ÁREA
Química Ambiental
Autores
Macedo, K.R. (UFERSA) ; Carvalho, S.A.M. (UFERSA) ; Aroucha, E.M.M. (UFERSA) ; Gomes dos Santos, F.K. (UFERSA) ; de Lima Leite, R.H. (UFERSA)
RESUMO
A Luffa aegyptiaca impregnada com quitosana e EDTA foi usada para remover cromo (III) de soluções aquosas. A remoção do cromo pela esponja de Luffa sem tratamento atinge 18,9 %, e 5,32 mg/g de metal adsorvido por massa de adsorvente (qt) após 18 horas de contato, com uma concentração de cromo inicial de 250 mg/L, temperatura de 25 °C e pH igual a 5,0. A esponja de Luffa impregnada com quitosana, em condições similares, removeu 24,3 % do cromo e apresentou um qt igual a 7,32 mg/g; a esponja de Luffa impregnada com quitosana e EDTA removeu 27,58% e apresentou um qt igual a 8,32 mg/g. A adsorção do cromo sobre a esponja natural seguiu uma cinética descrita pela equação de Elovich, e a impregnada com quitosana (com ou sem EDTA) uma cinética de pseudosegunda ordem.
Palavras Chaves
Adsorção; Metais tóxicos; Cinética
Introdução
A contaminação de corpos de água por cátions metálicos tóxicos é um problema que afeta ecossistemas aquáticos em diversas partes do mundo. Este tipo de poluição é oriundo, sobretudo, de rejeitos industriais lançados no meio ambiente sem tratamento. Dentre estes cátions metálicos, o cromo trivalente destaca-se por ser tóxico em concentrações acima das permitidas e bastante utilizado na indústria. A legislação brasileira limita a concentração de cromo trivalente a 0,10 ppm em água potável (BRASIL, 2011); valor muito baixo e não facilmente alcançado por tecnologias de despoluição. O cromo é empregado em diversas e importantes indústrias; dentre as quais destacam-se: a têxtil, de galvanoplastia, metalúrgica, de curtumes etc (SHAHID et al, 2017). A remoção do cromo trivalente de efluentes aquosos pode ser realizada por diferentes tecnologias, como por exemplo: precipitação química, precipitação eletroquímica, extração líquido-líquido, adsorção etc. Contudo, não existe uma solução única e definitiva às múltiplas e diversas situações de poluição pelo cromo. A adsorção é uma tecnologia promissora para a remoção do cromo, com a vantagem de alcançar os níveis de concentração exigidos pela legislação. Porém, um aspecto econômico crucial para a utilização da adsorção no tratamento de efluentes é o custo do material adsorvente utilizado. O uso de bioadsorventes pode ser uma alternativa interessante quando consideramos o custo reduzido deste tipo de material (SOUZA et al, 2012). Diversos rejeitos agrícolas vêm sendo propostos como matéria prima para a obtenção de bioadsorventes, podemos citar, dentre outros: resíduos de castanha (YAO; QI e WANG, 2010), casca de amendoim (LIU, SUN e LI, 2010), casca de laranja (ANNADURAI, JUANG e LEE, 2003; FENG, GUO e LIANG, 2009; SOUZA et al, 2012), (PÉREZ-MARÍN et al., 2007), casca de banana (ANNADURAI, JUANG e LEE, 2003), casca de arroz (MIMURA et al., 2010), bagaço de cana-de-açúcar (KARNITZ JÚNIOR et al., 2009; KARNITZ JÚNIOR, GURGEL e GIL, 2010), (SANTOS et al., 2010; SANTOS et al., 2011), celulose (KARNITZ JÚNIOR et al., 2009; KARNITZ JÚNIOR, GURGEL e GIL, 2010). Neste trabalho, realizou-se o estudo da esponja de Luffa aegyptiaca revestida de quitosana impregnada com EDTA (ácido etilenodiaminotetraacético) na remoção de cromo trivalente de soluções aquosas. A esponja de Luffa aegyptiaca apresenta uma estrutura reticulada que pode servir como suporte natural à biopolímeros impregnados com extratantes de cátions metálicos como o EDTA. Deseja-se, assim, avaliar a eficácia da remoção de cromo trivalente por esta tecnologia.
