 0 min no instante em que o adsorvente entra em contato com a solução. Centrifugou-se para separar o adsorvente da solução e posteriormente foram feitas as análises. As leituras foram realizadas em Espectrofotômetro de Absorção Atômica SHIMADZU modelo AA-7000.

Resultado e discussão

Para estudos preliminares foi determinado o potencial de carga zero (pHpcz), conforme mostra o gráfico de Potencial de Carga Zero pHpcz. Esta análise é fundamental para os ensaios de adsorção, pois identifica o valor do pH onde a superfície do adsorvente possui carga neutra. Considera- se o pHpcz o valor que intercepta o eixo "x", ou seja, ΔpH=0 (CUNHA, 2014). Isto acontece quando a superfície do adsorvente possui equilíbrio entre as cargas positivas e negativas. Para soluções abaixo do pHpcz, o adsorvente possui carga superficial positivo favorecendo adsorção de anions e em soluções acima do pHpcz o adsorvente possui carga superficial negativa, favorecendo adsorção de cátions. Para o estudo feito no adsorvente o valor do pHpcz foi de 4.68. O estudo do tempo de contato entre o adsorvente e o adsorvato e cinética de adsorção teve como objetivo avaliar o tempo ideal de equilíbrio entre o adsorvente e o íon metálico na solução. Analisando os resultados percebeu-se que houve adsorção no tempo inicial (0 min) com remoção de 61% de Pb2+. No decorrer do tempo as remoções foram aumentando até atingir 90 min onde apresentou remoção de 98% de Pb2+, ponto máximo de adsorção. Para tempos seguidos de 90 min não houve variação de concentração concretizando assim como ponto de equilíbrio, o que conclui uma rápida capacidade de adsorção (RECH, 2014).

Gráfico do Ponto de Carga Zero (pHpzc) para o adsorvente estudado.

Conclusões

A partir dos resultados obtidos conclui-se que o adsorvente estudado apresentou bom desempenho, pois foi capaz de remover 98% de chumbo em um efluente sintético com concentração de 50 mg/L em apenas 90 min. Também foi capaz de adsorver 61% de chumbo, com as mesmas concentrações no instante que entrou em contato com o adsorvato. No entanto, faz-se necessário a realização de mais experimentos para otimização do processo, uma vez que a biomassa apresentou bons resultados.

Agradecimentos

Universidade Estadual do Ceará (UECE); Faculdade Nordeste (FANOR|DeVry); CAPES; SISNABIO; LAQAM.

Referências

CUNHA, B. S. Utilização De Biossorventes Alternativos Na Remoção De Corantes Têxteis. 2014. 62 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Ambiental, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2014.

RATHINAM, Aravindhan et al. Biosorption Of Cadmium Metal Ion From Simulated Wastewaters Using Hypnea Valentiae Biomass: A Kinetic And Thermodynamic Study. Bioresource Technology, v. 101, n. 5, p.1466-1470, mar. 2010.
RECH, Angela Laufer. Biossorção de Íons Metálicos Utilizando Caroço do Açaí (euterpe oleracea Mart) como Adsorvente Alternativo. 2014. 128 f. Tese (Doutorado) - Curso de Agronomia, Universidade Estadual do Oeste do Pará, Marechal Cândido Rondon, 2014.
RODRIGUES, Alessandra Maria et al. Biossorção de metais pelas fibras do coco verde. In: VII ENTEC – ENCONTRO DE TECNOLOGIA DA UNIUBE, 7., 2011, Uberaba. Uniube, 2011. p. 1 - 3.