USO DE ADSORVENTE IN NATURA OBTIDO DA SEMENTE DE MELÃO (Cucumis melo, L) PARA A REMOÇÃO DO CORANTE ALIMENTÍCIO VERDE RÁPIDO FCF

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Santiago, G.V.S. (UFPE) ; Irineu, M.D. (UFPE) ; Aquino, R.V.S. (UFPE) ; Barbosa, A.A. (UFPE) ; Carvalho, R.F. (UFPE) ; Neves, N.S.C.S. (UFPE) ; Silva, M.G.N. (UFPE) ; Rocha, O.R.S. (UFPE)

Resumo

O aproveitamento de resíduos agroindustriais para obtenção de adsorventes para o tratamento de efluentes apresenta grande expectativa tanto econômica quanto ambiental, pois é um material renovável e de baixo custo. Neste trabalho, foi avaliada a capacidade de adsortiva da semente de melão (Cucumis melo, L) como adsorvente in natura, na remoção do corante verde rápido FCF (C.I 42053). O adsorvente apresentou Ponto de Carga Zero igual a 7,0 e melhor capacidade adsortiva em pH 3,0. A eficiência da adsorção foi observada avaliando a Demanda Química de Oxigênio (DQO), cor aparente e condutividade. A eficiência média de remoção para esses parâmetros foi 37,93%, 50% e 18,35%, respectivamente.

Palavras chaves

Adsorção; Resíduos agroindustriais; Cucumis melo, L

Introdução

O desenvolvimento tecnológico contribuiu para o crescimento industrial, o que acarretou em um grande crescimento no consumo de água e, consequentemente, levou a geração de grandes volumes de rejeito dos processos industrias (PATHAK et al., 2015). Nesses efluentes está contida uma classe importante de poluentes, os corantes, sendo eles utilizados em diversos setores, como alimentício, têxtil, tintas, plástico e couro, entre outros. Os corantes geram efluentes coloridos, que em sua maioria são tóxicos, e contribuem para um desequilíbrio natural nos ecossistemas, mesmo em pequenas concentrações (VIMONSES et al., 2010). Alguns corantes são aditivos alimentares e estão disponíveis como sintéticos e naturais. Desses, os corantes sintéticos são preferíveis por possuírem maior estabilidade (luz, oxigênio, calor e pH), baixo custo, isenção de contaminação microbiana, além de intensificar e conferir cor aos alimentos. Porém, parte do corante utilizado no processo é perdido, gerando maior concentração de contaminantes nos efluentes (REZA; KURNY; GULSHAN,2017; SHIRALIPOUR; LARKI, 2017). Neste contexto, há o verde rápido (VR) (C.I 42053) de estrutura química (C37H34N2Na2O10S3), também conhecido como Food Green, é classificado como trifenilmetano. (CORRADINI, 2018; PRADO; GODOY, 2009). Ele é um alérgeno altamente tóxico para os seres humanos (M.A. ALI, S.A. BASHIER, 2006), podendo causar irritação na pele, nos olhos e no trato respiratório, como também pode chegar a inibir a liberação de neurotransmissores no sistema nervoso humano (J.A. VAN HOOFT, 2002). Por isso, se faz tão necessário tratar esses efluentes antes de serem lançados em corpos hídricos. Pensando nisso, a busca por técnicas de baixo custo, como o processo de adsorção, tem se tornado comum, tem aplicação simples, disponibilidade de materiais adsorventes oriundos de resíduos e boa eficiência (CARDOSO et al., 2012; KANNAN; MUTHURAJA; DEVI, 2013). Os resíduos sólidos e materiais naturais podem ser encontrados em grandes quantidades e são potenciais subprodutos para produção de carvão ativado como também na aplicação in natura (CARVALHO et al., 2010; TAN et al., 2015), quando consideradas suas características físico-químicas e baixo custo (RAFATULLAH et al., 2010). Vários resíduos naturais tiveram seu estudo adsortivo realizado e já foram citados na literatura, como cascas de frutas, sementes, folhas etc. Caroço de abacate (RODRIGUES, L. A., SILVA, M. L. C. P., ALVARES-MENDES, M. O., et al., 2011), casca de coco (SINGH K.P., MALIK A., SINHA S., et al. 2008), casca de limão (KUMAR; PORKODI, 2006) e casca de banana (GAUTAM; KHAN, 2016), entre outros. Nessa perspectiva, a semente de melão (Cucumis melo, L.) é uma boa alternativa a ser estudada, pois é oriunda de um fruto de baixo custo e que é facilmente encontrado no Brasil, por ser um dos maiores produtores mundiais (CRISÓSTOMO et al., 2002). Por isso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade adsortiva do adsorvente in natura da semente de melão na remoção do corante verde rápido (C.I 42053), sobre parâmetro físico-químicos, Demanda Química de Oxigênio (DQO), condutividade e cor aparente das soluções aquosas.

