Avaliação da Moringa Oleifera Lam na remoção do corante amarelo remazol (RGBN)

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Cézar, K. (UFPB) ; Pontes, L. (UFPB) ; Cunha, C. (UFPB) ; Toscano, I. (UFPB) ; Cézar, K. (UFPI) ; Medeiros, J. (UFPB) ; Oliveira, H. (UFPB) ; Silva, I. (UFPB) ; Araújo, K. (UFPB)

Resumo

A moringa Oleifera tem sido estudada por apresentar potencial capacidade de substituir os coagulantes comercias nos tratamentos de efluentes. Os corantes são utilizados em vários setores industriais, como exemplo o setor têxtil, que geram grande carga de efluentes nocivos ao meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade da moringa na remoção do corante remazol ultra amarelo RGBN. Um planejamento fatorial 2³ com três pontos centrais foi realizado para avaliar as condições experimentais ótimas, além do estudo cinético que foi utilizado para determinar o tempo de contato da adsorção. Os resultados do planejamento mostraram que a utilização de uma massa de 0,08g de moringa sem agitação proporcionou um resultado em torno de 80% na remoção do corante.

Palavras chaves

moringa oleifera; corante remazol amarelo; planejamento experimental

Introdução

As indústrias têxteis estão em primeiro lugar no mundo no que se refere ao consumo de corantes e influenciam nas condições econômicas e sociais de muitos países (BELTRÁN-HEREDIA; SÁNCHEZ MARTÍN, 2008). Estimativas apontam que cerca de 2% dos corantes produzidos são despejados nos corpos aquáticos (DUMAN et al., 2015). O grande consumo de corantes contribui para uma alta produção de efluentes pelas indústrias têxteis. Além disso, esses efluentes contém uma ampla variedade de contaminantes seja de baixo ou alto risco para a vida aquática ou para quem dela vive (BELTRÁN-HEREDIA et al., 2009). A presença destes contaminantes em corpos de água dificulta a penetração de luz solar cuja finalidade está direcionada na atividade fotossintética (BELLO et al., 2017). A classificação dos corantes é estabelecida de acordo com sua estrutura e fixação ao substrato, quanto à fixação podem ser identificados em vários grupos diferentes, como ácido, básico, corantes dispersos e diretos. Já em relação à sua estrutura química, muitos compostos são incluídos como: tiazinico, trifenilmetano, antraquinônico e corantes azos (BELTRÁN-HEREDIA; SÁNCHEZ MARTÍN, 2008). Muitos corantes são resistentes à biodegradação devido apresentarem uma estrutura molecular aromática complexa, que dificulta o processo de tratamento específico em remover a cor de todos os tipos de águas residuais (HU et al., 2006). O corante azo (remazol amarelo RGBN) utilizado na pesquisa está inserido nessa classificação dos não biodegradáveis.Uma combinação de vários métodos nos tratamentos físicos de efluentes têxteis tem sido utilizado e reportado na literatura, entre os quais estão a coagulação, floculação, eletro- floculação, filtração por membrana, eletroquímica, troca iônica, precipitação, radiação até ozonização. Todavia, esses tratamentos apresentam elevado custo para alcançar uma boa eficiência. Por conta disso, tratamentos alternativos têm sido estudados para contornar esse inconveniente. Em destaque, podemos citar a Moringa Oleifera que vem sendo usada como coagulante natural. Ela pertence à família Moringacea e é também conhecida como rábano ou árvore de baqueta, podendo ser encontrada em toda a Índia, Ásia, algumas partes da África e América (LUZ et al., 2013). A Moringa vem sendo considerada um coagulante orgânico na substituição do sulfato de alumínio, coagulante comercial (AMAGLOH & BENANG, 2009; DELELEGN et al., 2018) e, pesquisas demonstram que a proteína catiônica encontrada na Moringa é o principal componente responsável pelo processo de coagulação (SÁNCHEZ- MARTÍN et al., 2010). Neste contexto, o objetivo desse trabalho é avaliar a Moringa como agente coagulante natural na remoção do corante remazol amarelo RGBN, reduzindo a cor e os seus componentes nocivos ao homem e meio ambiente.

