ÁREA
Química Analítica
Autores
Lima, T.E. (UFCA) ; Nunes, T.F. (UFCA) ; Nascimento, F.I.S. (UFCA) ; Alves, R.C.C. (UFCA) ; Paula Filho, F.J. (UFCA) ; Menezes, J.M.C. (UFCA)
RESUMO
Apesar de importante para o funcionamento saudável do corpo, em altas concentrações o cobre pode causar uma série de problemas de saúde graves ao ser humano, o uso de materiais lignoceluósicos na forma de carvão ativado associado a técnica de adsorção podem ser uma boa opção para o tratamento de água contaminada por íons de cobre. O presente trabalho usou o carvão ativado preparado a partir da casca do pequi para realizar experimentos de isoterma de adsorção em batelada. Conclui-se que o modelo teórico que melhor se ajustou foi o de Langmuir, com capacidade adsortiva máxima encontrada foi de 10,68 mg/g e o valor de RL encontrado mostrou que o processo é favorável
Palavras Chaves
Adsorção; Cobre; Carvão Ativado
Introdução
A água potável é recurso vital para a sobrevivência de todas as formas de vida na Terra. Sua importância é inquestionável, uma vez que é essencial para a hidratação, manutenção da saúde e funcionamento adequado de nossos corpos. O cobre é um metal essencial para o funcionamento saudável do corpo humano em pequenas quantidades, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso, os sintomas podem passar por náusea, vômito e até icterícea e desorientação temporo-espacial (Lebre et al., 2005). Uma abordagem promissora para remover íons de cobre dissolvidos em água é a adsorção com materiais lignocelulósicos. Derivam-se de plantas, como cascas de arroz, bagaço de cana-deaçúcar e madeira. Esses materiais têm estrutura porosa que lhes confere capacidade notável de adsorver íons metálicos, incluindo o cobre, da água. A obtenção de carvão pode aumentar a capacidade adsortiva do material, por torná-lo mais poroso. O processo de adsorção envolve a aderência dos íons de cobre à superfície dos materiais lignocelulósicos, permitindo a remoção eficaz desses contaminantes da água. Além disso, essa abordagem é ecologicamente amigável, pois utiliza recursos renováveis e biodegradáveis. O Caryocar Coriaceum WITTM (CCW), conhecido popularmente como pequi encontrado no cerrado brasileiro, abundante na região da chapada do Araripe, sendo apenas a semente usada como alimentação, o restante do fruto é descartado(Menezes et al., 2023). O objetivo do estudo é aplicar os dados experimentais a modelos teóricos de isotermas, e com isso, definir qual modelo melhor representa a adsorção determinando assim a capacidade adsortiva máxima e se o processo é favorável ou não.
Material e métodos
O teste de isotermas foi realizado conforme metodologia proposta por Menezes et al., 2020. Foram pesadas 10 amostras de 50mg em frascos Erlenmeyer, foram adicionadas soluções de CuSO4, com concentrações de: 10, 20, 40, 80, 100, 200, 250, 300, 400 e 500 mg/L. As amostras foram mantidas sobre agitação em mesa agitadora pela duração de 120 minutos, valor definido a partir de um estudo cinético realizado anteriormente. O teste foi realizado em duplicata. Após o tempo determinado para o estudo, as amostras foram filtradas e analisadas em espectofotômetro de absorção atômica por chama (Varian modelo 55b). Os dados de concentração final (Cf) obtidos foram usados para se obter a capacidade adsortiva (qe) a partir da concentração inicial (Ci) usando a fórmula (qe = (Ci −Cf) *V /mads), e aplicados a modelos de isoterma não lineares de Langmuir (qt = qmax*(kl*ce/(1+kl*ce)), Freudlich (qt = kf*(ce^(1/p)) e Temkin (qt = B*ln(A*ce)). Pela isoterma de Langmuir é possível obter RL, um valor admensional, utilizando a equação (RL = 1/ (1+ (Kl * Cf)). Para valores de RL entre 0 e 1 temos adsorção favorável, e para valores RL > 1 a adsorção é desfavorável (Leandro-Silva et al., 2020).
Resultado e discussão
Os resultados experimentais do estudo de isoterma e sua aplicação aos modelos
estudados
podem ser observados na figura 1.Figura 1: Gráfico da capacidade de adsorção no
equilíbrio X concentração inicial
Observa-se que o valor de qe aumenta à medida que o valor da concentração
inicial aumenta
comportamento similar observado em outros estudos como Kouassi et al., 2022 e
Pavan Kumar
et al., 2019.
A tabela 1 apresenta os valores encontrados ao submeter os dados do teste de
isoterma aos
modelos teóricos analisados:
Figura 2: tabela com os valores obtidos dos modelos teóricos.
Nota-se que o modelo de Langmuir teve melhor encaixe com os dados experimentais
dentre os
modelos analisados, pois apresenta maior valor de R2
com 0,9512, seguidos pelo modelo de
Freundlich e Temkin com valores de 0,95048 e 0,94576. Os valores da soma dos
erros e chiquadrado também indicam Langmuir como modelo mais adequado sendo
eles,
respectivamente, 2,7669334 e 0,55375 para Langmuir, 2,80936 e 0,56187 para
Freundlich e
3,07718 e 0,61544 para Temkin, respectivamente.
O valor de capacidade adsortiva máxima (qmax) encontrado pelo modelo de Langmuir
foi de
10,68067 mg/g.(Liu et al., 2009), ao estudar a adsorção de ions Cu
+2 com membrana adsortiva
de quitosana modificada obteve qmax de 8,414mg/g, indicando que o carvão ativado
deste
estudo apresenta potencial para o tratamento de águas contaminadas por ions Cu2+
. O valor RL
obtido no estudo foi de 0,178 que indica uma adsorção favorável.
Figura 1: Gráfico da capacidade de adsorção no \r\nequilíbrio X concentração inicial
Figura 2: tabela com os valores obtidos dos modelos \r\nteóricos.
Conclusões
O CCW demonstrou uma eficiente capacidade adsortiva para íons Cu2+, alcançando uma capacidade máxima de adsorção de 10,68 mg/g, mostrando-se como alternativa promissora para o tratamento de águas contaminadas com íons Cu2+ . O valor de RL obtido evidencia maior afinidade do adsorvato pelo adsorvente, evidenciando processo de adsorção favorável. Os valores obtidos levam a crer que o modelo de Langmuir melhor define a adsorção do cobre no material, o que indica adsorção monocamada.
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro.
Referências
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