AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE ADSORÇÃO DA SERRAGEM DE ANDIROBA (Carapa guianensis Aubl.) NA REMOÇÃO DOS ÍONS Cu (II) EM MEIO AQUOSO.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Silva, J.A.A. (UFPA) ; Dantas, K.G.F. (UFPA) ; Alves, B.S.F. (UFPA) ; Pinheiro, M.H.T. (UFPA)

Resumo

O presente trabalho investigou a capacidade da serragem da madeira de andiroba (Carapa guianensis Aubl.) in natura (SAin) e modificada (SAMod.), na remoção de íons cobre (II) de uma solução aquosa, em sistemas de batelada. O tempo necessário para que o sistema atingisse o equilíbrio para o resíduo in natura (SAin) foi de 180 min e de 360 min para o resíduo modificado (SAMod.), seguindo uma cinética descrita pelo modelo de Pseudo- segunda ordem. O modelo de isoterma de Langmuir foi o que melhor descreveu os dados experimentais de equilíbrio de adsorção para ambas as amostras com valores da capacidade máxima (qmáx.) de 8,58 mg/g e 16,08 mg/g, respectivamente. O estudo comprovou que a biomassa possui potencial para o tratamento de águas residuais contaminadas com íons cobre (II).

Palavras chaves

ADSORÇÃO; BIOMASSA RESIDUAL; COBRE

Introdução

O crescente avanço industrial e tecnológico é acompanhado de poluição ambiental, principalmente de efluentes líquidos, e diversas atividades antropogênicas, como indústria, mineração e outros, geram muitos contaminantes ao meio ambiente, destacando-se os metais pesados (RECH, 2014). Dentre as contaminações, vale destacar as causadas por íons cobre (II). O cobre é um componente essencial às células vivas e é abundante na natureza. Porém o acúmulo excessivo deste nos rins, fígado, cérebro e córnea podem acarretar distúrbios desses órgãos e a doença de Wilson. Tal doença compromete a excreção biliar de cobre e este quadro só é revertido através de transplante de fígado (RAMOS, 2015). Devido a alto custo de alguns adsorventes convencionais (carvão ativado, resinas e etc.), cresce cada vez mais o uso de biomassas residuais como adsorventes alternativos na remoção destes metais nos efluentes líquidos contaminados (RECH, 2014). Entre as biomassas empregadas, vale destacar os resíduos oriundos do beneficiamento de madeiras (serragem), resíduo muito comum e em grande quantidade. O mesmo é, muitas vezes, removido por queimadas, contribuindo para a poluição ambiental (SILVA, 2015). Por ser de excelente qualidade, a madeira de andiroba (Carapa guianensis Aubl.) é muito utilizada pelas serrarias. Tal espécie pertence à família Meliaceae. Ocorre em regiões com clima tropical úmido, é abundante na região amazônica (EMBRAPA, 2006; SHANLEY; MEDINA,2005). O uso desta biomassa na remoção de metais pesados em efluentes minimiza dois impactos: a destinação inadequada do resíduo da madeira e os efluentes contaminados, por sua vez, podem ser remediados (SILVA,2015).

Material e métodos

A amostra de serragem de andiroba foi coletada no município de Vigia no Estado do Pará. A qual foi separada através de uma análise granulométrica com auxílio de um agitador de peneiras (Bertel) sendo selecionada a faixa de 60 mesh por apresentar uma granulometria homogênea e um maior rendimento, para a condução dos ensaios. O pó da serragem de andiroba foi lavado com água deionizada e filtrada em funil comum até que a água de lavagem estivesse isenta de cor e turbidez, denominou-se de serragem de andiroba in natura (SAin). A serragem destinada à modificação química seguiu o procedimento adaptado de Rodrigues et al. (2006) e denominada de serragem modificada (SAMod.). Para o estudo cinético foram pesadas 42 frações de 0,1000 g do biossorvente (7 para cada SAin e SAMod. em triplicata) e 20 mL da solução monoelementar do íon Cu (II) na concentração de 80 mg/L em temperatura ambiente e pH 5,0. As suspensões aquosas foram agitadas e alíquotas coletadas nos intervalos de tempo de 30, 60, 180, 360, 540, 720 e 1440 min, filtradas e a concentração do íon metálico determinada por FAAS. Para a construção das isotermas foram utilizadas 20 mL de solução aquosa do íon Cu (II) na faixa de concentração de 20 a 150 mg/L. Foram pesadas 0,1 g de SAin e SAMod para cada concentração, em pH 5,0, sob agitação de 250 rpm em temperatura ambiente durante 180 min e 360 min para a serragem in natura e modificada, respectivamente. Após esse período, alíquotas de cada amostra foram centrifugadas e determinada a concentração residual do Cu (II) por espectrometria de absorção atômica com atomização em chama (FAAS) em equipamento da Ice 3300 Thermo Scientific (Reino Unido, Cambridge). Os experimentos foram realizados em triplicata.

