ÁREA
Química Ambiental
Autores
Ribeiro, E.N.N. (UFCA) ; Alcântara, P.L.A. (UFCA) ; Oliveira, T.M.B.F. (UFCA) ; Souza, V.D.S. (UFCA) ; Linhares, A.J.D. (UFCA) ; Silva, D.B. (UFCA) ; Paula Filho, F.J. (UFCA) ; Silva, M.A.S. (UFCA) ; Correia, L.M. (UFCA)
RESUMO
O objetivo do presente trabalho foi estudar aplicação do resíduo da Pedra Cariri para adsorção de azul de metileno. O material foi caracterizado pela fluorescência de raios- X (FRX). A otimização da capacidade de adsorção foi realizada com a utilização de um planejamento fatorial do tipo 2**(k-p) standard designs (Box, Hunter & Hunter). Foi observado que a capacidade de adsorção mais elevada foi igual 354,97 mg em 1 g de resíduo em pó da Pedra Cariri, nas condições de adsorção: 15 mg/L de concentração, 50 mg do resíduo da Pedra, tempo de contato de 5 min, pH igual a 5,5 a 30 °C e agitação de 200 rpm. O resíduo, mostrou-se promissor como material adsorvente para remover o corante azul de metileno em ambientes aquáticos poluídos de indústrias têxteis.
Palavras Chaves
Pedra Cariri; adsorção; azul de metileno
Introdução
No nordeste brasileiro, o sul do estado do Ceará ganhou importância mundial devido ao extraordinário registro geológico e paleontológico do período Cretáceo Inferior. Esse notável acervo conduziu à concessão do título de Geoparque Global pela Unesco, em 2015, à região do Araripe. O propósito basilar do geoparque reside na preservação e realce do precioso patrimônio geológico exposto nesse território (HENRIQUES et al., 2020). Entretanto, no interior deste geoparque, prospera uma importante atividade econômica: a exploração da “Pedra Cariri”, um tipo de calcário laminado de tonalidade bege. Nesse substrato estão contidos a maioria dos fósseis mais primorosamente preservados provenientes da Formação Crato (AZEVEDO; SANTOS, 2014). A Pedra Cariri é encontrada em várias cidades do Cariri, às quais são lavras de calcários utilizadas na construção civil, que remota o século XIX e até os dias de hoje. Existem na região do Cariri diversas mineradoras que realizam a extração da Pedra Cariri, que não medem esforços em sua exploração, porém pesquisadores do mundo interior vem a busca de coletar os fósseis encontrados nas lavras de calcário, às vezes esses fósseis são encaminhados para o Museu de Paleontologia da URCA, em Santana do Cariri. Este trabalho cuida de sua preservação, coleta e registro envolve estudantes, pesquisadores e os próprios trabalhadores das minas. Mediante o exposto, o objetivo da pesquisa foi estudar o resíduo da Pedra Cariri para adsorção de azul de metileno através de um planejamento fatorial e verificar as variáveis que influenciam na adsorção como concentração do azul de metileno, massa do resíduo da Pedra Cariri e tempo de contato entre a solução do azul de metileno e o adsorvente que é o resíduo da Pedra Cariri.
