Autores
Batista, M.C.B. (INSTITUTO FEDERAL DE GOIÁS - CAMPUS INHUMAS) ; Braga, E.A.F. (INSTITUTO FEDERAL DE GOIÁS - CAMPUS INHUMAS) ; Borges, E.C.L. (INSTITUTO FEDERAL DE GOIÁS - CAMPUS INHUMAS)
Resumo
O meio-ambiente é um assunto amplamente dicutido. Assim, este trabalho objetiva
avaliar a eficiência em adsorção do metal cobre (Cu+²), em meio aquoso,
utilizando a quitosana pura (QP) e modificada com tioacetamida (QM). A QP e a QM
foram caracterizadas por espectroscopia do infravermelho (IR) e microscopia de
eletrônica de varredura (MEV). O processo de adsorção foi realizado em batelada
sob agitação constante à 25oC por 14h. A quantidade adsorvida dos metais foi
determinada no absorção atômica, e todas as amostras foram analisadas em
triplicata. A QM apresenta uma média na diferença de adsorção de 11,93% em
relação à QP, e ambas apresentaram um equilíbrio de adsorção no mesmo intervalo de
tempo. Dessa forma, a QM apresenta maior eficiência na remoção do metal Cu+².
Palavras chaves
Adsorção; Cobre; Quitosana
Introdução
O descarte inadequado de resíduos sólidos industriais causam poluição devido aos
produtos utilizados ou produzidos no local. Muitos desses resíduos apresentam
metais pesados em sua composição, sendo tóxicos para o meio ambiente e para o
nosso organismo, causando danos se presente acima de determinados níveis de
concentração (GERALDO et al., 2021). Existem alguns métodos para tratamento dos
efluentes, que variam de acordo com a composição dos materiais e substâncias a
serem processadas, entretanto, são métodos de alto custo. Assim, houve
crescimento no interesse para o tratamento de efluentes com polímeros naturais,
já que apresentam vantagens na sua composição e são amplamente encontrados na
natureza (GUINESI et al., 2007). Um dos polissacarídeos mais utilizados para
estudo da remoção de metais pesados dos efluentes, tem sido a quitosana, um
produto natural de baixo custo, renovável e biodegradável obtido pela
desacetilação da quitina, encontrada nas carapaças de crustáceos. A quitosana é
um polímero catiônico que atrai substâncias de natureza contrária, possui
elevado grau de sorção de metais pesados, potencial que pode ser atribuído
devido à elevada hidrofilicidade; presença de muitos grupos funcionais; elevada
reatividade química destes grupos; flexibilidade estrutural do polímero e
facilidade de ser modificada quimicamente, introduzindo novos grupos funcionais
na sua cadeia polimérica a fim de aumentar a resistência química e mecânica e a
resistência contra a degradação química e microbiológica (FARIA et al., 2007).
Assim, este trabalho visa avaliar a eficiência da remoção do metal cobre em meio
aquoso através do processo de adsorção utilizando-se como adsorvente a QP e a
QM, investigando os aspectos de equilíbrio do processo, e o uso de adsorventes
naturais.
Material e métodos
A QP foi modificada com tioacetamida, na proporção de 10 mL de solução por
grama de quitosana. A mistura foi agitada por 5 horas a 60ºC, em seguida foi
filtrada em funil de Buchner, lavadas com álcool isopropílico (C3H8O) e secadas
a 80ºC por 10 horas para evaporação do solvente. Após secagem foi triturada e
denominada quitosana modificada (QM). Essa modificação foi avaliada por
espectroscopia de infravermelho (IR) na qual foi feita a Caracterização dos
materiais obtidos em um espectrofotômetro da Bruker Vertex 70. A morfologia dos
materiais foi determinada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os
materiais QP e QM foram recobertas com filme condutor de carbono em um
metalizador Balzer modelo MED-020. As micrografias obtidas foram feitas em um
microscópio eletrônico de varredura JEOL JSM – 6360 LV. Para analisar a
capacidade de adsorção da QP e QM, foram utilizadas soluções (0ppm - 100ppm) de
Sulfato de cobre (CuSO4.5H2O). O processo de adsorção, tanto da QP e QM foram
realizados sob agitação constante, por 12 horas. Em seguida foram filtradas.