Material e métodos
A matéria prima utilizada no referido trabalho foi a esponja oriunda da espécie vegetal Luffa aegyptiaca. A esponja vegetal foi adquirida do comércio local, em Mossoró-RN e transportada ao Laboratório de Processos Químicos da UFERSA para ser tratada e usada como adsorvente. Após a aquisição e lavagem, a esponja de Luffa passou por dois tipos de tratamentos, um deles envolveu a impregnação com quitosana. Para tanto, a esponja foi mergulhada em uma solução de quitosana a 3% dissolvida em ácido acético a 1%, sendo, logo após, posta para secar naturalmente durante 24 horas, e, em seguida, durante mais 30 minutos na estufa, numa temperatura de 50 °C. Um segundo tratamento da esponja foi feito com quitosana e EDTA. O EDTA foi adicionado de forma a se obter uma concentração igual a 0,01 mol/L na solução de quitosana e depois a esponja foi impregnada com essa mistura, a secagem foi realizada da mesma forma que para o tratamento anterior. Os experimentos de adsorção de cromo trivalente foram realizados em batelada, utilizando-se três adsorventes: (1) Esponja de Luffa, (2) Esponja + Quitosana, (3) Esponja + Quitosana + EDTA. Massas de aproximadamente 0,2g de cada adsorvente foram colocadas em erlenmeyers e postas em contato com 25 mL de uma solução com concentração inicial de 250 mg/L de cromo III, e com pH ajustado a 5,0 (cinco) por adição de NaOH. Os erlenmeyers foram dispostos em agitador orbital com agitação de 20 rpm e temperatura de 25 ºC. Foram coletadas alíquotas para análise da concentração de cromo trivalente, após intervalos de tempo de contato do adsorvente com as soluções contendo cromo III, correspondentes a: 30 minutos; 1 hora; 4 horas; 10 horas; 18 horas; 24 horas. O método de análise baseou-se na reação de formação de um complexo cromo-EDTA que apresenta um máximo de absorção em 542 nm, conforme Costa et al. (1999). Foi construída uma curva analítica usando dicromato de potássio como padrão e redução do cromo hexavalente à cromo trivalente por reação com ácido ascórbico. As amostras foram tratadas de forma similar aos padrões e a leitura das absorbâncias realizadas em espectrofotômetro. A fim de analisar o modelo que melhor descreve a cinética de adsorção de cromo trivalente nos adsorventes, estudou-se a correlação de todos os resultados experimentais com os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, difusão intrapartícula, Elovich e Avrami. A conformidade entre os dados experimentais e os modelos é expressa pelos coeficientes de determinação.
Resultado e discussão
A Figura 01 apresenta os dados experimentais e os valores calculados pelos modelos
cinéticos para a adsorção do cromo trivalente nos adsorventes. Os resultados
obtidos mostraram que, em média, 18,9% do cromo trivalente foi adsorvido pela
esponja de Luffa aegyptiacea sem tratamento, nas condições do experimento e após 18
horas de contato. Esse percentual de extração corresponde, nas condições dos
experimentos, a uma quantidade de cromo trivalente adsorvido, em miligramas, por
grama de adsorvente (qt) igual a 5,75 mg/g. Em condições similares, a esponja de
Luffa impregnada com quitosana adsorveu 24,3%, em média, de cromo trivalente, o que
corresponde a um qt de 7,32 mg/g. O adsorvente constituído por esponja de Luffa
impregnada com quitosana e EDTA adsorveu, nas mesmas condições, 27,58 % do cromo
trivalente, o que equivale a um qt igual a 8,32 mg/g.
A modelagem cinética mostrou que a adsorção do cromo trivalente pela esponja de
Luffa pode ser convenientemente descrita por um modelo de Elovich. Os valores das
constantes para a equação de Elovich ajustada aos dados experimentais foram: α =
1,25 mg/g.min e β = 116 g/mg; para um valor de R2 igual a 0,9815. O modelo de
pseudosegunda ordem foi o que melhor descreveu a cinética de adsorção do cromo
trivalente pela esponja de Luffa impregnada com quitosana. As constantes da
equação do modelo foram: qe = 8 mg/g e k2 = 0,222 g/mg.min. Esse modelo conseguiu
explicar 99,21% da variação observada nos experimentos. Igualmente, a adsorção do
cromo trivalente pela esponja de Luffa impregnada com quitosana e EDTA é descrita
adequadamente por um modelo de pseudosegunda ordem com constantes: qe = 8,7 mg/g e
k2 = 0,216 g/mg.min. O modelo explicou 99,98% da variação observada nos
experimentos.
Cinéticas de adsorção de cromo (III) em adsorventes \r\nobtidos de Luffa aegyptiaca
Conclusões
A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que a Luffa aegyptiaca fornece um adsorvente capaz de remover o cromo trivalente de soluções aquosas. A impregnação com quitosana aumenta a capacidade de remoção do cromo em comparação com o adsorvente contendo apenas Luffa. Existe também um ganho, embora comparativamente menor, com o emprego do EDTA na impregnação do adsorvente.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Universidade Federal Rural do Semi-Árido campus Mossoró/RN pelo financiamento da pesquisa.
Referências
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