SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE MICROESFERAS DE ALGINATO E QUITOSANA FUNCIONALIZADAS COM FERRO E NÍQUEL PARA REMOÇÃO POR ADSORÇÃO DE TIOFENO EM ISO-OCTANO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Oliveira Neto, J.G. (UFMA) ; Magalhães Júnior, G.A. (IFCE) ; Bezerra Santana, R.D. (UFMA) ; Oliveira, M.S. (IFCE) ; Sobreira Rodrigues, L. (UFMA) ; Rodrigues de Sá, M. (UFMA)

Resumo

A nova legislação mundial requer reduções significativas no teor de enxofre de combustíveis de transporte, visando reduzir problemas ambientais, corrosão dos equipamentos e a melhoria do desempenho dos motores. Dessa forma, a dessulfurização por adsorção com adsorventes não convencionais é um processo alternativo e promissor com relação à hidrodessulfurização. Neste contexto, este trabalho busca avaliar a aplicação do processo de adsorção, em batelada, através de microesferas de alginato e quitosana, dopados com metais para remoção de tiofeno presente em isoctano. Os adsorventes se mostraram promissores no processo adsortivo, chegando a atingir cerca de 73,61% da remoção de tiofeno e capacidade de adsorção em 480 min de aproximadamente 4,2 mg/g.

Palavras chaves

Adsorção; Microesferas; Tiofeno

Introdução

O temor com a durabilidade dos recursos naturais e com a deterioração do meio ambiente pelas atividades exercidas pelo homem, é atualmente de grande importância e destaque na sociedade. O estímulo à proteção ambiental, que no passado era tido pelos empresários como um aspecto defensivo, estimulando apenas o seguimento e cumprimento da legislação, atualmente começa a ser visto como uma obrigação, pois além de diminuir desperdícios de matérias-primas e colaborar para o bem estar da sociedade, ainda certifica uma imagem boa para as empresas que adotam às propostas ambientalistas (OLIVEIRA, 2013; FERNANDES, 2OO5). Condições climáticas e concentração de poluentes são eventos críticos de alta magnitude deste impacto, afetando não somente ao meio ambiente, mas também a saúde humana. Além do elevado número emitido de cada componente pela evaporação dos compostos leves da gasolina ou pela sua descarga no meio, os mesmos possuem ainda, características reativas fundamentais que os levam a reagirem com outros elementos presentes na atmosfera, gerando como consequência outros indesejáveis compostos, ácido sulfúrico, ozônio, dentre outros (BAIRD, 2002). O principal problema enfrentado, em particular, pelas indústrias petroquímicas é o tratamento das emissões veiculares que contêm concentrações elevadas de tiocompostos, os quais são de díficeis remoção devido a sua estrutura aromática. Com base neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a aplicação de processos adsortivos na remoção de compostos sulfurosos a partir de soluções em iso-octano para simular a gasolina, utilizando microesferas como biossorventes funcionalizados com metais.

Material e métodos

Preparo e Caraterização das microesferas/adsorventes As microesferas de alginato e quitosana (Al/Qt) foram preparadas via complexação polieletrolítica. Inicialmente preparou-se uma solução de Qt 1% em ácido acético 2%, permanecendo sob agitação magnética por 24 hs, logo após misturou-se cuidadosamente essa solução em cloreto de cálcio (CaCl2) 1%, resultando em uma solução de Qt 0,5%. Em seguida gotejou-se uma solução de Al 2% em na razão m/m de Al/Qt 1:1, através de uma seringa comum acoplada a uma agulha de 21 mm de comprimento e 0,8 mm de diâmetro, na solução de QT 0,5 %. As microesferas formadas foram deixadas na solução por 24 horas, posteriormente secas a 60 ºC durante 2 horas. Para a incorporação dos metais, níquel e ferro nos adsorventes, seguiu-se o mesmo procedimento acima, porém na solução de quitosana foi adicionada 0,01g de nitratos de Fe(III) e Ni(II), obtendo os matérias denominado Al/QtNi e Al/QtFe. Cinética de Intumescimento O grau de intumescimento dos complexos foi determinado pela razão entre a massa de água absorvida pelo complexo (mágua) pela massa de complexo seco (mseca) em função do tempo de acordo com a Eq 1. GI= (mágua – mseca)/ mseca (1) Para os testes cinéticos, foi utilizada umshaker, com agitação de 150 rpm, e erlenmayers contendo massa de aproximadamente 100 mg de cada adsorvente (Al/Qt, Al/QtNi e Al/QtFe), e um volume reacional de 25 mL de solução de tiofeno, na concentração de 25 mgL-1. Em intervalos de tempo pré-determinados foram retiradas alíquotas para avaliar a capacidade adsortiva. As alíquotas retiradas, foram analisadas em um UHPLC, ThermoScientific – ACCELA. Os resultados das cinéticas de adsorção foram modelados segundo Lagergren de pseudo primeira e segunda ordens.

