Partição de vermelho congo em sistemas aquosos de duas fases baseados em líquidos iônicos
ISBN 978-85-85905-21-7
Área
Ambiental
Autores
Chagas, M.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Sousa, R.C.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Calhau, P.H.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Batalha, L.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Martins, B.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Coimbra, J.S.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA)
Resumo
O uso extensivo de corantes pela indústria têxtil acarreta em problemas para a saúde humana e o ecossistema, pois, em sua maioria, são substâncias cancerígenas, mutagênicas, alergênicas e tóxicas por natureza. Portanto, novas leis ambientais estão sendo implementadas e a remoção de corantes têxteis de águas residuais tem sido um assunto de grande interesse nos últimos anos. Sistemas aquosos bifásicos (SAB) baseados em líquidos iônicos (LI) surgem como uma nova abordagem para remover corantes de efluentes aquosos. No presente trabalho, estes SAB foram investigados para extração do corante vermelho congo. As eficiências de extração foram determinadas e valores acima de 95% indicaram o uso de SAB baseados em LI como alternativa promissora para sua remoção de efluentes industriais.
Palavras chaves
Corantes; Extração líquido-líquido; Líquidos iônicos
Introdução
Uma vasta gama de corantes é utilizada por diferentes ramos da indústria, como têxtil, de papel, de alimentos ou de cosméticos, comumente objetivando a coloração dos materiais produzidos. Dentre os diferentes tipos de corantes, os mais utilizados são os de origem sintética, cujas estruturas contêm complexos aromáticos que os conferem alta estabilidade e os tornam pouco biodegradáveis. Diversos desses compostos são considerados tóxicos e potencialmente cancerígenos, podendo afetar a saúde humana e os ecossistemas marinhos. Dessa forma, nos últimos anos, a legislação ambiental tem se tornado mais rigorosa e a remoção de corantes têxteis de efluentes tem despertado considerável interesse industrial e acadêmico (FERREIRA et al., 2014). Dentre os diferentes processos de separação utilizados na indústria, a extração líquido-líquido baseada em sistemas aquosos bifásicos (SAB) tem sido considerada uma alternativa promissora pelo baixo custo e rápida operação. Atualmente, novos tipos de SAB, baseados em líquidos iônicos (LI), estão sendo desenvolvidos. Os LI são sais compostos por íons grandes que não formam uma rede cristalina bem definida e, assim, permanecem líquidos a temperaturas próximas à temperatura ambiente. Esses compostos oferecem vantagens adicionais como: baixa viscosidade, rápida separação de fases, alta eficiência na extração, biocompatibilidade, facilidade de reciclo, volatilidade desprezível e não inflamabilidade (VIJAYARAGHAVAN et al., 2006). Assim, o propósito deste trabalho foi realizar um estudo envolvendo diferentes tipos de LI a fim de se obter novas informações sobre a sua capacidade de extração do corante têxtil vermelho congo.
Material e métodos
Os líquidos iônicos utilizados foram o cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio, [C4mim]Cl e cloreto de 1-etil-3-metililimidazólio, [C2mim]Cl, todos com pureza maior que 95%. Para a formação dos SABs utilizou-se, juntamente com os LI, água deionizada e um sal inorgânico, fosfato de potássio tribásico (K3PO4). As curvas de equilíbrio foram obtidas por meio da titulação turbidimétrica (ALBERTSSON, 1971). Após a determinação das curvas binodais, as linhas de amarração foram obtidas utilizando o método gravimétrico descrito por Merchuk et al. (1998). No presente trabalho, foram utilizados quatro pontos globais para cada sistema LI-Sal, de maneira a avaliar a influência da composição da mistura na partição do corante. Os SAB para partição do corante foram preparados de acordo com os dados de equilíbrio utilizados para a determinação das linhas de amarração. Adicionou-se aos tubos, um volume de 400 μL de uma solução de vermelho congo previamente preparada (0,5 mg.mL-1). Sistemas sem adição de corante foram preparados como “brancos” para que os componentes de fase não fossem interferentes na leitura posterior de absorbância. A temperatura de trabalho foi mantida à 25ºC. A quantificação do corante em cada uma das fases foi realizada por método espectrofotométrico, por leitura direta da absorbância a 500 nm. Uma curva analítica do corante foi previamente preparada, e assim a concentração pôde ser determinada a partir dos valores de absorbância. Para que se possa selecionar o SAB com melhor capacidade de, foi calculada também a eficiência de extração para fase superior (EE%) dada pela razão entre a quantidade de corante na fase topo e na mistura total. Este valor é multiplicado por 100.
