USO DE PLANEJAMENTO FATORIAL NA OTIMIZAÇÃO DA REMOÇÃO DE ÍONS CU(II) EM SOLUÇÃO AQUOSA UTILIZANDO O PÓ DA CASCA DE COCO VERDE

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Mariano, R.F. (IFRJ) ; Neves, M.A.F.S. (IFRJ) ; Espasandin, J.F.S. (IFRJ) ; Chaves, L.S. (IFRJ) ; Junior Henrique, S.S. (IFRJ)

Resumo

Diariamente efluentes contaminados com metais pesados são lançados em corpos hídricos, em maioria, sem nenhum tipo de tratamento para remoção dos metais, visto que metais pesados são tóxicos, há uma grande preocupação em obter um tratamento eficiente, acessível e simples. O pó da casca de coco verde pode ser usado como adsorvente para o tratamento alternativo, além de ser uma forma de reutilizar a casca de coco, o que reduz ainda mais o impacto ambiental que geraria, dessa forma é um material de fácil acesso. Este trabalho teve como objetivo avaliar três variáveis distintas através do método de planejamento fatorial, assim verificar as melhores combinações e a influência destas variáveis para uma adsorção mais eficiente.

Palavras chaves

metais pesados; casca de coco verde; adsorção

Introdução

O crescimento industrial tem ocorrido intensamente, provocando o aumento no descarte de efluentes, fazendo-se necessário um tratamento desses efluentes antes que sejam despejados na natureza. Tais efluentes podem estar contaminados por íon metálicos, como o cobre, e sabe-se que tais são tóxicos podendo gerar a bioacumulação destes nos organismos de seres vivos (FILHO; MOTA; SEOLATTO, 2011). Existe uma variedade de tratamentos a ser utilizado, podendo ser físico-químicos, biológicos ou a combinação de ambos, porém os mais comuns possuem limitações na remoção dos metais, além do custo elevado para serem realizados. O uso de materiais biológicos tem se mostrado uma área de interesse devido aos resultados, apresentando um bom desempenho, além da facilidade de adquiri-los, pois, em maioria, são resíduos sem utilidade significativa. A utilização destes materiais biológicos na remoção de metais pesado, e em posterior na sua recuperação, por sorção é chamado de biossorção (PINO, 2005). O tratamento por adsorção envolvendo biomassas, como a casca do coco verde, possibilita a reutilização da água e do metal, além de ser um material abundante e praticamente sem custo (MADEIRA, 2003). Por se tratar de um resíduo com grande dificuldade de degradação, a maior parte da casca do coco verde é considerada lixo, logo a sua utilização diminuiria o impacto ambiental gerado pela disposição deste resíduo. Os experimentos para avaliar a capacidade de adsorção da casca do coco verde foram realizados utilizando o planejamento fatorial. O método de planejamento fatorial é utilizado quando se deseja estudar a influência de duas ou mais variáveis e as combinações destas de forma a tornar o processo mais eficiente, pois todas as combinações possíveis dos níveis de cada variável são investigadas e

Material e métodos

As variáveis que podem influenciar o processo de adsorção como tempo de contato, concentração da solução de cobre (II) e a razão entre a massa da casca do coco e o volume da solução de cobre (II) foram avaliadas através de um planejamento fatorial completo com três variáveis e dois níveis (23) com triplicata do ponto central. Antes da realização do planejamento fatorial, fez-se um pré-tratamento na casca de coco. Uma fração da faixa granulométrica de 18-42 mesh foi submetida a um pré-tratamento químico, onde se colocou, em um erlenmeyer de 250 mL, 20 g da casca em contato com 300 mL das seguintes soluções: NaOH 0,1 mol.L-1, HNO3 1,0 mol.L-1 e água, manteve- se as soluções sob agitação de 140 rpm por 3 horas. Filtrou-se cada uma das soluções e deixou- se as cascas pré-tratadas na estufa por 24 horas a 60 °C. Para o estudo do planejamento fatorial, colocou-se 1 g da casca de coco pré- tratada em contato com 25 ou 50 mL da solução de cobre (II), mantendo uma razão 20 g.L-1 ou 40 g.L-1, nas concentrações de 100 ou 200 ppm, durante 3 ou 6 horas. Todos os experimentos foram realizados em pH ótimo (pH = 5,0), de acordo com Sousa (2007). Após o tempo estipulado, as soluções foram filtradas e o filtrado obtido foi avaliado por espectrometria de absorção atômica (EAA), a fim de se obter a quantidade adsorvida pelo adsorvente. Posteriormente, os resultados obtidos foram analisados estatisticamente.

