Realizado em Vitória/ES, de 17 a 19 de Setembro de 2014.
ISBN: 978-85-85905-08-8
TÍTULO: ADSORÇÃO DO HERBIDICA 2,4- DICLOROFENOXIACÉTICO (2,4-D) EM CARVÃO ATIVADO EM PÓ (CAP) PELA ISOTERMA DE LANGMUIR
AUTORES: Dornelas Marsolla, L. (UFES - UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO) ; Ramos Cabral Coelho, E. (UFES - UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO)
RESUMO: O Brasil se destaca no cenário mundial como o maior consumidor de defensivos
agrícolas. Dentre as principais classes de defensivos usados no país, destacam-
se os herbicidas incluindo o ácido 2,4-diclorofenoxiacéticotendo (2,4-D). O 2,4-
D é usado no controle de ervas daninhas de folhas largas, possui alta toxidade e
pode ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas, sendo um risco
potencial à saúde humana e o meio ambiente. O presente trabalho objetivou
avaliar a adsorção do 2,4-D por dois carvões ativados em pó (CAP-01 e CAP-02) em
água ultrapura. A isoterma de adsorção foi realizada polo modelo de
Langmuir. Os carvões CAP-01 e CAP-02 se ajustaram bem ao modelo e mostraram ser
eficientes na adsorção do 2,4-D.
PALAVRAS CHAVES: Adsorção; carvão ativado em pó; 2,4-D
INTRODUÇÃO: O Brasil se destaca no cenário mundial como o maior consumidor de defensivos
agrícolas. Dentre os herbicidas mais consumidos no Brasil o 2,4-
diclorofenoxiacético (2,4-D) assume terceiro
lugar (IBGE, 2012). O 2,4-D é um herbicida usado no controle de ervas daninhas
de folhas largas e pode ser encontrado em solos, águas superficiais e
subterrâneas, sendo um perigo potencial para o meio ambiente e a saúde humana
(HAMEED, SALMAN e AHMAD, 2009). Tratamento de água que remova microcontaminantes
das águas de abastecimento é de grande importância. Várias técnicas de
tratamento estão sendo avaliadas na remoção de pesticidas, por exemplo a
adsorção.
A adsorção é um dos métodos mais aplicados devido sua eficiência, capacidade e
aplicabilidade em larga escala (SALMAN e HAMEED, 2010). A adsorção por carvão
ativado é utilizada na remoção de compostos em meio aquoso, e seu uso está
atribuído à ampla gama de tamanhos de poros, o que possibilita a acomodação de
compostos sintéticos até grandes moléculas orgânicas, como a matéria orgânica
(DI BERNARDO e DANTAS, 2005). A avaliação do melhor indicador da potencialidade
do uso de um certo tipo de carvão ativado se dá pela isoterma de adsorção. O
presente estudo objetivou avaliar a adsorção do herbicida 2,4-D em água
ultrapura por de carvão ativado em pó, através de isoterma de adsorção pelo
modelo de Langmuir.
MATERIAL E MÉTODOS: Caracterização do carvão ativado em pó
Foram utilizados dois tipos de carvão ativado em pó, sendo um de babaçu (CAP-01)
e o outro de pinus (CAP-02), eles foram caracterizados quanto à área superficial
especifica e distribuição de porosidade. A área superficial foi determinada pela
isoterma de BET e a distribuição da porosidade pelo método Quenched Solid
Density Functional Theory(QSDFT).
Ensaio de adsorção
Foi preparada solução em água ultrapura fortificada com 2,4-D (padrão com pureza
97%, marca Sigma - Aldrich) na concentração 60 μg/L, adicionou-se 5mL de tampão
fosfato e o pH ajustado para 7,0 com 0,2N NaOH e/ou 0,2N HCl. Volumes de 200 mL
foram colocados em frascos de vidro e adicionadas diferentes massas de CAP
(0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25; 1,50 e 2,00 mg). Os frascos foram agitados no
equipamento shaker a 100 RPM e temperatura de 25 ± 2 ºC, em ambiente
refrigerado, por 7 dias. Após agitação, as amostras foram filtradas em membrana
0,45 μm e preparadas para a quantificação residual do 2,4-D.
Quantificação do 2,4-D nas amostras
As amostras foram concentradas pela técnica de Extração em Fase Sólida (EFS). As
amostras foram acidificadas com H3PO4 e passadas em cartuchos C-18 no
equipamento Supelco MDL Visipred. Os extratos concentrados foram transferidos
para vials e analisados, posteriormente, em Cromatografia Líquida de Alta
Eficiência (CLAE). A análise cromatográfica foi realizada em cromatográfico
líquido da marca Shimadzu. A quantificação do 2,4-D foi realizada com o uso de
fases móveis acetonitrilo (ACN) e formiato de amônio (NH4COOH), pH 2 (± 0,10) na
proporção 47:53 v/v (ACN/10 mM NH4COOH). A metodologia utilizada no equipamento
foi com fluxo de 1,2 mL.min-1, volume de injeção de 50 μL, temperatura de 30 °C
e detecção a 200 nm e tempo de análise de 6 min.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados da área superficial dos carvões CAP-01 e CAP-02 foram 630 e 568
m².g-1, respectivamente,e apresentados na Figura 1. Ambos carvões possuem
semelhança à isoterma do Tipo 1, tendo predominância de microporos. Valor também
encontrado pela análise de volume de poros, em que CAP-01 e CAP-02 apresentam
volumes maiores de microporos , proporcionando capacidade de adsorção de
moléculas de pequenas dimensões.