Material e métodos

A Moringa Oleífera foi coletada no município de Cajazeiras-PB e o corante remazol ultra amarelo RGBN foi cedido pelo grupo Dystar. Uma massa de 1,2 g de moringa foi triturada em um moinho de café até a obtenção de um pó de granulometria fina e, em seguida, foram peneiradas usando peneiras com diâmetros de 250 mm, 850 mm e 1200 mm. A solução do corante foi preparada em água destilada para uma concentração de 100 mg L-1. As misturas (solução corante + moringa) foram levadas para a mesa agitadora, em temperatura ambiente por um tempo de 60 minutos. Após esse tempo, as soluções (corante/moringa) foram filtradas. Os espectros foram obtidos usando um espectrofotômetro UV-visível Agilent 8453 e o comprimento de onda característico do grupamento cromóforos presente na estrutura da moringa em 415 nm foi observado. Uma curva analítica foi realizada na faixa linear de 2 a 120 mg L-1 e a remoção do corante foi avaliada pela porcentagem de corante eliminado após o tratamento com a moringa.Para o estudo cinético uma massa fixa de 0,080 g de moringa em 100 mL da solução do corante remazol amarelo RGBN 100mg L-1 foram utilizados. Esses parâmetros foram baseados em ensaios descritos na literatura para soluções salinas (BELTRÁN-HEREDIA et al., 2009). Com intuito de examinar os principais fatores e seus efeitos na remoção do corante remazol ultra amarelo um delineamento fatorial completo 2³ com três pontos centrais foi aplicado. Os fatores granulometria, massa e agitação foram avaliados. A porcentagem de corante removido foi usada como resposta do planejamento a fim de avaliar a eficiência da moringa na remoção do RGBN. Um total de 11 experimentos foram realizados e a resposta (% de corante removido) foi obtida e analisada usando o programa Statistica® v.10.

Resultado e discussão

Cinética da remoção do corante ultra amarelo RGBN A Figura 1 mostra o gráfico relativo ao estudo cinético da remoção do corante remazol ultra amrelo RGBN. É importante destacar que em apenas 60 minutos as reações alcançaram o equilíbrio químico.Figura 1: Estudo cinético na remoção do corante: condições experimentais: pH 4,40, concentração do corante 100 mg.L- 1, granulometria da moringa 250 mm, temperatura 25°C e massa da moringa 0,08 g. Um rápido decaimento de concentração nos primeiros 5 min dos ensaios é observado e os valores de remoção alcançaram o equilíbrio após 10 minutos. Além disso, há uma pequena flutuação nas respostas ao longo do tempo devido ao complexo mecanismo de coagulação. Esse fato é descrito na literatura específica sobre mecanismo de adsorção (BELTRÁN-HEREDIA; SÁNCHEZ MARTÍN, 2008). Planejamento Fatorial Os ensaios foram realizados em ordem aleatória e cada ponto central dos ensaios foi realizado em triplicata para estimativa de erro experimental. Os ensaios continham os níveis superiores, centrais e inferiores. Os níveis para granulometria foram 250 mm; 850 mm e 1200 mm, a massa (0,04 g; 0,06 g e 0,08 g) e por fim, a agitação (35 rpm; 150 rpm e 450 rpm). Dos 11 experimentos realizados, o ensaio 3 apresentou a melhor resposta de remoção do corante (80%) com nível superior da massa 0,08 g da moringa, agitação com nível inferior (35 rpm) e a granulometria de 250 mm. Isto significa que, quanto maior o valor da massa maior será a disponibilidade de sítios ativos na superfície da moringa e mais eficiente será o processo de remoção. O gráfico de Pareto (Figura 2) corrobora com os resultados observados no planejamento fatorial. Os fatores AG (agitação) e M (massa) nos níveis estudados foram significativos com 95% de confiança. O valor negativo para a agitação reitera a informação que quanto menor a agitação (nível inferior), melhor será a resposta em relação à remoção do corante do corante. Figura 2: Gráfico de Pareto para análise dos fatores e dos efeitos A influência dos fatores AG e M na remoção do corante foi também confirmado com o gráfico da Superfície de Resposta que forneceu resultados concordantes com o gráfico de Pareto. Em que passando do nível inferior para o fator superior da massa (M) a resposta é elevada. Para o fator agitação (AG) o nível inferior proporciona um aumento da resposta. Através da ANOVA foi possível calcular da soma quadrática do erro puro SQ_ep (1,927) e a soma quadrática da variação total SQ_total (3699,09) com R² (0,9994), coeficiente de variação, que é um dos parâmetros utilizado para analisar se toda variação em torno da média foi explicada pela regressão.