Resultado e discussão

O pó da casca de coco verde foi submetido a diferentes tratamentos químicos com o objetivo de aumentar a capacidade de adsorção (Q). Pela técnica de absorção atômica foi possível determinar a concentração de íons cobre remanescentes na solução, calculou-se então a capacidade de adsorção para cada pré-tratamento realizado, onde Q é expresso em mg do metal/g do adsorvente. Na tabela 1 estão representadas as variáveis e níveis para escolhidos: Os percentuais de remoção obtidos em cada ensaio ficaram na faixa de 70 à 98 %. Os experimentos mostraram que pré-tratamento utilizando NaOH apresentou melhor capacidade adsortiva dentre todos os pré- tratamentos estudados. Os resultados apresentados na tabela 2 possibilitaram a discussão a respeito dos diferentes fatores que poderiam influenciar na adsorção. Os valores absolutos dos efeitos principais e a interação das variáveis foram estudados através dos diagramas de pareto com um nível de confiança de 95%. Foi possível observar que a concentração e a razão massa/volume apresentaram efeito positivo indicando que valores mais elevados favorecem a adsorção, esse resultado está de acordo com dados da literatura. A interação entre esses dois fatores também foi significativamente positiva, demonstrando que quando essas passam do nível -1 para nível +1 ocorre um aumento na remoção do metal.

Conclusões

O planejamento fatorial é importante na otimização do processo, identificando os efeitos das variaveis sob a adsorção, aumentando sua adsorção, com menor tempo e custos. Conclui-se que a casca de coco verde como adsorvente para a remoção de cobre (II) em efluentes contaminados é eficiente. Entre os pré- tratamento destaca-se o uso de NaOH 0,1 mol/L, apresentando mais de 96% de remoção dos íons cobre nas condições de 40 g/L, 3 horas e 200 ppm. Com os resultados a biomassa se mostrou uma alternativa possível, promissora e eficiente para para o tratratamento de efluentes industriais contaminados.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao IFRJ - Campus Nilópolis.

Referências

CUNICO, M. W. M. et al. Planejamento fatorial: uma ferramenta estatística valiosa para a definição de parâmetros experimentais empregados na pesquisa científica. Visão Acadêmica, Curitiba, v. 9, n. 1, jan/jun. 2008.
FILHO, C.J.S.; MOTA, D. L. F.; SEOLATTO, A. A. Avaliação da eficiência da adsorção de chumbo, cádmio e cromo pela biomassa da casca do pequi (Caryocar brasiliense Camb.). In: SOCIEDADE BRASILEIRA PARA O PROGRESSO DA CIÊNCIA, 63., 2011, Goiânia, Anais...Goiânia: SBPC, 2011. Disponível em: <http://www.sbpcnet.org.br/livro/63ra/conpeex/pibic/trabalhos/CARLOS_J.PDF> Acesso em: 29 mar 2018.
MADEIRA, N. A. et al. Absorção de metais tóxicos pelas fibras de Cocos nucifera L. Enciclopédia Biosfera, Goiânia, v. 9, n. 16, p. 2779-2780, jul. 2003.
PINO, G. A. H. Biossorção de Metais Pesados Utilizando Pó da Casca de Coco
Verde (Cocos nucifera). 2005. 113f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) - Departamento de Ciências dos Materiais e Metalúrgica, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005.
SOUZA, W. S. Adsorção de metais tóxicos em efluente aquoso usando pó da casca de coco verde tratado. 2007. 125f. Dissertação (Mestrado em Saneamento Ambiental) - Curso de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.