ÁREA
Química Inorgânica
Autores
Santos, R.I.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS) ; Mendes, A.C.S. (INSTITUTO FEDERAL DE RONDÔNIA) ; Moraes, N.A. (INSTITUTO FEDERAL DE RONDÔNIA) ; Paiva, T.B.F. (INSTITUTO FEDERAL DE RONDÔNIA) ; Souto, L.F.L. (INSTITUTO FEDERAL DE RONDÔNIA) ; Freitas, F.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS)
RESUMO
O azul de metileno é um dos corantes catiônicos mais utilizados, sua liberação em ambientes aquáticos representa perigo à biota aquática e seres humanos. Nesse sentido, o presente trabalho busca avaliar a influência do pH na capacidade adsortiva do hidrocarvão de resíduos de semente do açaí para esse corante. As amostras foram secas a 65ºC por 24h e moídas nas granulometrias de 40 a 100 mesh. Para a síntese do hidrocarvão utilizou-se um reator hidrotérmico em aço inoxidável com tubo teflon a 121ºC por 5h. O hidrocarvão imerso em solução de azul de metileno foi incubado por 24 h e o sobrenadante analisado por espectrofotometria. A adsorção foi avaliada nos valores de pH 2, 4, 6, 8, 10 e 12. O material apresentou considerável grau de remoção do corante, alcançando teores acima de 99%.
Palavras Chaves
adsorvente; resíduo; biomassa lignocelulósica
Introdução
O azul de metileno (AM) é um dos corantes catiônicos mais utilizados, sendo este tóxico, ambientalmente persistente, não biodegradável e estável à luz, calor, água e oxidação (CALCIOLARI et al., 2022). Desse modo, a liberação de AM em ambientes aquáticos representa um perigo para a biota aquática e para os seres humanos (MINISY; SALAHUDDIN; AYAD, 2021). A remoção de corantes sintéticos tem sido uma preocupação ultimamente, e a adsorção com o uso de bioadsorventes, como o hidrocarvão, pode ser uma alternativa de baixo custo para a remediação de contaminantes de ambientes aquáticos (HIEN TRAN et al., 2022); (HESSIEN, 2023. Hidrocarvão é o produto sólido obtido a partir do processo de carbonização hidrotérmica (QIAN et al., 2018). Durante a carbonização hidrotérmica a biomassa é aquecida em um ambiente livre de oxigênio na presença de água subcrítica e pressão autógena na faixa de 2-10 MPa com temperaturas em entre 200–300 °C, onde ocorrem as reações de hidrólise, desidratação, descarboxilação, aromatização e condensação (FANG et al., 2018). A produção de hidrocarvão tem sido uma solução eficiente para a conversão de biomassa em materiais de carbono, além de ser um aliado no combate a poluição ambiental causada pelos resíduos de biomassa (MÉNDEZ et al., 2019. Hidrocarvões possuem alta capacidade para adsorção de contaminantes orgânicos e inorgânicos (MAGDZIARZ; WILK; WĄDRZYK, 2020). Entretanto, para avaliar a capacidade adsortiva do hidrocarvão produzido é necessário considerar as cargas superficiais, pH e outras propriedades da superfície desse material. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do pH na capacidade de remoção do corante azul de metileno, com hidrocarvão sintetizado a partir de resíduos de semente de açaí.
Material e métodos
Preparação do hidrocarvão: Os resíduos de sementes de açaí foram lavados, secos a 65ºC em estufa por 24h. Posteriormente, foram moídas em moinho de facas e peneiradas. Para a síntese do hidrocarvão utilizou-se o reator hidrotérmico em aço inoxidável com tubo teflon. A biomassa de resíduo de açaí foi preparada com água, H3PO4 1mol L-1, NaOH 1mol L-1, na proporção de 1:10 (m/v), as quais foram identificadas como AW, AA e AB, respectivamente. Todas as sínteses foram realizadas a uma temperatura de 121ºC por 5h. Após o tempo de síntese, o material foi lavado com água destilada até a água de lavagem atingir o pH 6. Em seguida, o hidrocarvão foi levado para a estufa para secagem, a uma temperatura de 65ºC por 24h. Adsorvato: O azul de metileno (AM) (C.I. 52015); marca Synth; fórmula química, C16 H18 N3SCl; massa molar de 319,86 g/mol; com grau analítico e usado sem purificação suplementar. Foi preparada uma solução estoque de AM de contração 1000mg/L. Todas as soluções utilizadas nos ensaios de adsorção foram obtidas a partir da diluição da solução estoque. Adsorção - Influência do pH: Para a avaliação da influência do pH os ensaios foram realizados em duplicata, utilizando-se de Erlenmeyers de 250mL, onde foram adicionados 100mg de cada hidrocarvão e 20 mL da solução de AM com concentração de 200mg/L, em seguida os pH foram ajustados para 2, 4, 6, 8, 10 e 12 com soluções de NaOH e HCl 0,1M. Em seguida, os materiais foram levados à uma incubadora Shaker (modelo luca-222 ) sob agitação (110 rpm) e temperatura (25 °C) constantes por 24 h. Após esse tempo, o material foi centrifugado e o sobrenadante analisado em um espectrofotômetro Uv-Vis (Bel modelo:UV-M51) previamente calibrado.
