Síntese e aplicação de novos adsorventes reforçados com fibras de cactus para tratamento do corante azul de metileno via processo de adsorção

Resumo

Este trabalho teve como objetivo realizar a síntese de novos materiais adsorventes a partir do cactus Opuntia fícus indica (OFI) e aplicação no processo de e adsorção do corante azul de metileno (AM). As espumas de poliuretano-Opuntia fícus indica (EPU-OFI) foram sintetizadas com diferentes porcentagens de cactus OFI (5 a 20%). As EPUs foram sintetizadas com cactus OFI in natura, tratado com NaOH e Branqueado (NaOH/H₂O₂). Estes materiais foram submetidos a testes iniciais de adsorção com o corante AM e demostraram que todas as EPU-OFI sintetizados apresentaram potencial adsorvente do corante AM.

Palavras chaves

espuma de poliuretano; cactus ; adsorção

Introdução

Os resíduos produzidos pela indústria têxtil consomem grandes volumes de água e produtos químicos podendo causar graves problemas para o meio ambiente. Dentre os diversos constituintes dos efluentes têxteis, os corantes são as espécies que apresentam maior impacto ambiental. Uma das técnicas mais utilizadas para tratamento de efluentes contendo corantes corresponde ao processo de adsorção. Dentre os adsorventes, os compósitos de poliuretano (PU) são uma boa alternativa para a remoção de corantes em meio aquoso, pois possui estabilidade, baixo custo e fácil manuseio (Mori e Cassella, 2009). O emprego de fibras vegetais, tais como o cactus Opuntia fícus indica (OFI), na síntese de PU, aumenta a cada dia, levando-se em conta as boas propriedades obtidas, como o aumento da resistência e da biodegradabilidade e o baixo custo da matéria prima (John e Thomas, 2008; Góes et al., 2016). Este trabalho tem como objetivo realizar a síntese de novos adsorventes utilizando a incorporação de material de origem natural cactus OFI para serem utilizados no processo de adsorção do corante azul de metileno (AM).

Material e métodos

A mucilagem do cactus OFI foi extraída em liquidificador de bancada. Em seguida, a mucilagem foi seca em estufa na temperatura de 55 °C durante 24 h. Após secagem, o material foi moído em almofariz e peneirado (16 mesh). O branqueamento das fibras de cactus foi realizado segundo metodologia proposta por Teodoro, 2011. As espumas de poliuretano (EPUs) reforçados com fibras de cactus (EPU-OFI), foram sintetizados segundo metodologia proposta por Góes et al., 2016. Foram sintetizados compósitos com cactus OFI in natura, tratado com NaOH e Branqueado (NaOH/H₂O₂). As porcentagens de cactus adicionadas ao compósito foram: 5,0; 10,0; 15,0 e 20,0 %. Após a obtenção destes materiais os mesmos foram submetidos a testes de adsorção com o corante azul de metileno (AM) utilizando uma Incubadora Shaker da Novatecnica, modelo NT 712, sob agitação constante de 200 rpm durante 7 h a 25°C.

Resultado e discussão

Efeito das diferentes proporções de cactus OFI no processo de adsorção do corante AM O efeito das diferentes porcentagens de cactus OFI adicionados nas EPUs no processo de adsorção do corante AM está apresentado na Figura 01. Todos os experimentos foram realizados variando a as diferentes EPUs-OFI sintetizadas mantendo fixo o pH da solução em 7,0, a massa das EPUs em 0,12 g, concentração do corante AM em 30,0 mg L^-1. A porcentagem de cactus adicionada a EPU apresentou pouca influência na remoção da concentração do corante AM. Desta maneira, foram escolhidos as EPU’s que apresentaram a maior porcentagem de adição de cactus (20%), uma vez que, ao reduzir a quantidade de polietilenoglicol (PEG), poliol sintético, ocorrerá uma redução no valor comercial do produto. Além disso, a substituição em maior quantidade de material polimérico ecologicamente correto a partir de matéria- prima de fonte renovável (Góes et al., 2016), contribuindo para o desenvolvimento sustentável das EPUs. Influência do pH na adsorção do corante AM nas EPU-OFI O efeito do pH inicial na capacidade de adsorção do corante AM está apresentado na Figura 2. Os resultados apresentados na Figura 2, mostram que as maiores reduções da concentração do corante ocorreram em pH entre 6,0 e 8,0. A baixa adsorção de azul de metileno em pH ácido pode ser atribuído à presença de íons H₃O⁺ em excesso, que competem com o corante pelos sítios de adsorção logo, quando o pH apresenta valores baixos, a repulsão entre os íons H₃O⁺ da solução e o corante AM (carga positiva) irá inibir o processo de adsorção. (Batzias e Sidiras, 2007; Fan et al., 2016).

Figura 1. Efeito das diferentes porcentagens de cactus OFI adicionado

Figura 02. Efeito do pH na adsorção do corante AM nas EPU-OFI.

Conclusões

As EPUs sintetizadas com cactus OFI evidenciam um material com boas propriedades adsortivas e com potencial de aplicação para adsorção de corante AM, mostrando uma alternativa à síntese de EPU utilizando polímeros sintéticos. A substituição parcial do poliol sintético pelo poliol de origem vegetal proveniente de fonte renovável não influenciou na capacidade adsortiva do corante AM nas EPUs.

Agradecimentos

UEM, CAPES, Cnpq, Fundação Araucária, GPDMA

Referências

MORI, M.; CASSELLA, R. J. Estudo da sorção do corante catiônico violeta cristal por espuma de poliuretano em meio aquoso contendo dodecilsulfato de sódio. Quimica Nova, v. 32, p. 2039-2049. 2009.

JOHN, M. J.; THOMAS, S. Review - Biofibres and biocomposites. Carbohydrate Polymers, v.71, p.343-364. 2008.

TEODORO, K.B.R. Whiskers de Fibra de Sisal obtidos sob diferentes condições de hidrólise Ácida: efeito do tempo e da temperatura de extração. Polímeros, v. 21, p.280-285. 2011.

BATZIAS, F.A.; SIDIRAS, D.K. Simulation of dye adsorption by beech sawdust as affected by pH. Journal of Hazardous Materials, v.141, p. 668-679. 2007.

GÓES, M.M.; KELLER, M.; OLIVEIRA, V.M.; VILLALOBOS, L.D.G.; MORAES, J.C.G.; CARVALHO, G.M. Polyurethane foams systhesized from celulose-based wastes:Kinetics studies of dye adsorption. Industrial Crops and Products, v.85, p.149-158. 2016.

FAN, S.; TANG, J.; WANG, Y.; ZHANG, H.; TANG, J.; WANG, Z.; Li, X. Biochar prepared from co-pyrolysis of municial sewage sludge and tea waste for the adsorption of methylene blue from aqueous solutions: Kinetics, isotherm, termodynamic and mechanism. Journal of Molecular liquids, v. 220, p. 432-441. 2016.