REMOÇÃO DO CORANTE AZUL DE METILENO UTILIZANDO MATERIAIS DE BAIXO CUSTO COMO BIOADSORVENTE ALTERNATIVO (CASCAS DE CAMARÃO)

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Pereira, I.C.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Barros, J.M.H.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; Correia, L.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Clericuzi, G.Z. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Nascimento, B.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Fraga, T.J.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PERNAMBUCO) ; Pessoa, T.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Fraga, D.M.S.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Carvalho, M.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Freire, E.M.P.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO)

Resumo

No presente trabalho foi avaliado o percentual de remoção do corante azul de metileno em solução sintética utilizando como adsorvente casca de camarão. Foi realizado através de um planejamento fatorial 23 com 3 pontos centrais, variando a concentração de corante em 25, 50 e 75 mg/L, pH (10, 11 e 12) e tempo de agitação de 2, 4 e 6 horas. O material foi caracterizado através de Análise Granulométrica, DRX, FTIR e TG. Foi obtido uma remoção de 93,67% para concentração de 75 mg/L e pH 12 em 2 horas. O estudo das isotermas de adsorção foi realizado e obteve o modelo Sips para a biomassa. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou ao processo. Então, o bioadsorvente apresenta eficiência na remoção do corante Azul de Metileno em efluentes sintéticos.

Palavras chaves

Azul de Metilino; Casca de camarão; Adsorção

Introdução

De acordo com a literatura, atualmente, diversos tratamentos têm sido empregados para a remoção de corantes de efluentes têxtis. Entretanto, em efluentes de baixas concentrações técnicas complexas são necessárias e representam soluções economicamente desfavoráveis. Neste âmbito, surgem como alternativas as operações de adsorção e a utilização de materiais adsorventes de baixo custo que representam uma prática viável para sua aplicação, visto que o carvão ativado, o adsorvente mais eficiente comercialmente apresenta um valor elevado inviabilizando a aplicação da adsorção em grande escala (CRINI, BADOT, 2008; DOTTO et al., 2011). Diversos materiais estão sendo estudados para substituir o carvão ativado como, por exemplo, sabugo de milho, casca de arroz, bagaço de cana, palha de trigo, quitosana, casca de camarão, casca de amendoim, caranguejo guajá, dentre outros. Muitos desses materiais são abundantes nas proximidades da região de localização das indústrias têxteis (SILVA, 2005). As indústrias de processamento de camarão são responsáveis por gerar um grande volume de resíduos sólidos, cujo descarte final tem se tornado um grande obstáculo. Entretanto, esses resíduos são conhecidos por conter quitina, classificado como polissacarídeo estrutural possuidor de uma ampla gama de aplicações, inclusive no tratamento de efluentes. Quitina e seu derivativo quitosana possuem características que tornam estes biomateriais aptos para atuarem como materiais adsorventes. Neste contexto, foi avaliada a eficiência da casca de camarão como um biomaterial sustentável a ser empregado como adsorvente em processo de remoção do corante azul de metileno em solução sintética e a partir da sua eficácia utilizar para tratamento de efluentes oriundos da indústria têxtil.

Material e métodos

O corante azul de metileno (PA) utilizado nesse trabalho foi cedido pelo Laboratório de Reatores Químicos e não passou por nenhuma purificação prévia. As cascas de camarão foram cedidas pelos trabalhadores do Mercado de Peixes, localizado no bairro de Tambaú – João Pessoa/PB que foram lavadas e secas ao sol por 6 horas e moídas em moinho de facas. Após os ensaios escolheu-se a granulometria de 100 mesh para dar continuidade ao trabalho. Planejamento Fatorial: Os ensaios foram realizados em erlenmeyers, com 1,5g do bioadsorvente e 50 mL da solução sintética com concentrações de 25 mg/L, 50 mg/L e 75 mg/L. O pH foi de 10, 11 e 12. Os ensaios foram agitados durante 2, 4 e 6 horas, sob 250 rpm e 40°C. Por fim, realizou-se a leitura da absorbância das amostras. O percentual de remoção (% Re) de corante em cada ensaio foi determinado através da Equação 1: %Re= (C_o-C_e)/C_o (1) Onde: C_o é a concentração inicial da solução (mg/L) e C_e é a concentração no equilíbrio da solução (mg/L). A quantidade de soluto adsorvida em equilíbrio para cada grama do adsorvente, q_eq, foi obtida através da Equação 2: q_eq= V/m (C_o-C_e ) (2) Onde, C_oé concentração inicial da solução (mg/L); C_e é Concentração no equilíbrio da solução (mg/L); V é volume em litros (L); m é massa em gramas (g). Isotermas de adsorção: Uma massa de 0,75g de adsorvente e 25 mL da solução sintética, em diferentes concentrações (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90 mg.L-1), com 2 h e pH 12, sob 250 rpm e 40°C. Estudo cinético: 25 mL da solução sintética, com concentração, pH e temperaturas fixas. As amostras foram coletadas em intervalos de tempo para obter a curva de concentração da solução sintética em função do tempo de remoção.

