ÁREA
Iniciação Científica
Autores
Barros da Silva, Z.V. (IFMA CAXIAS) ; Moura, E.S. (IFMA) ; Barros da Silva, S.H. (IFMA CAXIAS) ; Nascimento, G.S. (IFMA CAXIAS) ; Conceição, L.O. (IFMA) ; Rocha, M.B.C. (IFMA CAXIAS) ; Pereira, F.M.S.P. (IFMA CAXIAS) ; Silva, A.S. (IFMA CAXIAS)
RESUMO
A adsorção desempenha um papel crucial na purificação de água e no tratamento de efluentes industriais. Neste estudo, investigamos a cinética da adsorção do corante vermelho do congo (VC) em Aninga modificada com DEA. Avaliamos a influência do tempo de contato e a adequação de modelos cinéticos. Observamos que o equilíbrio foi alcançado após 120 minutos, com uma taxa de remoção de 78,93%. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o mais apropriado, com coeficientes lineares significativos. As constantes de velocidade indicaram que o modelo de segunda ordem tinha uma taxa de reação mais rápida do que o de primeira ordem.
Palavras Chaves
Adsorção; Corante vermelho do congo; Aninga modificada com DEA
Introdução
A adsorção é um processo amplamente empregado na remoção de contaminantes de soluções aquosas, desempenhando um papel fundamental na purificação de água e no tratamento de efluentes industriais (Fantinel, 2021). Nesse contexto, o estudo cinético da adsorção de corantes orgânicos, como o corante vermelho do congo (VC), torna-se essencial, uma vez que esses corantes frequentemente estão presentes em efluentes industriais e representam um desafio significativo para a qualidade da água e para o meio ambiente (Cruz, 2022; Scher, 2021). O corante VC é um exemplo de corante anfotérico, amplamente utilizado na indústria têxtil e em outras aplicações, sendo conhecido por sua resistência à degradação e por sua coloração intensa (Soares, 2022). Portanto, compreender a cinética de sua adsorção é de suma relevância para o desenvolvimento de processos eficazes no tratamento de água e para a mitigação dos impactos ambientais negativos associados à presença desses corantes. Neste estudo, exploramos o comportamento cinético da adsorção do corante VC em Aninga modificada com DEA (Dietanolamina). Onde foram investigados a influência do tempo de contato, a taxa de remoção e a adequação de diferentes modelos cinéticos para descrição do processo de adsorção. Além disso, comparamos nossos resultados experimentais com valores previamente relatados na literatura (Han et al., 2022), a fim de validar e contextualizar nossas descobertas. A compreensão dos mecanismos envolvidos na adsorção do VC é fundamental para otimizar os processos de remoção deste contaminante em escala industrial, bem como para contribuir para a conservação e preservação do meio ambiente.
Material e métodos
Este ensaio foi realizado no formato de batelada e simulou testes de adsorção ao longo de um intervalo de tempo variável, mantendo condições experimentais predefinidas. Para a avaliação experimental do processo de adsorção, foram consideradas quatro variáveis previamente estudadas pelo nosso grupo de pesquisa: quantidade de adsorvente (g), temperatura (°C), velocidade de agitação (RPM) e tempo de contato (minutos). Nos resultados obtidos, as variáveis de massa do adsorvente (0,1 g), velocidade de agitação (120 RPM) e temperatura (27ºC) foram mantidas constantes. Os intervalos de tempo para a coleta de amostras foram definidos em 5, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120 e 180 minutos. O pH do meio foi ajustado de acordo com os resultados obtidos no ensaio de ponto de carga zero. Amostras da solução de corante VC (500 mg/L) foram adicionadas a frascos fechados, contendo 1,0 g de adsorvente quimicamente tratado, cobertos com papel filme. Esses frascos foram então colocados em uma incubadora tipo shaker, mantendo as amostras agitadas por intervalos de tempo definidos. Após esses intervalos, as amostras foram filtradas através de membranas de 0,45 μm usando um sistema de filtração a vácuo e analisadas no espectrofotômetro Cary 60 UV-vis (comprimento de onda de 498 nm). Com os dados obtidos, foram construídas curvas correspondentes aos modelos cinéticos de reação de primeira e segunda ordem.
Resultado e discussão
Durante a análise do experimento a taxa de degradação aumentou consideravelmente
durante os estágios iniciais da adsorção do contaminante, sendo possível
observar que o equilíbrio só foi alcançado somente após passados 120 minutos,
com taxa de remoção de 78,93% (confira figura 1).
O impacto do tempo de contato na adsorção do corante VC pela Aninga modificada
com DEA foi estudado em uma solução com um pH inicial de 2,0 e concentração
inicial de 50 mg/L. Como citado anteriormente, foram aplicados os modelos
linearizados de gráficos de pseudo-primeira e de segunda ordem (veja figura 2).
Os dois modelos cinéticos analisados apresentam altos coeficientes lineares. No
entanto, o modelo de pseudo-segunda ordem foi considerado como o mais
apropriado, uma vez que os resultados experimentais se aproximaram bem mais dos
valores previamente reportados na literatura (Han et al., 2022), especialmente
quando há o aumento do valor de R².
Além disso, ao utilizar esses modelos, pudemos calcular as constantes de
velocidade, para o modelo de pseudo primeira ordem (k1) e para o modelo de
segunda ordem (k2). Foi observado que k2 era maior do que k1, indicando que a
taxa de velocidade da reação é maior para modelo de segunda ordem.
Conclusões
Em síntese, este estudo ressaltou a eficácia da Aninga modificada com DEA na remoção do corante VC, enfatizando a relevância do tempo de contato e a aplicação do modelo de pseudo-segunda ordem. Essas descobertas são de grande relevância para o avanço de estratégias eficazes no tratamento de água e na redução dos impactos ambientais causados por corantes orgânicos em efluentes industriais, contribuindo para a busca de alternativas ecologicamente conscientes na remoção de poluentes.
Agradecimentos
Ao NEQUIC, em especial a Profa Marta, agradeço também aos meus amigos Eurídice, Gabriel, Layheça, Samuel, Amanda, Elias e a Fátima que colaboraram para o desenvolvimento deste trabalho.
Referências
CRUZ, Estevan Dorneles. Desenvolvimento e caracterização de um compósito HDL/biocarvão para adsorção de corante vermelho do Congo. 2022. 130 folhas. Dissertação (Engenharia Química) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria (RS), 2022.
HAN, X. et al. Design, synthesis and adsorption evaluation of bio-based lignin/chitosan beads for congo red removal. Materials, v. 15, n. 6, p. 2310, 2022.
FANTINEL, L. A. Avaliação do uso de adsorventes a base de óxido de grafeno e celulose para a remoção de íons cromo hexavalente de soluções aquosas. 2021. 102 folhas. Dissertação (Engenharia de Processos) – Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, 2021.
SCHER, A. C. Adsorção de corante vermelho do congo empregando carvão ativado de casca de arroz. 2021. 52 folhas. Monografia (Engenharia Ambiental) – Universidade Federal da Fronteira Sul, Cerro Largo, 2021.
SOARES, J. de O. Síntese, caracterização e atividade fotocatalítica dos óxidosa base de CoFe2O4/Fe2O3 dispersos na KIT-6. 2022. 112 folhas. Natal: UFRN, 2022. 112 f.: il.