Resultado e discussão
As curvas binodais e as linhas de amarração estão representadas na Figura 1. Quanto maior a região bifásica, menor a quantidade de LI necessária para promover uma separação de fases em um sistema aquoso. Neste caso, em relação à habilidade de formação de fases, [C4minCl] > [C2minCl]. Ventura et al. (2009) obtiveram resultados semelhantes. Em geral, um aumento no comprimento da cadeia alquil leva a uma maior hidrofobicidade do LI o que conduz a uma maior habilidade para separação de fases (FERREIRA et al., 2014). As eficiências de extração do vermelho congo nos SAB são apresentadas na Figura 2. A partir de análise dos dados de eficiência de extração obtidos, pode-se concluir que é possível a remoção quase completa do corante da fase aquosa utilizando os SAB baseados em LI presentes nesse trabalho. Isso se deve porque pouca ou quase nenhuma quantidade de corante foi encontrada nas fases inferiores (rica em sal), sendo que em muitos sistemas não foi possível a detecção de corante pelo método instrumental, estando a concentração de corante abaixo do limite de detecção do espectrofotômetro utilizado. Além disso, é possível concluir que a variação da concentração dos componentes formadores de fase aparentemente exerce pouca influência na migração do corante. Resultado semelhante foi encontrado por Ferreira et al. (2014) que estudaram a eficiência de extração dos corantes sudão III, ácido cloranílico e azul índigo em um processo de único estágio pela aplicação de SAB formados em líquidos iônicos baseados em imidazólio e fosfônio.
Figura 1 - Diagrama de equilíbrio de fases para os SAB compostos por LI+sal +água.
Eficiências de extração do vermelho congo nos SAB baseados em líquidos iônicos.
Conclusões
A eficiência de extração do corante vermelho congo encontrada foi superior a 95% para todos os SAB estudados, o que indica sua migração quase que inteiramente para a fase superior (rica em LI). Portanto, SAB baseados em LI podem ser considerados como uma alternativa promissora para processos de extração de corante vermelho congo de efluentes aquosos.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq e à FAPEMIG pelos apoios financeiros concedidos.
Referências
ALBERTSSON, P.A. Partition of Cell Particles and Macromolecules, 2nd edition, Wiley, New York, 1971.
FERREIRA, A. M.; COUTINHO, J. A.; FERNANDES, A. M; FREIRE, M. G. Complete removal of textile dyes from aqueous media using ionic based áqueos two-phase systems. Sep. Purif. Technol. 128, 58-66. 2014.
MERCHUK, J. C.; ANDREWS, B. A.; ASENJO, J. A. Aqueous two-phase systems for protein separation: studies on phase inversion. J. Chromatogr. B: Biom. Sci. Appl. 711, 285–293. 1998.
VENTURA, S. P. M.; NEVES, C.; FREIRE, M. G.; MARRUCHO, I. M.; OLIVEIRA, J.; COUTINHO, J. A. P. Evaluation of anion influence on the formation and extraction capacity of ionic-liquid-based aqueous biphasic systems, J. Physical Chem. B. 113(27), 9304-9310. 2009.
VIJAYARAGHAVAN, R.; VEDARAMAN, N.; SURIANARAYANAN, M.; MacFarlane, D. R. Extraction and recovery of azo dyes into an Ionic Liquid, Talanta 69 (5), 1059. 2006.