Estudo cinético na remoção do corante


Gráfico de Pareto para análise dos fatores e dos efeitos

Conclusões

A Moringa Oleifera mostrou alta capacidade para remoção do corante amarelo RGBN. Uma remoção de corante com um percentual de 80% foi alcançada mesmo com uma pequena quantidade de moringa. A agitação mostra ser fator de influência na remoção, porém no nível inferior, enquanto que a granulometria apresentou um aumento na resposta com o nível superior. Portanto, o planejamento fatorial proporcionou o estudo dos fatores e níveis relevantes na otimização dos experimentos para obtenção de uma melhor resposta, o que comprova a viabilidade e eficiência da moringa na remoção do corante remazol ultra amarelo RGBN.

Agradecimentos

A Universidade Federal da Paraíba, a CAPES e ao Laboratório de Estudos em Química Ambiental.

Referências

AMAGLOH, F. K.; BENANG, A. Effectiveness of Moringa Oleifera Seed as Coagulant for Water Purification. African Journal of Agricultural Research, v. 4, n. 2, p. 119–123, 2009. BELLO, O. S. et al. Scavenging Rhodamine B dye using moringa oleifera seed pod. Chemical Speciation and Bioavailability, v. 29, n. 1, p. 120–134, 2017. BELTRÁN-HEREDIA, J.; SÁNCHEZ-MARTÍN, J.; DELGADO-REGALADO, A. Removal of carmine indigo dye with moringa oleifera seed extract. Industrial and Engineering Chemistry Research, v. 48, n. 14, p. 6512–6520, 2009. BELTRÁN-HEREDIA, J.; SÁNCHEZ MARTÍN, J. Azo dye removal by Moringa oleifera seed extract coagulation. Coloration Technology, v. 124, n. 5, p. 310–317, 2008. DELELEGN, A.; SAHILE, S.; HUSEN, A. Water purification and antibacterial efficacy of Moringa oleifera Lam. Agriculture & Food Security, p. 1–10, 2018. DUMAN, O.; TUNÇ, S.; GÜRKAN POLAT, T. Adsorptive removal of triarylmethane dye (Basic Red 9) from aqueous solution by sepiolite as effective and low-cost adsorbent. Microporous and Mesoporous Materials, v. 210, p. 176–184, 2015. HU, Q. H. et al. Adsorption study for removal of basic red dye using bentonite. Industrial and Engineering Chemistry Research, v. 45, n. 2, p. 733–738, 2006. LUZ, L. DE A. et al. Structural characterization of coagulant Moringa oleifera Lectin and its effect on hemostatic parameters. International Journal of Biological Macromolecules, v. 58, p. 31–36, 2013. SÁNCHEZ-MARTÍN, J.; GHEBREMICHAEL, K.; BELTRÁN-HEREDIA, J. Comparison of single-step and two-step purified coagulants from Moringa oleifera seed for turbidity and DOC removal. Bioresource Technology, v. 101, n. 15, p. 6259–6261, 2010.