Material e métodos

O corante alimentício Verde Rápido FCF (C.I 42053) foi obtido de F. Trajano Aromas e Ingredientes Ltda. Nos experimentos foram utilizados o adsorvente in natura proveniente da semente de melão da espécie Cucumis melo, L. A preparação do adsorvente foi realizada com sementes de melão lavadas com água destilada e mantidas em estufa com circulação forçada (Marconi MA035/1) a 100°C durante 24h. Posteriormente, o material passou por um moinho de facas (TECNAL), segundo Nascimento et al. (2014). Em sequência o material passou por peneira tipo Tyler/Mesh 65. Foi lavado consecutivas vezes com água destilada e mantido novamente em estufa a 100°C durante 24h. A caracterização do adsorvente in natura foi realizada avaliando seu ponto de carga zero. Foi determinado colocando-se 0,1 g do material em contato com 50 mL de água destilada com pH variando de 2-10 sob agitação de 200 rpm (NASCIMENTO et al., 2014). Após 24 horas, o pH foi medido novamente para construção do diagrama, conforme pHfinal – pHinicial vs pHinicial. A influência do pH inicial da solução do VR no processo adsortivo foi avaliada utilizando-se nos experimentos 0,1g de adsorvente in natura e 50mL da solução (20mg.L-1), com pH variando de 2-10, sob agitação de 200 rpm durante 2h em mesa agitadora (NASCIMENTO et al., 2014). Os parâmetros ambientais, Demanda Química de Oxigênio (DQO), condutividade e cor aparente foram realizados de acordo com o método descrito na seção 5220 D do Standard Methods for the examination of water and wastewater 22st Edition. O ensaio de Demanda Química de Oxigênio (DQO) foi realizada em refluxo fechado (150°C, 2h). As amostras tratadas por adsorção e sem tratamento foram filtradas em membranas de 0,20 μm. A digestão foi feita em frasco de vidro de 16 mm, adicionou-se 2,5 mL das amostras filtradas antes ou após o tratamento por adsorção, 1,5 mL de solução digestora contendo dicromato de potássio e sulfato de mercúrio e 3,5 mL de solução catalisadora de sulfato de prata em ácido sulfúrico. Após a digestão, o dicromato não reduzido foi quantificado em espectrofotômetro UV-Vis (Spectroquant Pharo 300), medidos no comprimento de onda 620 nm. A condutividade da amostra foi determinada em condutivimetro (GEHAKA PG 1300) antes e após o tratamento. A cor foi determinada em espectrofotômetro UV-Vis (Spectroquant Pharo 300), na região de 620 nm.