Resultado e discussão

Síntese e Caracterização dos adsorventes A produção de adsorventes específicos através da incorporação de metais (Fe e Ni) possui a capacidade de selecionar de forma efetiva compostos de enxofre, por atuarem como complexos nas moléculas de adsorbato com elétrons livres em orbitais-π (SALES, 2015).A análise da distribuição de tamanho das microesferas mostrou que não há variação no diâmetro médio quando se adiciona metal na estrutura do complexo polieletrolítico. A cinética de intumescimento das microesferas é outro fator que caracteriza os adsorventes de acordo com a quantidade de água absorvida pelo material polimérico. Microesferas dopada com metal tem um grau de intumescimento maior do que as micros sem metal. Isso pode ser devido a maior flexibilidade da cadeia polimérica nos complexos que tem metal em sua estrutura. Estudos do processo de adsorção Em todos os sistemas de adsorção os modelos de pseudo 1ª e 2ª ordens apresentaram bons ajustes aos dados experimentais, em conformidade com seus coeficientes de correlação R², que estão apresentados na tabela 2, embora o modelo de pseudo 1ª ordem tenha estimado melhor os valores de capacidade adsortiva. Pôde-se observar ainda que o adsorvente contendo níquel (Al/QtNi) obteve melhor capacidade adsortiva (4,18mg/g) no tempo de 480 min. O comportamento da cinética de adsorção na relação adsorvente/tiofeno apresenta visível semelhança com o estudo de Cerutti (2007), tanto para os resultados quantitativos de pseudo primeira ordem quanto para os de pseudo segunda ordem, onde o mesmo tratava da dessulfurização da gasolina através de zeólitas “y” trocadas com cobre.

Conclusões

As microesferas preparadas funcionalizadas com metais: ferro e níquel, e isentas de materiais metálicos, foram sintetizadas pelo método de gotejamento, seu ensaio de intumescimento mostrou a quantidade de água absorvida em gramas, por massa de microesferas, para as microesferas livres de metais, incorporadas com ferro e níquel obtiveram-se respectivamente: 1,23g; 2,12g e 2,66g de água por grama de microesferas. Os adsorventes foram eficientes na remoção do Tiofeno em Iso-Octano simulando combustíveis. A melhor remoção ocorreu na presença do adsorvente contendo níquel.

Agradecimentos

Agradecimento ao IFCE Campus Quixadá, a UFMA e a todos os orgãos que contribuíram para este trabalho.

Referências

BAIRD, C. Química Ambiental. 2 ed. Porto Alegre: Bookman, 2002;
FERNANDES, R. Adsorventes alternativos para remoção de fenol em solução aquosa. Programa de Pós Graduação em Engenharia Química. Universidade Federal de Santa Catarina. Mestre em Engenharia Química. p.78, 2005;
SALES, Paula Barone da Paz. Desenvolvimento de adsorventes para remoção de benzotiofeno. 2015;
OLIVEIRA. M. Sousa, Dissertação de Mestrado, Instituto Federal do Ceará, 2013;