Adsorção do íon Cu(II) utilizando biocarvão preparado a partir de coroa de abacaxi.

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Leite, T.C. (UFPE) ; Gama, B.M.V. (UFPE) ; Oliveira, L.P.S. (UFPE) ; Campos, N.F. (UFPE) ; Ribeiro, B.G. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE)

Resumo

O cobre é um o metal pesado, sendo necessária sua remoção dos efluentes industriais antes do descarte em corpos d’água. Dentre as técnicas utilizadas, a adsorção se destaca por apresentar fácil operação, além de possibilitar a utilização de resíduos agroindústrias como precursores na preparação de adsorventes. Este trabalho avaliou a eficiência do biocarvão preparado a partir da coroa de abacaxi para remoção de íons Cu(II) em soluções aquosas. Foram determinadas as melhores condições para pH inicial da solução, dosagem do adsorvente e velocidade de agitação. O melhores resultados foram obtidos em pH 4,0, 2 g.L^-1 e 200 rpm. Os resultados demonstram o potencial dos biocarvão na remoção de íons Cu(II) em solução aquosa.

Palavras chaves

Adsorção; Cobre; resíduo agroindustrial

Introdução

O descarte de efluentes industriais (EF) sem o devido tratamento em corpos hídricos causa contaminação das águas e doenças em seres vivos (Ogundipe; Babarinde, 2017). Entre os contaminantes mais encontrados em EF está o cobre que é amplamente utilizado em indústrias como: chapeamento eletrônico, fios e galvanização (Salman et al., 2015). A Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) Nº 430/2011 estabelece teor máximo de 1,0 mg.L^-1 para o lançamento íons cobre (Cu(II)) em corpos receptor. Sendo necessário que efluentes sejam tratados antes de seu descarte em corpos de água (BRASIL, 2011). Dentre os métodos utilizados para a remoção de Cu(II) em EF, a adsorção se destaca por apresentar fácil operação e remover o contaminante mesmo em baixas concentrações (Nascimento et al., 2014). Além de possibilitar o uso de resíduos agroindustriais (RA) como precursores para a preparação de adsorventes, o que possibilita diminui o impacto ambiental, uma vez que esses resíduos descartados de forma incorreta causam problemas ambientais (González, 2018; Mo et al., 2018). Dentre esses RA não reaproveitados de maneira eficiente está a coroa de abacaxi (CA), sendo o Brasil um dos maiores produtores mundiais dessa fruta. A CA é considerada como rejeito pelas indústrias de polpa de suco, apresentando porção comestível de 22% a 35% (Nunes et al., 2017). O presente trabalho teve como objetivo preparar adsorventes a partir do resíduo agroindustrial da CA para a remoção de Cu(II) de soluções aquosas.

Material e métodos

A CA foi lavada, seca a 105ºC em estufa (Splabor) e triturada (liquidificador Mondial). Em seguida, o material foi carbonizado em uma mufla (Quimis), utilizando rampa de aquecimento (10ºC.min^-1; 100ºC (30 min), 200ºC (1 h) e 350ºC (1 h)), sendo denominado como biocarvão da coroa de abacaxi (BCA). As concentrações dos íons Cu(II) foram quantificadas através da Espectrofotometria de Absorção Atômica de chama (Varian, SpectrAA 220 FS), no comprimento de onda de 222,6 nm (R² de 0,99). A capacidade adsortiva (q) foi calculada a partir da Equação 1: q = (C₀– C_f)*V*M^-1 (1) sendo: C₀ e C_f, a concentração inicial e final do metal (mmol.L^-1), respectivamente; V, o volume da solução (L) e M, a massa do adsorvente (g). Foram determinadas as melhores condições do processo adsortivo para pH inicial da solução, dosagem do adsorvente (DA) e velocidade de agitação (VA). O estudo do pH inicial da solução utilizou 0,1 g do BCA, 50 mL da solução (1 mmol.L^-1), na faixa de pH 2-8, mantido sob agitação de 300 rpm por 6 h. Os ensaios também foram realizados sem adsorvente. Já a avaliação da influência da DA foi realizada variando a relação M/V de 1 a 20 g.L^-1 adaptado do trabalho de Lonappan et al. (2018). O estudo foi realizado no pH definido no estudo anterior, utilizando 50 mL da solução (1 mmol.L^-1), a 300 rpm por 3 h. O estudo do efeito VA foi avaliado para 100, 200 e 300 rpm e sem agitação (DA e pH inicial definidos nos estudos anteriores; 1 mmol.L^-1; 3h).

Resultado e discussão

A Figura 1 apresenta os resultados adsortivos da influência do pH inicial da solução de Cu(II). A partir da Figura 1 observou-se que no pH 2 a diferença entre as concentrações de íon Cu(II) é menor. Segundo Dong et al. (2019) isto ocorre devido a protonação de grupos funcionais do adsorvente que tendem a competir com os íons metálicos. Além disso, na faixa de pH de 3 a 6 a diferença entre as concentrações foi em torno de 10%. Assim, o pH 4 foi escolhido por ser o natural da solução, evitando custos adicionais com o ajuste de pH. Os resultados da variação do % de remoção e da q do BCA para o Cu(II), assim como os resultados do estudo da velocidade de agitação estão apresentados nas Figuras 2A e 2B, respectivamente. De acordo com a Figura 2A, observa-se que o aumento da DA ocasionou a diminuição da q e o aumento do % de remoção. Esse aumento está associado a uma maior disponibilidade de sítios ativos. Resultado semelhante foi obtido por Pereira (2017) na adsorção de Cu(II) utilizando pó da folha do cajueiro. Visando obter uma melhor relação entre q e o % de remoção, selecionou-se a DA de 2 g.L^-1, onde ocorre a interceptação das curvas. Conforme a Figura 2B, o aumento de 100 para 300 rpm resultou em um aumento da q (inferior a 10%) devido a melhor distribuição do BCA na solução. Foi observado que sem agitação o desvio padrão foi elevado, indicando a menor reprodutibilidade experimental. Em 200 rpm, os experimentos apresentaram maior reprodutibilidade, indicando maior estabilidade. Essa VA também foi utilizada por Ben-Ali et al., (2017) na remoção de Cu(II) utilizando a casca de romã crua como adsorvente.

Concentração final das soluções sem e com adsorvente versus pH inicial da solução


Avaliação da dosagem dos adsorventes (A) e da velocidade de agitação (B)

Conclusões

De acordo com os estudos apresentados, as melhores condições para a remoção de Cu(II) pelo biocarvão preparado a partir de coroa de abacaxi foram pH inicial da solução de 4,0, DA de 2g.L-1 e VA de 200 rpm. O BCA mostrou-se uma alternativa promissora na remediação deste contaminante e, ao estabelecer condições adequadas para os experimentos adsortivos, torna-se possível aumentar a eficiência do processo, aumentando também a viabilidade de utilização do adsorvente preparado.

Agradecimentos

Os autores agradecem a FACEPE, a FADE/UFPE e ao NUQAAPE/FACEPE.

Referências

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