USO DAS FOLHAS DA JAQUEIRA COMO BIOSSORVENTE DE ÍONS COBRE

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Físico-Química

Autores

Jeanegitz Clemente, M.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Anizelli, P.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Ventura da Silva Alfaya, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Silva Alfaya, A.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA)

Resumo

Os experimentos de adsorção foram conduzidos usando farinha de folhas de jaqueira como um biossorvente para adsorver ions Cu(II) de solução aquosa a temperatura ambiente. Foram investigadas a influência do pH e do tempo de contato entre a solução aquosa de íons cobre(II) e o biossorvente. Os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Temkin foram aplicados aos dados experimentais. O modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou ao processo de adsorção. O processo de adsorção é rápido atingindo o equilíbrio em 1 h e a adsorção é máxima na faixa de pH de 4,0 a 6,0. A adsorção máxima de íons C(II) obtida pelo biossorvente foi de 40,9 mg/L. Este processo segue a cinética de pseudossegunda ordem.

Palavras chaves

biossorvente; folha de jaqueira; íons cobre

Introdução

A jaqueira (Artocarpus heterophyllus Lamk) é uma árvore da família Moraceae e cresce amplamente na Tailândia, Indonésia, Mianmar, Índia, Filipinas e Malásia. Na Malásia é amplamente cultivada devido aos seus grandes frutos e as suas diversas aplicações. Apesar de não se ter dados muito específicos sobre a sua produção mundial sabemos que só na Malásia no ano de 2011 foram produzidas 56.631 milhões de toneladas de frutas, as quais levam a produção de 33.979 milhões de toneladas de cascas como subproduto (FOO e HAMEED, p. 143, 2012). No Brasil a jaqueira foi introduzida na primeira metade do século XVII pelos portugueses e foi plantada em todo o país (MANICA, 2002). A planta se desenvolveu muito bem na Mata Atlântica e no Semiárido nordestino. A jaca geralmente atinge de 10 a 25 Kg de peso na maturidade. Algumas podendo atingir mais de 50 Kg e cada árvore pode produzir entre 100 e 200 frutos por safra (RAHMAN et al., p. 405, 1995) A jaca é constituída de polpa (30,49%), de sementes (10,50%), casca+pivide (50,26%) e eixo floral (8,74%), conhecido como bagunço com relação ao peso médio do fruto (LORDÊLO, 2001). Com o aumento na produção dos produtos processados da jaca, a quantidade de resíduos gerados no mundo tem aumentado enormemente. No caso específico da jaca os resíduos de casca gerados não apresentam valor econômico e de fato cria um sério problema ambiental de descarte local (HAMEED, p. 344, 2009). Atualmente na literatura não existem trabalhos publicados nos quais as folhas da jaqueira tenham sido utilizadas para a adsorção de metais em solução, o que justifica o estudo deste material como biossorvente na adsorção de metais pesados.

Material e métodos

Obtenção da biomassa As folhas, retiradas de jaqueiras do campus da Universidade Estadual de Londrina, foram lavadas com água destilada e secas em estufa, a 60°C, até peso constante. A seguir foram trituradas em um moedor de facas. O material obtido foi peneirado e se fez a separação das partículas de tamanho entre 0,1 e 0,25 mm de diâmetro. Testes De Adsorção Para o teste de adsorção foi colocado em um erlenmeyer de 125 mL 0,1 g de biomassa e 25 mL de solução 1,0x10-3 mol/L de nitrato de cobre, sendo cada erlermeyer para um determinado tempo de contato diferente. Os erlenmeyers foram colocados em uma mesa agitadora orbital, com frequência de 120 rpm, e retirados depois de completado cada tempo de agitação Para o teste de adsorção com relação ao pH, variou-se o pH da solução de nitrato de cobre numa faixa de entre 2 e 5,5. Para cada valor de pH foi colocado em um erlenmeyer de 125 mL 0,1 g de biomassa e 25 mL de solução 1,0X10-3 mol/L de nitrato de cobre, sendo o pH desta ajustado com soluções de HCl e NaOH diluídas. Os erlenmeyers foram colocados em uma mesa agitadora orbital, com frequência de 120 rpm, por duas horas. No teste da adsorção em diferentes concentrações foi colocado em erlenmeyers de 125 mL 0,1 g de biomassa e 25 mL de solução de nitrato de cobre de concentração diferente para cada um. As concentrações variaram de 20 a 1220 mg/L. Os erlenmeyers foram colocados por duas horas em uma mesa agitadora orbital, com frequência de 120 rpm. Nos testes de adsorção acima após a agitação dos erlenmeyers, uma alíquota de 10 mL foi extraída do sobrenadante de cada um. Estas alíquotas foram diluídas na relação 1:10, com água Milli-Q, para a medida no absorção atômica. Todos os testes foram feitos em triplicata.

