PARTIÇÃO DO CORANTE TÊXTIL AMARELO REMAZOL EM SISTEMAS AQUOSOS BIFÁSICOS CONSTITUÍDOS POR ÁLCOOL ISOPROPÍLICO + FOSFATO DE SÓDIO+ ÁGUA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Santos, B.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Gandolfi, O.R.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Fontan, R.C.I. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Bonomo, R.C.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA)

Resumo

Sistemas aquosos bifásico (SABs) podem ser utilizados para a extração e/ou purificação de compostos presentes em processos tecnológicos, como no tratamento de efluentes. Objetivou-se neste trabalho análise do comportamento da partição do corante amarelo remazol nos SABs formados por fosfato de sódio, álcool isopropílico e água, em diferentes temperaturas T = (15, 20, 25, 30) °C e no pH 4. Foram selecionados 3 linhas de amarração para cada temperatura, utilizando uma concentração de sal fixa e concentração de álcool variável. A Concentração do corante na fase superior e inferior foi determinada a partir da medida de absorbância em espectrofotômetro no comprimento de onda 431 nm. O corante migrou preferencialmente para a fase superior e o coeficiente de partição variou de 2,741 a 63,632.

Palavras chaves

Efluente têxtil; Extração; Coeficiente de partição

Introdução

As indústrias têxteis no Brasil se destacam dentro do segmento industrial, pois são importantes para o desenvolvimento econômico do país. São responsáveis pela fabricação de uma vasta gama de tecidos coloridos para comercialização, que resulta no crescimento da produção de corantes que podem ser classificados como naturais ou sintéticos (OLIVEIRA et al., 2018). Este processo produtivo utiliza grandes quantidades de corantes e produtos químicos para o tingimento de fios e tecidos, representando um grande desafio para a gestão ambiental (GOVINDAN et al., 2014). São produzidos anualmente em escala global toneladas de corantes sintético, sendo que aproximadamente 15% são descarregadas apenas pelas indústrias têxteis na hidrosfera (BRILLAS et al., 2015). Os corantes podem ser classificados pelo modo de fixação, dentre eles os principais são: reativos, diretos, azóicos, ácidos, básicos, a cuba, de enxofre, dispersivos, pré-metalizados e branqueadores (ZANONI; CARNEIRO, 2001). Os corantes azóicos são o grupo mais importante de corantes sintéticos e representam a maior classe de corantes em uso atualmente, são amplamente utilizados em diversos setores, como têxteis, cosméticos e impressão de papel (ZIARANI et al., 2018). Segundo Lang et al. 2013, os corantes azoicos são classificados como os mais importantes para indústria de tingimento, com cerca de 70% do total de corantes têxteis utilizados, por ser a maior classe com um extenso conjunto de cores e estruturas. Os corantes azo são resistentes à degradação, diversos estudos estão sendo aplicados principalmente na remoção do corante nas águas residuais, por serem compostos aromáticos complexos com grande diversidade estrutural que proporcionam um elevado grau de estabilidade química, biológica e resistência à quebra com o tempo, a exposição à luz solar e microrganismos (SAVIN et al., 2018). O setor têxtil necessita de um grande volume de água, gerando no processo indústrial e de tingimento águas residuais altamente poluidoras. Grande quantidade de água utilizada durante o tingimento e lavagem de têxteis, chega ao sistema de águas superficiais que transporta um volume considerável de corantes orgânicos (GREER et al., 2015). O efluente têxtil quando não tratado pode contaminar os corpos de água, lençóis freáticos e reduzir o oxigênio dissolvido na água e impactar os ecossistemas aquáticos, podendo causar mudanças climáticas indiretamente (HOSSAIN et al., 2018). Alcançar a sustentabilidade na cadeia têxtil é principais preocupações (AMINDOUST; SAGHAFINIA, 2016). No Brasil, A RESOLUÇÃO (CONAMA) N° 430/2011 (CONAMA, 2011) dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes no Art. 16 onde determina que os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados diretamente no corpo receptor desde que obedeçam a algumas condições e padrões previstos no artigo, o objetivo é que as águas residuais fossem tratadas antes do seu lançamento nos corpos d’água. Após o efluente se enquadrar aos parâmetros exigidos pelo CONAMA ele pode ser lançado ao corpo receptor. O tratamento do resíduo liquido é importante para o meio ambiente e para a vida dos seres humanos. Além de atender a legislação, favorece o setor econômico da indústria de forma que esse resíduo a depender da sua qualidade pode retornar ao processo produtivo. Uma das possíveis tecnologias aplicadas para recuperação dos corantes têxteis é os SAB. Tal método é eficiente no processo de separação, pois utilizam menos energia, custo menores e alto rendimento de recuperação, sendo completamente vantajoso por apresentar baixa ou nenhuma toxicidade (GUO et al., 2012). Vários trabalhos utilizam SAB na separação, purificação e/ou concentração de corantes (MAGESTE et al., 2009; MAGESTE et al., 2012; ALVARENGA et al., 2015). Os SABs compostos por álcool / sal tem apresentado uma menor viscosidade quando comparado ao sistema baseado em polímero convencional, o uso do álcool tem algumas vantagens como o baixo custo e facilidade de recuperação do produto a partir da reciclagem da fase rica em álcool, além disso, a separação de fases requer menor tempo (NG et al.,2017). Diante do exposto, objetivou-se neste trabalho estudar o comportamento da partição do corante têxtil sintético Amarelo remazol nos SABs formados por fosfato de sódio + álcool isopropílico + água em diferentes temperaturas T= (15, 20, 25, 30) °C e no pH 4.