Resultado e discussão

A caracterização do adsorvente foi realizada avaliado inicialmente o Ponto de Carga Zero Figura 1a. É possível perceber que o pHpcz referente ao adsorvente é igual a 7,0. Isso demonstra que para valores acima do pHpcz, o material possui carga negativa, colaborando com a as espécies catiônicas. Ao passo que, para valores abaixo, o material possui carga positiva, favorecendo a interação de íons de carga negativa. Essa determinação é importante para o estudo da adsorção, pois refere-se à ionização de grupos funcionais na superfície do adsorvente e sua interação com as espécies em solução (LIU, 2018). Avaliando-se a remoção do corante alimentício verde rápido FCF Figura 1b. Obteve-se o resultado da avaliação da influência de diferentes pH na adsorção do corante VR em solução de 20 mg.L-1. Observa-se que o pH ótimo para adsorção do VR está entre 2-4, contudo para valores superiores a 4 a remoção se torna não significativa. Isso pode ser explicado considerando a atração eletrostática que existe entre a superfície carregada positivamente do adsorvente e o corante, já que ele é aniônico. Vieira et al. (2009) avaliaram a capacidade adsortiva de corantes têxteis de caráter aniônico em mesocarpo de babaçu, dos quais foram obtidos resultados semelhantes. As soluções foram avaliadas antes e após o tratamento por métodos físico-químicos, Demanda Química de Oxigênio (DQO), condutividade e cor aparente Figura 2. O tratamento apresentou uma redução de 37,93% da DQO. Isso mostra que o adsorvente utilizado nessas condições experimentais não promoveria uma remoção de DQO que atendesse a legislação ambiental no tempo de contato de 120 min, com 0,1 g de adsorvente a 200 rpm; uma vez que se obteve uma remoção inferior a 70% (CONAMA 430/11). Em relação à cor aparente, observou-se que a solução de corante foi clarificada, apresentando uma redução de aproximadamente 50%. A condutividade da solução aquosa de VR após o tratamento teve uma redução de 18,35%, constatando que alguns sais dissolvidos foram adsorvidos. A condutividade pode ser influenciada pela união do adsorvente e do adsorvato, e pela quantidade de partículas de adsorvente presente na solução (MERLO et al., 2015).

Avaliação de parâmetros ambientais antes e após o processo de remoção do corante verde rápido por adsorção.

Conclusões

A semente de melão (Cucumis melo, L) passou por um simples processo para transforma-se em um adsorvente in natura, do qual, obteve-se Ponto de carga zero igual a 7,0. E a partir do estudo de pH, foi constatado que a melhor capacidade adsortiva é em pH 3,0. A remoção do corante VR foi observada sobre a Demanda Química de Oxigênio (DQO), cor aparente e condutividade, apresentando eficiência média de remoção de 37,93%, 50% e 18,35%, respectivamente. O trabalho realizado com o adsorvente obtido da semente de melão mostra que esse resíduo agroindustrial é uma alternativa viável para remoção do corante verde rápido de soluções aquosas.