Os dados de isoterma de adsorção foram ajustados no modelo de Langmuir. A Figura
2 apresenta a isoterma de Langmuir pelos CAP-01 e CAP-02. Os dados de adsorção
de ajustaram bem ao modelo de para os dois carvões utilizados, obtendo R² de
0,9971 para o CAP-01 e 0,9667 para o CAP-02. O que pode ser justificado devido
à distribuição homogênea dos sítios ativos da superfície dos carvões, uma vez
que a equação de Langmuir assume superfície homogênea.
A capacidade de adsorção do CAP-01 e CAP-02 foram 22,88 e 37,04 mg/g,
respectivamente. Resultados semelhantes foram encontrados em outros estudos na
adsorção do 2,4-D por diferentes adsorventes. No estudo realizado por Salman e
Hameed (2010) os autores obtiveram a capacidade adsortiva do CAG de 181,82mg/g
em água destilada. Entretanto o presente trabalho obteve valores da capacidade
adsortiva superiores aos encontrados por Xi, Mallavarapu e Naidu (2010) em água
destilada, que foram 9,14; 12,24 e 25,77 mg/g.
A comparação dos parâmetros de adsorção possui grande variabilidade, já que os
materiais utilizados e os processos de fabricação do adsorvente podem
influenciar na capacidade de adsorção. Vale salientar que características
físico-químicas do adsorvente são limitantes no processo de adsorção, como a
área superficial, estrutura dos poros e a estrutura química da superfície,
somadas ao tipo e qualidade da água.
Figura 1
Caracterização do CAP-01 e CAP-02.
Figura 2
Isoterma de Langmuir em água ultrapura na adsorção
do 2,4-D pelo CAP-01 e CAP-02.
CONCLUSÕES: O presente estudo mostrou que os dois carvões, CAP-01 e CAP-02, são potenciais
adsorventes na remoção do 2,4-D em água ultrapura, possuindo a capacidade de
adsorção de 22,88 mg/g para o CAP-01 e 37,04 mg/g para o CAP-02. Verificou-se que
o modelo de Langmuir apresentou bom ajuste dos dados para os dois carvões ativados
em pó. A análise física dos carvões ativados evidenciou que ambos são de
predominância microporosa, indicando seu possível uso na remoção de pequenos
componentes, como o 2,4-D.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à instituição UFES e apoio financeiro da CAPES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. Di BERNARDO, L.; DANTAS, A. D. Métodos e técnicas de tratamento de água. São Carlos: RiMa, v.1, e. 2, 2005.
2. DING, L.; LU, X.; DENG, H.; ZHANG, X. Adsorptive removal of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) from aqueous solutions using MIEX resin. Industrial &Engineering Chemistry Research, v. 51, n. 34, p. 11226-11235, 2012.
3. HAMEED, B.H.; SALMAN, J.M.; AHMAD, A.L. Adsorption isotherm and kinetic modeling of 2,4-D pesticide on activated carbon derived from date stones. Journal of Hazardous Materials, v. 163, p. 121-126, 2009.
4. IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Indicadores de Desenvolvimento Sustentável. Nº 9, Edição 2012. Rio de Janeiro, 2012.
5. LOUREIRO, L.F. Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó e granular por meio de analises de isotermas de adsorção utilizando diferentes qualidades de água. Dissertação (Mestrado Engenharia Ambiental), Universidade Federal do Espírito Santo. Vitória, ES, 2012.
6. ROZÁRIO, A. Avaliação da remoção do ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) em águas através do uso de carvão ativado granular (CAG) em pequenas colunas (escala experimental). Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental), Universidade Federal do Espírito Santo, 2012.
7. SALMAN, J.M.; AL-SAAD, K.A. Adsorption of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid onto date seeds activated carbon: equilibrium, kinetic and thermodynamic studies. International Journal of Chemical Sciences, v. 10, n. 2, p. 677-690, 2012.
8. SALMAN, J.M.; HAMEED, B.H. Adsorption of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and carbofuran pesticides onto granular activated carbon. Desalination, v. 256, p. 129-135, 2010.
9. XI, Y.; MALLAVARAPU, M.; NAIDU, R. Adsorption of the herbicide 2,4-D on organo-palygorskite. Applied Clay Science, v. 49, p. 255-261, 2010.