Material e métodos

Os reagentes para conduzir o experimento foram álcool isopropílico (CH ₃) ₂CHOH), fosfato de sódio bibásico (Na₂HPO₄), o ácido fosfórico (H₃PO₄) e o corante têxtil sintético Amarelo. Todos os reagentes foram de grau analítico e utilizados sem purificação adicional. Água destilada foi utilizada em todos experimentos. Para a partição do corante, primeiramente, foi realizada a montagem dos sistemas aquosos bifásicos compostos por sal + álcool + água, pesando quantidades definidas dos componentes (Tabela 1), até uma massa de 40 g em tubos de centrifugas graduados de 50 mL. Os pontos globais foram selecionados com base no trabalho de Batista et al. (2016), utilizando pontos acima da curva binodal nas temperaturas T= (15, 20, 25, 30) °C. Todos os sistemas foram agitados em agitador vortex e centrifugados a 3500 g por 5 min para acelerar a separação de fase. Os sistemas foram levados à estufa B.O.D, nas temperaturas desejadas, por 12 horas para atingir o equilíbrio e ser observada a separação de fase. Quando ambas as fases estavam totalmente límpidas foi realizada a separação das mesmas. Os experimentos de partição foram realizados em tubos de 15 mL, utilizando- se 3,0 mL de cada uma das fases dos SAB. Adicionou-se aos tubos um volume de 200 μL da solução do corante na concentração de 100 ppm. Os sistemas foram agitados e deixados em repouso em BOD na temperatura estabelecida. Após atingir o equilíbrio, as fases foram separadas utilizando seringas de 5 mL para posterior quantificação da concentração do corante na fase superior e inferior. A concentração do corante nas fases foi determinada por leitura direta em espectrofotômetro a 431 nm. Foi realizada a curva de calibração com o corante em diferentes concentrações. Para quantificar o grau de partição alcançado na extração do corante foi determinado o coeficiente de partição (K_p), que indica a relação entre a concentração da molécula de interesse na fase superior e inferior (SOUZA Jr. et al., 2014). A energia livre de Gibbs de transferência (ΔG_tr), é um parâmetro termodinâmico utilizado para avaliar a espontaneidade do processo de partição do corante. Ela é determinada considerando o processo de transferência de mol do corante da fase inferior para a fase superior e calculada a partir da equação: ΔG_tr=−RTlnK_p (MAGESTE et al., 2009). Onde: K_p= coeficiente de partição; T = temperatura (K); R = constante dos gases universal (8,31446 J/Kmol).

