CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DA ADSORÇÃO DO CORANTE AMARELO ÁCIDO 17 EM CARVÃO ATIVADO DO ENDOCARPO DA CASTANHA DO PARÁ

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Iniciação Científica

Autores

Gonçalves, A.C. (UNIFESSPA) ; Lopes, D.O. (UNIFESSPA) ; Carneiro, B.T.P. (UNIFESSPA) ; Santos, L.O. (UNIFESSPA) ; Almeida, R.S. (UNIFESSPA) ; Carvalho, F.A.O. (UNIFESSPA)

Resumo

O tratamento de efluentes tem sido um grande desavio, e objeto de investigação pela comunidade científica. O presente estudo foca na caracterização físico-química do processo de adsorção do corante têxtil, amarelo ácido 17, em carvão ativado (CAQ) sintetizado da Bertholletia excelsa. Os ensaios de adsorção foram realizados com 0,2 g CAQ em duas proporções, 1;2 e 1:3, (m/m) de ZnCl2, em 100 mL de corante a 25 mg/L, em função da temperatura, pH e rotação. Os melhores índices de remoção foram observados em meio ácido, pH 2,0, 20°C e 150 rpm. O aumento do pH e da temperatura induz um decréscimo no índice remoção. Os estudos cinéticos mostram que o processo de adsorção é de pseudo segunda ordem. Assim, o CAQ da Bertholletia excelsa é uma alternativa viável para o tratamento de efluentes.

Palavras chaves

carvão ativado; amarelo ácido 17; adsorção

Introdução

A contaminação dos corpos aquáticos vem crescendo significativamente como o desenvolvimento industrial. Muitos dos processos industriais produzem rejeitos, que em geral são descartados sem tratamento nos corpos d’água, acarretando uma série de problemas ao meio ambiente e conseqüentemente para todos os seres vivos. Os impactos deste descarte comprometem não só a fauna, animais marinhos com a via respiratória prejudicados, bem como promovem enchentes em grandes centros urbanos. Os corantes usados na indústria têxtil são rejeitos tão pequenos, micropartículas, porém com grande impacto ambiental, pois quando descartados diminui os níveis de oxigênio na água e a fotossíntese comprometendo do ecossistema aquático. As primeiras indústrias têxteis adentraram ao Brasil em 1850 e apesar de antigas, até os dias de hoje são um dos setores industriais mais poluentes (ELIZALDE-GONÇALES et al., 2003). A poluição colorida nos cursos d'água passam a ser observáveis a partir de concentrações de 1 mg/L (CATANHO et al., 2006). O corante amarelo ácido 17 é sintético muito utilizado nas indústrias têxtil no tingimento de cabelo, na produção de papel, de couro dentro outros. A fórmula molecular é C16H10Cl2N4Na2O7S2 que contém um grupo cromóforo N=N ligado a um anel aromático. Atualmente existem vários métodos para o tratamento de efluentes, porém a adsorção, tem se destacado devido ao baixo custo e a reutilização do material adsorvente. Desta forma, neste trabalho foram sintetizados carvões ativados quimicamente para o tratamento do corante amarelo ácido 17. Os estudos físico-químicos do índice de remoção foram investigados em função do pH, temperatura e rotação por minuto (rpm), e os ensaios da cinética de adsorção foram realizados nas condições otimizadas, pH, 2,0, 20°C e 200 rpm.

Material e métodos

Inicialmente foi preparado uma solução padrão do corante têxtil aniônico ácido amarelo 17 (AY 17), Sigma-Aldrich, USA, teor de 60 %, na concentração 1000 mg/L. Em seguida foi preparadas diferentes soluções na faixa de 0 a 22 mg/L para construir a curva analítica. As medidas de absorção foram realizadas num espectrômetro da marca Bel Spectro S05, monitorando a absorbância em 400 nm em triplicata, usando uma cubeta de quartzo de 1mL e caminho ótico de 1 cm. Os ensaios iniciais de adsorção do corante AY 17, foi realizado com 0,2 g dos carvões sintetizados em diferentes granulometrias, 28 e 65 mesh, temperatura de carbonização, 300 e 400 °C, e proporção do agente ativante, 1:1, 1:2 e 1:3, na presença de 100 mL do corante a 25 mg/L. Os ensaios foram realizados a 30 °C e 200 rpm, no pH 7,0 por um período de 180 min. Em seguida Ao uma alíquota do sobre nadante de cada erlenmeyer foi retirada e filtrada usando uma seringa com papel filtro acoplado à extremidade, e realizado a leitura da absorbância. Para o material com melhor índice de remoção foram otimizados a temperatura, pH e velocidade de rotação. A biomassa in natura foi submetida processo de lavagem com água destilada e posteriormente com água ultrapura para a remoção do pigmento natural do endocarpo da castanha-do-Pará. Os ensaios em função do pH foram realizados, preparando soluções de concentrações fixas de corante e depois ajustando-as com soluções de HCl 0,1 mol/L e NaOH 0,1 mol/L para os valores de pH igual a 2,0, 3,0, 4,0, 7,0 e 9,0 (SALLEH et al., 2011). Os experimentos foram realizados com os parâmetros otimizados de temperatura e velocidade de rotação igual a 20 °C e 150 rpm.