Para avaliar a capacidade de adsorção do metal, foi utilizado o espectrômetro de
absorção atômica (AAS) da Perkin Elmer AAnalyst 200 todas as leituras foram
feitas em triplicata.
Resultado e discussão
A quitosana foi modificada com a incorporação da tioacetamida em sua superfície,
através de uma reação condensação do grupo OH da quitosana com o grupo -NH2 da
tioacetamida liberando uma molécula de água. A morfologia dos materiais QP e QM
foram determinadas por MEV. As imagens mostram, dentro da ampliação uma
superfície uniforme sem formação de aglomerados, considerando que a tioacetamida
foi incorporada de maneira homogênea na superficie da quitosana.
A QP e a QM foram caracterizados por espectroscopia do infravermelho (IR),
técnica baseada nas vibrações moleculares, que mede os diferentes tipos de
vibrações entre átomos de acordo com suas ligações interatômicas, determinando
assim a presença dos grupos funcionais nos materiais. O espectro de
infravermelho para a QP, apresenta bandas características da quitosana, como na
região de 3490 cm-1 representando a hidroxila (OH), uma deformação axial de C-H
em 2875 cm-1 uma banda em 1540 cm-1 representando a carbonila (C=O) e uma
deformação angular em 1510 cm-1 N-H.. Nos espectros vibracionais da QM, (Figura
1a), observou que as bandas características do bíopolimero se mantiveram, no
entanto, um aumento significativo da intensidade das bandas em próximos de 1025
cm-1, pode estar associado às vibrações C=S provenientes da tioacetamida (LUCENA
et al., 2013).
Dessa forma, observa que a QM é mais eficiente na remoção do metal quando
comparada a QP, sendo essa conclusão observada na Figura 1b. A quitosana
modificada apresenta uma média na diferença de adsorção de 11,93% em relação à
quitosana pura, e ambas apresentaram um equilíbrio de adsorção no mesmo
intervalo de tempo.
Conclusões
Verificou-se que a QM com tioacetamida apresenta grande potencial para remoção de
cobre. Com os dados podemos perceber que a quitosana é um bom adsorvente, devido a
sua porosidade e grande área superficial, características que foram apresentadas
nas imagens do MEV, e a presnça da tioacetamida teve uma excelente influencia na
adsorção quando comparada a QP.
Agradecimentos
Programa de apoio à produtividade em pesquisa (PROAPP -Edital nº 12/2020)
Núcleo de Pesquisa NuQMMA
Referências
FARIA. E. A.; PRADO, A. G. S. Kinetic studies of the thermal degradation of cellulose
acetate/niobium and chitosan/niobium composites. Reactive e Functional Polymers, v. 67, p.655-661, 2007.
GUINESI, LUCIANA SIMIONATTO; ESTEVES, AMANDA ALVES; CAVALHEIRO, ÉDER TADEU GOMES. Adsorção de íons cobre (II) pela quitosana usando coluna no sistema sob fluxo hidrodinâmico. Química Nova , v. 30, p. 809-814, 2007.
GERALDO, K. D.; JUNIOR, C.; BARROSO, G.; SOUSA, A. M.; COSTA, J. B. Análise fatorial da adsorção de cobre em solução aquosa por hidroxiapatita; Engenharia sanitária e ambiental. v. 26, p. 877-881, 2021.
LUCENA, G.; SILVA, A. G.; HONÓRIO L. M. C.; SANTOS, V. D. Remoção de corantes têxteis a partir de soluções aquosas por quitosana modificada com tioacetamida. Revista Ambiente & Água, v. 8, p. 144-154, 2013.