Resultado e discussão

Foram realizados experimentos para a partição o corante amarelo de remazol nos sistemas aquosos bifásicos formados por álcool isopropílico + Fosfato de sódio/ácido fosfórico + água, em diferentes temperaturas T= (15, 20, 25 e 30) °C, utilizando pontos globais selecionados com base no trabalho de Batista et al. (2016), como pode ser observado na tabela 1. Na Tabela 2 podemos observar o comprimento da linha de amarração (CLA), os valores para o coeficiente de partição do corante amarelo de remazol, a variação da energia livre de Gibbs de transferência (ΔG_tr), nas 3 linhas de amarração e nas diferentes temperaturas. Diversas propriedades físico-químicas do sistema e da biomolécula determinam o valor de K_p, por exemplo, algumas propriedades das fases como natureza químicas dos componentes, massa molar, pH, temperatura, concentrações de sal e do polímero, comprimento das linhas de amarração, entre outras (DA SILVA E LOH, 2006). É possível verificar que para todos os sistemas estudados, os valores do coeficiente de partição dos corantes (K_p) foram superiores a 1, indicando que o corante migrou, preferencialmente, para a fase superior, rica em álcool. Foi possível verificar também que com aumento da composição global do sistema, houve um aumento do coeficiente de partição. Esse comportamento pode ser explicado devido ao número de interações intermoleculares envolvidas entre o corante e o álcool, que cresce junto ao aumento das concentrações de álcool e sal nos sistemas, obtendo um maior coeficiente de partição, ou seja, uma maior transferência de massa dos corantes para a fase rica em álcool. Segundo Pimentel (2016) com o aumento da concentração de álcool e sal, o número de interações intermoleculares envolvidas entre o álcool e os corantes aumentam, resultando em um maior coeficiente de partição. O efeito da temperatura na eficiência de extração do corante foi estudado de 15 a 30 ° C em intervalos de 5 °C, como apresentado na tabela 2. Pode-se observar que o coeficiente de partição aumenta com o aumento da temperatura. Tal resultado também foi observado por Griffin et al., (2004). Para um melhor entendimento do mecanismo de partição do corante nestes SABs, o parâmetro termodinâmico energia livre de Gibbs de transferência (ΔG_tr) foi determinado. O parâmetro ΔG_tr pode ser definido como a variação da energia livre de Gibbs do sistema quando um mol do soluto particionado se transfere da fase inferior para a fase superior do sistema (PIMENTEL. 2016). Os valores negativos de ΔG_tr indicam que a partição nos SABs formados por álcool + sal + água é espontânea quando o corante transfere para a fase superior do sistema. Pode-se observar na tabela 2, que a ΔG_tr diminuiu com o aumento do CLA. Os valore de ΔG_tr variaram de -2414,495 J/mol e -10462,872 J/mol. Em geral, os resultados mostram uma redução no valor de ΔG_tr, ou seja, os valores de coeficiente de partição do corante crescem à medida que aumenta a diferença entre as propriedades termodinâmicas intensivas das fases (ALVARENGA et al., 2015). Os resultados mostram que os sistemas aquosos bifásicos formados por fosfato de sódio + álcool isopropílico + água dessa pesquisa apresenta um grande potencial a ser aplicado no tratamento de efluentes da indústria têxtil.

Conclusões

Observou-se que com o aumento do comprimento da linha de amarração houve um aumento do coeficiente de partição para todos sistemas estudados, o corante de interesse particionado migrou para a fase superior (Kp>1,0). O aumento da temperatura influenciou nos valores de coeficiente de partição. Sendo assim, os resultados mostram que o comportamento do corante tende ser espontâneo para fase orgânica do sistema. A variação da energia livre de Gibbis para o processo de transferência do corante foi espontâneo para todos os sistemas. Os resultados mostram que os sistemas aquosos bifásicos formados por fosfato de sódio + álcool isopropílico + água dessa pesquisa apresenta um grande potencial a ser aplicado no tratamento de efluentes da indústria têxtil.

Agradecimentos

À FAPESB pelo auxílio financeiro.

Referências

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