Agradecimentos

Ao Laboratório de Engenharia de Alimentos (LABEA) - DEQ/UFPE

Referências

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA) Standard methods for the examination of water and wastewater. 22nd. Washington, Dc: APHA, 2012. BRASIL - Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) - Resolução n. 430 de 13 de maio de 2011. CARDOSO, Natali F. et al. Application of cupuaçu shell as biosorbent for the removal of textile dyes from aqueous solution. Journal Environmental Management, v. 92, n. 4, p. 1237-1247, abr. 2011. CARVALHO, T. E. M.; FUNGARO, D. A.; IZIDORO, J. C. Quim. Nova, v. 33, p. 358-363, 2010. CORRADINI, Maria G. Synthetic Food Colors. Reference Module in Food Science, 2018. CRISÓSTOMO, L.A; SANTOS, A.A; RAIJ, V.B; FARIA, C.M.B; SILVA, D.J; FERNANDES, F.A.M; SANTOS, F.J.S; CRISÓSTOMO, J.R; FREITAS, J.A.D; HOLANDA, J.S; CARDOSO, J.W; COSTA, N.D. Adubação, irrigação, híbridos e práticas culturais para o meloeiro no Nordeste. Embrapa agroindústria tropical. Fortaleza, 2002, p.1-21, dez. 2002. GAUTAM, S., KHAN S. H. Removal of methylene blue from waste water using banana peel as adsorbent, Journal of Science, Environment and Technology, Vol. 5, N° 5, p. 3230 – 3236, 2016. J.A. VAN HOOFT, Fast Green FCF
(Food Green 3) inhibits synaptic activity in rat hippocampal interneurons, Neurosci. Lett. 318 163–165, 2002. KANNAN, CHELLAPANDIAN; MUTHURAJA, KUMARASAMY; DEVI, MURUGAN R. Hazardous dyes removal from aqueous solution over mesoporous aluminophosphate with textual porosity by adsorpition. Journal of Hazardous Material, v. 244-245, p. 10-20, jan. 2013. KUMAR, K. V., AND PORKODI, K. Relation between some two- and three-parameter isotherm models for the sorption of methylene blue onto lemon peel, J. Hazard. Mater., 194, 259–267, 2006. LIU, J.; WANG,Y.; FANG, Y.; MWAMULIMA, T.; SONG, S.; PENG. C. Journal of Molecular Liquids, 250, 468-476, 2018. M.A. ALI, S.A. BASHIER, Effect of fast green dye on some biophysical properties of thymocytes and splenocytes of albino mice, Food Additives Contaminants 23 452–461, 2006. MERLO, N.P.; JUNIOR, M.R.F.; ROCHA,N.R.de A.F. Seleção do melhor mesh de carvão ativo utilizado na remoção de surfactante de água residual. In: Congresso de Iniciação Científica da Universidade de Rio Verde, IX Anais. Rio Verde: CICURV, p.367-370, 2015. NASCIMENTO G. E.; DUARTEM. M. M. B., CAMPOS N. F.; ROCHA O. R. S.; SILVA V. L. Environ. Technol., v. 35, n. 11, p. 1436–1453, 2014a. PATHAK, P. D.; MANDAVGANE, S. A.; KULKAMI, B. D. Rev. Chem. Eng., v. 31, p. 361- 381, 2015. PRADO, Marcelo Alexandre; GODOY, Helena Teixeira. Corantes artificiais em alimentos. Alimentos e Nutrição Araraquara, v. 14, n. 2, 2009. RAFATULLAH, M., SULAIMAN, O., HASHIM, R., AND AHMAD, A. Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: A review, J. Hazard. Mater, 177, 70–80, 2010. REZA, K. M., KURNY, A., GULSHAN, F. Parameters affecting the photocatalytic degradation of dyes using TiO2: a review. Applied Water Science, v. 7, p. 1569–1578, 2017. RODRIGUES, L. A., SILVA, M. L. C. P., ALVARES-MENDES, M. O., et al., “Phenol removal from aqueous solution by activated carbon produced from avocado kernel seeds”, Chemical Engineering Journal, v. 174, n. 1, pp .49-57, out, 2011. SINGH K.P., MALIK A., SINHA S., et al., “Liquid-phase adsorption of phenols using activated carbons derived from agricultural waste material”, Journal of Hazardous Materials, v. 150, pp. 626–641, fev, 2008. SHIRALIPOUR, R.; LARKI, A. Pre-concentration and determination of tartrazine dye from aqueous solutions using modified cellulose nanosponges. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 135, p. 123–129, 2017. TAN, K. B.; VAKILI, M.; HORRI, B. A.; POH, P. E.; ABDULLAH, A. Z.; SALAMATINIA, B. Separation and purification technol., v. 150, p. 229-242, 2015. VIEIRA, A. P.; SANTANA, S. A.A.; BEZERRA, C. W.B.; SILVA, H. A.S.; CHAVES, J. A.P.; MELO, J. C.P.; SILVA FILHO, E. C. da; AIROLDI, C. Kinetics and thermodynamics of textile dye adsorption from aqueous solutions using babassu coconut mesocarp. Journal of Hazardous Materials, v. 166, p. 1272–1278, 2009. VIMONSES, V., JIN, B., AND CHOW, C. W. K. Insight into removal kinetic and mechanisms of anionic dye by calcined clay materials and lime, J. Hazard. Mater, 177, 420–427, 2010.