ÁREA
Química Analítica
Autores
Lima, T.E.L. (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
O cobre, embora seja essencial em pequenas concentrações para diversas funções biológicas, torna-se tóxico e prejudicial à saúde quando presente em altas concentrações. O carvão ativado derivado do pequi surge como uma alternativa promissora na adsorção de íons de cobre, oferecendo uma solução potencial para o tratamento de águas contaminadas por este metal. O presente trabalho buscou entender o efeito da temperatura de carbonização no preparo do adsorvente bem como verificar sua eficiência de remoção de íons de cobre de efluente líquido sintético pelo método de batelada, constatou-se eficiência de 100% no carvão obtido a 278°C, 59,2% no carvão obtido a 320°C e 29% no carvão obtido a 500°C, apresentando capacidade adsortica de 14,4, 9,8 e 4 mg/g, respectivamente.
Palavras Chaves
Adsorção; Cobre; Carvão Ativado
Introdução
A água potável é um recurso vital para a sobrevivência de todas as formas de vida na Terra. É elemento essencial para o funcionamento saudável do nosso organismo, sendo crucial para a hidratação, o transporte de nutrientes e a eliminação de resíduos. O cobre é um metal presente naturalmente na crosta terrestre e pode ser encontrado em diferentes concentrações na água, dependendo das características geológicas da região. Embora o cobre seja nutriente essencial em pequenas quantidades para o organismo humano, a exposição excessiva a esse metal pode ser prejudicial à saúde. Os riscos à saúde são variados e podem incluir náuseas, vômitos, diarreia e dores abdominais quando a exposição é aguda(Lebre et al., 2005). A adsorção por carvão ativado a partir de materiais lignocelulósicos pode ser uma opção de tratamento de água contaminada por cobre dado que esses materiais são facilmente encontrados e normalmente são destinados ao descarte, dessa forma além do tratamento de água contaminadas também temos o reaproveitamento de material, e diminuição na quantidade de resíduo produzido. A temperatura de obtenção do carvão pode influenciar no resultado obtido pelo material, a depender da temperatura o material final pode conter componentes termossensíveis que influenciam na capacidade adsortiva encontrada. Dessa forma, o objetivo desse estudo é entender o comportamento do carvão ativado produzido a partir do exocarpo do Caryocar Coriaceum WITTM (CCW), conhecido popularmente como pequi, obtido a diferentes temperaturas, definindo assim, a temperatura que se obtém a melhor eficácia de remoção do íon de cobre, bem como sua capacidade adsortiva.
Material e métodos
Os rejeitos de CCW foram coletados no mercado municipal da cidade do Crato-CE, lavado, exposto para secagem ao sol por 8 horas ao dia durante 3 dias, totalizando 24 horas. A amostra seca foi triturada e peneirada por peneira ABNT 100, lavado com água de osmose reversa e novamente seco em estufa a 60°C por 24 horas. A amostra foi então analisada por termogravimetria (TGA), partindo de temperatura ambiente até 600°C, taxa de aquecimento de 20°C/min e com atmosfera de nitrogênio. O resultado da análise proporcionou verificar em qual temperatura havia perda de massa significativa e três carvões foram obtidos carbonizando o material em forno mufla com taxa de aquecimento de 20°/min usando cadinhos tampados para controlar a oxidação a temperaturas de 278°C, 320°C e 500°C, cada temperatura foi mantida por 2 horas. Para se verificar a eficiência de cada carvão, 0,0500g de cada amostra foi pesado em erlenmeyer, onde foram submetidos a contato com solução metálica tamponada em pH5,5 e com concentração de 100mg/L de Cu+2 (a partir da dissolução de sulfato de cobre), o tempo de contato foi de 120 minutos e foi realizado por meio de agitação em mesa agitadora. Todo o estudo foi realizado em triplicata. Ao fim do tempo determinado as amostras foram filtradas e analisadas com espectrofotômetro de absorção por chama (marca Varian, modelo 55b). Os resultados foram analisados de forma a definir a eficiência de remoção de metal pela equação (Eficiência = (Ci – Cf) *100/Ci) e a capacidade adsortiva (qe = (Ci – Cf) *V/mads).
Resultado e discussão
O teste de termogravimetria bem como a DTGA estão dipostos na fig 1:
Nota-se uma queda de massa a 100°C, muito provavelmente causada pela evaporação
de água,
uma outra a aproximadamente 278°C, e uma terceira a aproximadamente 320°C, a
temperaturas
maiores o material tende a formar cinzas.
O resultado do teste de eficiência de remoção de metal é apresentado na figura
2:
Observa-se que o carvão C278 obteve eficiência de 100% na remoção de íons
metálicos de Cu
que havia na amostra, obtendo valor de 14,416 mg/g de capacidade adsortiva a
amostra
apresentou cor amarelada ao fim do teste, sendo indício de material orgânico que
não foi
perdido durante a carbonização, uma análise de fotometria de infravermelho será
realizada
caracterização do material. O carvão C320 obteve uma eficiência de remoção de
aproximadamente 60%, apresentando capacidade adsortiva de 9,8 mg/g, a amostra
manteve-se
incolor. E por último o carvão C500 apresentou a menor eficiência de todas de
aproximadamente
30% com capacidade adsortiva de 4 mg/g, a amostra também se manteve incolor.
Nota-se que os melhores resultados foram obtidos por carvões obtidos a
temperaturas mais
baixas que o estudo de Gao et al., (2018), que obteve carvão ativado a partir de
serragem de
pinheiro com carbonização a 500°C e de Souza Pinto et al., (2012), que produziu
carvão ativado
a partir do endocarpo de buriti (Mauritia flexuosa L. f.), a temperaturas entre
800 e 900°C, ambos
obtiveram valores de qe de 10,31 e 9,30, respectivamente, valor muito próximo
dos valores
obtidos com o CCW.
Fig 1: TGA e DTGA do CCW\r\n
Fig 2: Gráfico de Eficiência de remoção x \r\ntemperatura de carbonização.
Conclusões
Verificou-se a viabilidade do uso de carvão ativado a partir da casca de CCW, pois todos os carvões produzidos obtiveram alguma eficiência de remoção de íons metálicos de Cu em duas horas de tratamento em batelada, o carvão C278 obteve 100% de eficiência, o maior valor encontrado, além melhor valor de qe, 14,416 mg/g. Em comparação com estudos que obtiveram apresentaram valores de eficiência e qe parecidos o carvão foi obtido a temperaturas superiores, dessa forma, além da reutilização de material descartado, ainda foi possível verificar economia no processo de obtenção do material.
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro.
Referências
de Souza Pinto, M. V., da Silva, D. L., & Saraiva, A. C. F. (2012). Production and characterization
of the activated carbon from buriti stone (Mauritia flexuosa L. f.) to evaluate the
adsorption’s process of copper (II). Acta Amazonica.
Gao, X., Wu, L., Xu, Q., Tian, W., Li, Z., & Kobayashi, N. (2018). Adsorption kinetics and
mechanisms of copper ions on activated carbons derived from pinewood sawdust by fast
H3PO4 activation. Environmental Science and Pollution Research, 25(8), 7907–7915.
https://doi.org/10.1007/s11356-017-1079-7
Lebre, R., Ruiz, V., Leitão, S., Santos, A., Santos, R., & Porto, A. (2005). Medicina Interna REVISTA
DA SOCIEDADE PORTUGUESA DE MEDICINA INTERNA.