Resultado e discussão
A influência do pH na remoção do corante azul de metileno pelos hidrocarvões
sintetizados neste trabalho foi estudada variando o pH da solução do corante e
pode ser observada na figura1.
A partir desta análise, confirmou-se que todos os hidrocarvões sintetizados (AA,
AB, AW) apresentaram alta capacidade de remoção do azul de metileno. Para o
hidrocarvão AA, remoção do corante foi superior a 99%. Pode se observar também,
que o percentual de remoção aumentou com o acréscimo do pH, esse comportamento
pode se melhor observado com o hidrocarvão AW, o qual apresentou percentual de
remoção menores para pH ácidos (2,4) e teve o percentual de remoção aumentado em
pH alcalino (8, 9). No entanto, todos os hidrocarvões obtiveram acréscimo de
rendimento em pH alcalino, sendo este percentual superior a 90%. Esse
comportamento pode ser explicado pelo aumento das cargas negativas na superfície
do material, favorecendo assim a interação eletrostática entre o corante
catiônico e o hidrocarvão (POSTAI et al., 2016).
Um estudo sobre a influência do pH em hidrocarvão feito com espigas de milho
apresentou resultados similares, onde o aumento de pH de 3 para 11 aumentou a
capacidade de adsorção de azul de metileno de 52,03 para 99,68% (HIEN TRAN et
al., 2022). Considerando assim, que o pH da solução é um fator chave que afeta a
capacidade adsortiva do hidrocarvão para o corante azul de metileno.
Percentual de remoção de AM.
Conclusões
O hidrocarvão sintetizado a partir de resíduos de semente de açaí apresentou elevada capacidade de remoção do corante azul de metileno principalmente em pH básico.
Agradecimentos
Ao Instituto Federal de Rondônia (IFRO), ao Departamento de Apoio ao Ensino, Pesquisa e Extensão(Depesp) Porto Velho-Calama, à CAPES, ao Centro de Biotecnologia da Amazônia (CBA) ao Programa de Pós-graduação em Química(PPGQ/UFAM).
Referências
CALCIOLARI, A. R.; PIRES, N. J.; TRUGILHO, P. F.; JUNIOR, M. G. Remoção do corante azul de metileno de solução aquosa usando biomassa de pele prata de café ( coffee silverskin ) como bioadsorvente de baixo custo. Revista Matéria, v. 27, n. 03, 2022.
FANG, J.; ZHAN, L.; SIK, Y.; GAO, B. Minireview of potential applications of hydrochar derived from hydrothermal carbonization of biomass. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, v. 57, p. 15–21, 2018.
HESSIEN, M. Methylene Blue Dye Adsorption on Iron Oxide-Hydrochar Composite Synthesized via a Facile Microwave-Assisted Hydrothermal Carbonization of Pomegranate Peels’ Waste. Molecules, v. 28, n. 11, 2023.
HIEN TRAN, T.; LE, A. H.; PHAM, T. H.; DUONG, L. D.; NGUYEN, X. C.; NADDA, A. K.; CHANG, S. W.; CHUNG, W. J.; NGUYEN, D. D.; NGUYEN, D. T. A sustainable, low-cost carbonaceous hydrochar adsorbent for methylene blue adsorption derived from corncobs. Environmental Research, v. 212, n. PB, p. 113178, 2022.
MAGDZIARZ, A.; WILK, M.; WĄDRZYK, M. Pyrolysis of hydrochar derived from biomass – Experimental investigation. Fuel, v. 267, p. 117246, 2020.
MÉNDEZ, A.; GASCÓ, G.; RUIZ, B.; FUENTE, E. Hydrochars from industrial macroalgae “Gelidium Sesquipedale” biomass wastes. Bioresource Technology, v. 275, p. 386–393, 2019.
MINISY, I. M.; SALAHUDDIN, N. A.; AYAD, M. M. Adsorption of methylene blue onto chitosan–montmorillonite/polyaniline nanocomposite. Applied Clay Science, v. 203, p. 105993, 2021.
POSTAI, D. L.; DEMARCHI, C. A.; ZANATTA, F.; MELO, D. C. C.; RODRIGUES, C. A. Adsorption of rhodamine B and methylene blue dyes using waste of seeds of Aleurites Moluccana, a low cost adsorbent. Alexandria Engineering Journal, v. 55, p. 1713–1723, 2016.
QIAN, W. C.; LUO, X. P.; WANG, X.; GUO, M.; LI, B. Removal of methylene blue from aqueous solution by modified bamboo hydrochar. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 157, p. 300–306, 2018.