Resultado e discussão

Caracterização Da Biomassa Na micrografia eletrônica de varredura pode ser observado que o material apresenta um conjunto de camadas celulósicas sobrepostas. O espectro na região do infravermelho mostra uma forte banda em 3441 cm-1 atribuída ao estiramento da ligação O-H devido à presença de grupos fenólicos, álcoois, carboxilatos e água adsorvida. Uma banda em 1735 cm-1 atribuída ao estiramento da carbonila (C=O) devido a grupos funcionais cetonas, aldeídos e carboxilato. (BONIOLO et al., p. 547, 2010, COLTHUP et al., 1990, VIEIRA et al., p. 21, 2011). Isoterma de adsorção em função do tempo de contato Como pode ser observado na Figura 1 que o equilíbrio do processo de adsorção foi atingido em 60 minutos. Isoterma de adsorção em função da variação do pH Verificou-se que a remoção média au¬mentou de 18,93 para 60,75% quando o valor do pH foi elevado de 2 para 5,5. Também pode ser observado que a partir do pH 4,00 a concentração de íons Cu+2 adsorvida se manteve na faixa de 60%. Isoterma de adsorção em função da concentração da solução Os dados experimentais de concentração de íons Cu+2 em função da adsorção, no equilíbrio, foram aplicados aos modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin. Os resultados mostram que o de Langmuir se ajusta melhor aos dados de adsorção obtidos em diferentes concentrações, pois do gráfico de Ceqe em função de Ce obtém-se o melhor coeficiente de correlação (R2 = 0,978) próximo de uma reta (Figura 2). Com os resultados de coeficiente angular e linear, obtidos pela regressão linear a partir do modelo de Langmuir obteve-se os valores da capacidade máxima de adsorção de Cu+2 pelo material (qmax) ,14,51 mg/g, e o valor da constante de Langmuir (kL), 0,0144 L/mg, caracterizando adsorção espontânea, pois a constante de Langmuir é maior que zero.

Isoterma de adsorção em função do tempo de contato


Isoterma de adsorção em função da concentração da solução

Conclusões

A folha de jaqueira é um material promissor como biossorvente. O processo de adsorção é rápido atingindo o equilíbrio em l h e a adsorção é máxima na faixa de pH de 4,0 a 6,0. A adsorção máxima de íons C(II) foi de 40,9 mg/L. Comparando a remoção de íons Cu usando a folha de jaqueira com a casca de arroz (MIMURA et al., p. 1279, 2010), a primeira se mostrou mais eficiente, pois enquanto que numa concentração de 70 mg/L foi obtido uma adsorção de 40% no pH 5,0 para a casca de arroz, o valor obtido para a folha da jaqueira na concentração de 63,5 mg/L foi 61,24% no mesmo pH.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Universidade Estadual de Londrina.

Referências

BONIOLO, M. L.; YAMURA, M.; MONTERIO, R. A.; Biomassa Residual Para Remoção de Íons Uranilo; Quim. Nova, v. 33, n. 3, 547-551, 2010.

COLTHUP, N.B., DALY, L.H., WIBERLY, S.E., Introduction to infrared and Raman spectroscopy, 3a Ed, New York, Academic Press International Edition, 1990.

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HAMEED, B.H.; Removal of cationic dye from aqueous solution using jackfruit peel as non-conventional low-cost adsorbent. J. Hazard. Mater., v. 162, n. 1, 344-350, 2009.

HO, Y. S.; Removal of copper ions from aqueous solution by tree fern, Wat. Res., v. 37, n. 10, 2323-2330, 2003.

LORDÊLO, L. S.; Caracterização de jaqueiras (Artocarpus heterophyllus Lamk), Em Cruz das Almas-BA. 2001. 64 p. Dissertação (Mestrado) – Escola de Agronomia, Universidade Federal da Bahia, Cruz das Almas-BA, 2001.

MANICA, I.; Frutas nativas, silvestres e exóticas 2: técnicas de produção e mercado: feijão, figo-da-índia, fruta-pão, jaca, lichia, mangaba. Porto Alegre, Cinco Continentes, 2003.

MIMURA, A. M. S.; VIEIRA, T. V. A.; MARTELLI, P. B.; GORGULHO, G. V.; Aplicação da casca de arroz na adsorção dos íons Cu+2, Al+3, Ni+2 e Zn+2. Quim. Nova, v. 33, n. 6, 1279-1284, 2010.

RAHMAN, A. K. M. M.; ENAMAL, H.; MIAN, A. J.; CHESSON, A.; Microscopic and chemical changes occurring during the ripening of two forms of jackfruit (Artocarpus heterophyllus L.). Food Chem., v. 52, n. 10, 405-410, 1995.

VIEIRA, A. P., SANTANA, S. A. A.; BEZERRA, C. W. B.; SILVA, H. A. S.; CHAVES, J. A. P.; de MELO, J. C. P.; FILHO, E. C.; AIROLDO, C.; Epicarp and mesocarpo of Babassu (Orbignya speciosa): Characterization and application in copper phtalocyanine dye removal. J. Braz. Chem. Soc., v. 22, n. 1, 21-29, 2011.