Resultado e discussão

O difratograma apresenta uma tendência a material amorfo, provavelmente por se tratar de um polímero natural com alta cadeia molecular e estarem desorganizadas (SILVA, 2015). No espectro de infravermelho foi observado bandas localizadas em 1656 cm-1- 1487 cm-1, 2926-2950 cm-1, 1022-1067 cm-1, 3412-3440 cm-1 correspondentes ao estiramento C=O, C-H, C-O, –OH e –NH, respectivamente (CARVALHO, 2006). A curva de TG apresentou 3 eventos térmicos: perda de água, perda de material orgânico e perda de material inorgânico e possível formação de óxidos. A 1ª decomposição ocorreu numa faixa temperatura de 44,64°C a 80,52°C, com perda de massa de 7,68%, já a 2ª ocorreu num intervalo de temperatura de 340,54°C a 410,61°C, com perda de 36,52%. A 3ª ocorreu num intervalo de 671,85°C a 753,80°C, com perda de massa de 8,91% (ANTONINO, 2007). A partir das respostas obtidas pelo planejamento fatorial obteve-se que o ensaio 6, realizado no pH 12, em 2 h, massa de adsorvente de 0,75 g e concentração de 75 mg/L do adsorvato na solução, obtendo assim uma porcentagem de remoção de 93,67%. Por meio de análise do gráfico de Pareto, a concentração do corante foi o único parâmetro estatisticamente significativo para o intervalo de confiança de 95%. Concluindo-se que os efeitos significativos são: concentração, interações de pH e concentração e tempo de agitação e concentração. Nos estudos de equilíbrio, o modelo que melhor se ajustou aos dados foi o de Sips, com coeficiente de 0,97 (Figura 1). O modelo ainda apresentou capacidade adsortiva de 6,41 mg.g-1. A variação da capacidade de adsorção ao longo do tempo está apresentada na Figura 2. O tempo de equilíbrio foi estabelecido em 120 min e o modelo que melhor se ajustou aos dados foi o modelo de pseudosegunda ordem.

Figura 1. Modelo da Isoterma de Sips para adsorção do corante azul de metileno utilizando pó da casca de camarão como bioadsorvente.


Figura 2. Variação da capacidade de adsorção (qe) ao longo do tempo de contato.

Conclusões

O pó da casca de camarão obteve percentual de remoção de 93,67%. As melhores condições de processo para a remoção de cor determinadas pelo planejamento fatorial empregado foram pH 12, tempo de agitação de 2 horas e concentração de 75 mg/L, obtendo nessas condições o maior percentual de remoção. O equilíbrio de adsorção foi atingido após 120 minutos de contato e o modelo que melhor se ajustou aos dados foi o de pseudo-segunda ordem. O modelo da isoterma de Sips teve melhor ajuste ao processo e apresentou capacidade adsortiva de 6,41 mg.g- 1.

Agradecimentos

Referências

ANTONINO, N. de A. Otimização do processo de obtenção de quitina e quitosana de exoesqueletos de camarões oriundos da indústria pesqueira paraibana. Disertação de mestrado–Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2007.
CARVALHO, TECIA VIEIRA. Biomateriais à base de quitosana de camarão e bactérias para remoção de metais traços e petróleo. Universidade Federal do Ceará, 2006.
CRINI, Gregorio; BADOT, Pierre-Marie. Application of chitosan, a natural aminopolysaccharide, for dye removal from aqueous solutions by adsorption processes using batch studies: A review of recent literature. Progress in polymer science, v. 33, n. 4, p. 399-447, 2008.
DOTTO, G. L.; VIEIRA, L. G.; GONÇALVES, J. D.; PINTO, L. A. A. Remoção dos corantes azul brilhante, amarelo crepúsculo e amarelo tartrazina de soluções aquosas utilizando carvão ativado, terra ativada, terra diatomácea, quitina e quitosana: estudos de equilíbrio e termodinâmica. Química Nova, v. 34, no. 7, p. 1193-1199, 2011.
SILVA, A. T. DA.; Influência da temperatura na adsorção do corante azul de metileno utilizando serragem de Pinus Elliottii como um adsorvente alternativo: um modelo para o tratamento de efluentes têxteis. 2005. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Federal de Santa Catarina.
SILVA, Anne Priscila de Oliveira. Estudo comparativo de adsorção de íons cu2+ e óleo em efluente sintético sobre materiais híbridos à base de argilominerais e quitosana. Tese de Doutorado, UFRN, 2015.
VIJARAGHAVAN, N.S., Environmental unit in textile industry. Director BIS, bhopal science tech. Entrepreneur, v. 7, p. 3-9, 1999.