Material e métodos
O resíduo da Pedra Cariri (Figura 1a e 1b) foi coletado na Mineradora Três Irmãos LTDA localizada na Cidade de Nova Olinda, Estado do Ceará, Região Nordeste, Brasil. O Resíduo da Pedra Cariri foi caracterizado pela composição química elementar do material através da fluorescência de raios-X (FRX), em aparelho PANalytical Epsilon 1, cujo foi equipado com ânodo de prata e tensão de 50keV. A otimização do processo de adsorção em batelada para adsorção de azul de metileno em resíduo da Pedra Cariri foi realizado por meio de um planejamento experimental, fatorial 23 e 3 repetições no ponto central, cujas variáveis de entrada foram à concentração de azul de metileno (5, 10 e 15 mg/L), massa de adsorvente (50 mg, 100 mg e 150 mg) e tempo de contato do contato de adsorbato-adsorvente (5 min, 10 min e 15 min). O planejamento fatorial realizado para os ensaios de adsorção em batelada num total de 11 experimentos, utilizando 20 mL da solução aquosa de azul de metileno, temperatura de 30 °C, agitação magnética de 200 rpm e pH 5,5. Após alcançar o equilíbrio líquido de adsorção, a fase líquida foi separada da parte sólida por filtração simples, e o material líquido foi analisador no Equipamento de UV-Vísivel no comprimento (665 nm) máximo de absorção para o azul de metileno. A capacidade de adsorção foi calculada pela Equação 1, com: q* é a capacidade de adsorção em mg/g de adsorvente, Ci é a concentração inicial do metal mg/L em solução aquosa na fase líquida e Cf é a concentração em equilíbrio em mg/L na fase sólida, m é massa do adsorvente em mg e V é o volume da solução do metal em mL. Os resultados obtidos de q* pela Equação 1 (Figura 1c) foram representados como gráfico de q* versus Ce, a curva obtida foi chamada isoterma de adsorção a uma dada temperatura:
Resultado e discussão
A composição química elementar foi obtida pela análise de Fluorescência de raios-X
(FRX). A Figura 1d observa a composição química do resíduo da Pedra Cariri, cujo
principal constituinte é o cálcio (Ca) com 95,0 %p/p, seguido por ferro (Fe) igual a
2,4 %p/p, silício (1,0 %p/p Si), alumínio (0,4 %p/p), estrôncio (Sr), cloretos (Cl-)
e molibdênio (Mo), cada um com (0,2%p/p).Para as Figuras 2 (a), (b) e (c) está
mostrado os gráficos das superfícies das respostas para a adsorção do corante azul
de metileno em resíduo da Pedra Cariri como material adsorvente. Os experimentos
foram avaliados em um limite de confiança de 95 % (p < 0,05), que está de acordo com
o observado pelo diagrama de Pareto mostrado na Figura 2 (d), que as variáveis com
influência positiva no processo de adsorção foram a concentração do corante azul de
metileno e massa do adsorvente, sendo a massa do adsorvente que mais influência no
processo de adsorção e para o tempo de adsorção foi apresentado como efeito negativo
nesse estudo. A capacidade de adsorção mais elevada foi nas seguintes condições
adsortivas: concentração do corante azul de metileno (5 mg/L), massa do adsorvente
(50 mg) e tempo de contato adsorvato e adsorvente (5 min), 30 oC, 200 rpm e pH 5,5
do meio adsortivo, apresentando q (354,97 mg/g), conforme observado nas regiões
escuras dos gráficos das superfícies de resposta.
Pedra Cariri (a), Resíduo (b), Equação do Cálculo de q \r\n(mg/g) e Composição Química e Elementar do Material \r\n(d).
Gráficos de superfícies de respostas (a, b e c) e \r\ndiagramas de Pareto (d).
Conclusões
O resíduo da Pedra Cariri foi utilizado como material adsorvente para remover o corante azul de metileno. A otimização do processo de adsorção foi através de um planejamento fatorial com 11 experimentos. A capacidade de adsorção elevada foi obtida nas seguintes condições de adsorção: pH 5,5, 200 rpm, 30 oC, 15 mg/L de solução sintética do corante azul de metileno, massa do resíduo da Pedra Cariri (50 mg) e tempo de contato entre o adsorbato e adsorvente (5 min), obtendo-se 354,97 mg de corante de azul de metileno/1g de resíduo da Pedra Cariri.
Agradecimentos
A UFCA pela bolsa de iniciação científica e tecnológica (Edital 01/2023/PRPI/UFCA). A FUNCAP pelo apoio financeiro a pesquisa (BP5-0197-00133.01.00/22).
Referências
AZEVEDO, J. M. DE; SANTOS, F. H. DOS. Evolução singenética e diagenética de uma seção do membro crato (Cretáceo inferior) da Bacia do Araripe em Nova Olinda-CE. Disponível em: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:182373100 Acesso em: 25 ago. 2023.
HENRIQUES, M. H. et al. Promoting sustainability in a low density territory through geoheritage: Casa da Pedra case-study (Araripe Geopark, NE Brazil). Resources Policy, v. 67, p. 101684, 2020.