Resultado e discussão

A Tabela 1 mostra os índices de remoção do corante ácido amarelo 17, em função da temperatura e velocidade de rotação para as amostras de carvão ativado, nas proporções 1:2 e 1:3 de ZnCl2. O índice de remoção é favorecido em 200 rpm quando comparado a rotação de 120 rpm, sendo removido cerca de 33 % do adsorvente da solução. No entanto, quando a rotação é mantida fixa, e a temperatura é reduzida de 30 para 20 °C, é observado um aumento significativo do índice de remoção de 33 % para 42 % (Tabela 1). Estudo reportados na literatura mostram que a adsorção física é bastante dependente da temperatura, por ser caracterização por interações fracas entre o adsorvente e adsorvato, a mesma é favorecida com a redução do grau de agitação das moléculas em solução (MELO, 2012). Na Figura 1A pode-se observar que em meio ácido o azo corante é melhor adsorvido na superfície do carvão ativado, com índice de remoção em torno de 45 %, enquanto no pH 9,0 a remoção é de apenas 25 %. Este comportamento, provável, está associado a presença de cargas negativas na superfície do adsorvente, que é neutralizada pelo excesso de prótons em meio ácido e, portanto, favorecendo a interação com o corante que é aniônico (KARTHIK et al., 2018). Os dados da cinética de adsorção foram ajustados pelos modelos de pseudo primeira ordem e pseudo segunda ordem como mostrado na Figura 1B. O processo de adsorção do ácido amarelo 17 em carvão ativado do endocarpo da castanha do Pará é melhor descrito pelo modelo de pseudo 2° ordem, sendo obtido um r2 de 0,9955 e constante de velocidade de 8,7 x 10-3 g/mg/min. No ajuste pelo modelo de pseudo primeira ordem o valor de r2 de 0,9731, sugerindo que este modelo não é adequado para descrever o processo de adsorção.

Efeitos da temperatura e velocidade de rotação na adsorção do corante amarelo ácido 17, 25 mg/mL, em 0,2 g carvão ativado da Bertholletia excelsa


(A) Efeito do pH do meio na adsorção do corante, a 20°C e 200 rpm. (B) Curva da cinética mostrando os ajustes pelo modelo de pseudo 1° e 2° ordens

Conclusões

O presente estudo mostra que a eficiência do adsorvente é fortemente dependente do pH, temperatura e velocidade de rotação que a solução é submetida, sendo o maior índice de remoção observado em meio, pH 2,0, a 20 °C e 200 rpm. Além disso, o processo de adsorção do ácido amarelo 17 em carvão ativado do endocarpo da castanha do Pará é caracterizado por uma cinética de pseudo primeira ordem.

Agradecimentos

Referências

CATANHO, M.; MALPASS, G. R. P.; MOTHEO. A. J. Avaliação dos Tratamentos Eletroquímicos e Fotoelétroquimicos na Degradação de Corantes Têxteis. Química Nova, São Paulo, v. 29, n. 5, p. 983-989, 2006.
ELIZALDE-GONZALES, M. O.; MATTUSCH, J.; E INICIE, W.D.; WENNRICH, R. Sorption on natural sólids for arsenic remoção. Chemical Engineering Jornal, 81: 187-195, 2001.
KARTHIK, V. · et. al. Biosorption of Acid Yellow 12 from simulated wastewater by nonviable T. harzianum: kinetics, isotherm and thermodynamic studies. Int. J. Environ. Sci. Te., https://doi.org/10.1007/s13762-018-2073-4.

MELO, S.S. Produção de carvão ativado a partir de resíduos da biomassa residual da Castanha do Brasil (Bertholletia Excelsa L.) para adsorção de Cobre(II). 2012. Dissertação (Mestrado em Química) -Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém-PA.
SALLEH, M. A. M. et al. Cationic and anionic dye adsorption by agricultural solid wastes: A Comprehensive review. Desalination, v. 280, n. 1-3, p. 1-13,10/3/ 2011. ISSN 0011-9164.