Resultado e discussão

Os ensaios de biossorção para o Cu (II) mostraram que, o tempo necessário para que o sistema atingisse o equilíbrio para a serragem in natura (SAin) foi de 180 min e de 360 min para a serragem modificada (SAMod.). A partir dos ajustes dos dados experimentais, foram então calculadas as constantes de velocidade e os outros parâmetros da cinética de biossorção para o íon Cu (II) segundo os modelos de Pseudo primeira ordem e Pseudo segunda ordem, conforme apresentado na Tabela 1. Os dados experimentais para as amostras de SAin e SAMod. não apresentam um bom ajuste ao modelo de Pseudo-primeira ordem, para o íon Cu(II), verificado por seus coeficientes de correlação (R²) de 0,1983 e 0,0991, respectivamente. Os dados cinéticos de adsorção foram melhor ajustados com o uso do modelo cinético de pseudo segunda ordem, verifica-se que o valor experimental (qexp) apresenta maior compatibilidade com o valor calculado (qe) o qual forneceu o melhor coeficiente de correlação linear (R2). Indicando que é o modelo mais adequado para a interpretação do mecanismo de adsorção. A Figura 1 apresenta as isotermas de adsorção segundo os modelos de Langmuir e Freundlich do metal Cu (II) para as amostras in natura e modificada. Os valores apresentados na Tabela 2 mostram que os dados experimentais obtidos no intervalo de concentração estudado, a adsorção do Cu (II) tanto na serragem de andiroba in natura (SAin) como na serragem modificada (SAMod.) correlacionou-se melhor com o modelo de isoterma de Langmuir (R² = 0,9857 e R2 = 0,9821). E a capacidade máxima de adsorção encontrada foi 8,58 mg/g para SAin e 16,08 mg/g para SAMod, indicado que a serragem modificada com ácido cítrico sofreu alteração estrutural com um consequente aumento na capacidade adsortiva da amostra.

Parâmetros cinéticos e isotérmicos de biossorção para o íon Cu(II).


Isotermas de Langmuir e Freundlich para o Cu(II).

Conclusões

A capacidade de biossorção do Cu (II) é influenciada pelo pH do meio, obtendo- se a maior eficiência em pH 5,0 para ambas as amostras estudadas. O tempo de equilíbrio alcançado para a serragem in natura (SAin) foi de 180 min e de 360 min para a serragem modificada (SAMod.). A cinética de adsorção foi melhor representada pelo modelo de pseudo segunda ordem. Observou-se uma maior adsorção para a amostra modificada, indicando que a modificação química aumentou o potencial de adsorção da biomassa. A amostra de SAin removeu mais de 49 % e a SAMod. 59 % do Cu (II) presente em solução aquosa.

Agradecimentos

A PROPESP/UFPa pela concessão da bolsa de IC(PIBIC-AF) e à doutoranda Bianca Silva da Fonseca Alves pelo auxílio nas análises e conhecimentos compartilhados.

Referências

1. FERREIRA, Angela de M.; SILVA, Gabriela C.; DUARTE, Hélio A. Materiais Funcionais para a Proteção Ambiental. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, n. 8, p. 30-38, 2014.

2. RODRIGUES, R. F. et al. Adsorção de metais pesados em serragem de madeira tratada com ácido cítrico. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 11, n. 1, p. 21-26, 2006.

3. RECH, Angela L. Biossorção de íons metálicos utilizando caroço de açaí (Euterpe oleracea Mart.) como adsorvente alternativo. 2014. 129 f. Tese (Doutorado em Agronomia)- Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Campus de Marechal Cândido Rondon, 2014.

4. RAMOS, Stela N. do C. Estudo da esterificação do bagaço de cana-de-açúcar com os anidridos ftálico e trimelítico: aplicação na remoção de Co (II), Cu (II) e Ni (II) em soluções aquosas idealmente contaminadas. 2015. 125f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental)-Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2015.

5. SHANLEY, Patricia; MEDINA, Gabriel. Frutíferas e Plantas Úteis na Vida Amazônica. Belém: CIFOR & Imazon, 2005. 300 p.

6. SILVA, Lícia. A. Avaliação do uso de serragem de madeira tratada com ácido como bioadsorvente para a remoção de Diclofenaco de Sódio em meio aquoso. 2015. 109 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Goiás, Catalão, 2015.

7. EMBRAPA AMAZÔNIA OCIDENTAL. Andiroba (Carapa guianensis Aubl.). Manaus, 2006. 21p.