REMOÇÃO DE CÁDMIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS UTILIZANDO BIOMASSA DE BAGAÇO DE LIMÃO
AUTORES: Rocha Borges, A. (IFPR) ; Durli Giusti, E. (IFPR) ; Valduga Dhein, E. (IFPR)
RESUMO: Os métodos tradicionais para a descontaminação de águas com metais envolvem vários métodos que podem ser considerados morosos, gerar mais resíduos, além da necessidade de consumo de muitos reagentes. Neste contexto, a biossorção surge como uma proposta para descontaminação de metais, pois apresenta várias vantagens como o baixo custo, alta eficiência e reduzida geração de resíduos. Portanto, este trabalho apresenta o estudo da utilização de bagaço de limão cravo como biossorvente para a remoção de íons cádmio em solução aquosa. A investigação consistiu na determinação do ponto de carga zero da biomassa e a aplicação com estudos da variação do tempo de contato e de massa. Os resultados mostraram que o ponto de carga zero consistiu no pH 6 e que o melhor tempo de contato foi de 3 horas.
PALAVRAS CHAVES: biossorção; cádmio; efluentes
INTRODUÇÃO: A contaminação do meio ambiente vem sendo uma pauta muito abordada, principalmente pelo impacto que a industrialização causou através dos séculos sem qualquer forma de preservação do meio ambiente. Os meios fluviais foram os mais afetados pela contaminação de metais eliminados por diferentes áreas, como pigmentos de tinta, baterias níquel-cádmio e plásticos(MAINIER, 2011). O cádmio (Cd) é um metal que mesmo que baixas concentrações em efluentes pode causar graves complicações para o ecossistema, por ser um metal que tem a capacidade de bioacumulação em cadeias alimentares(PEREIRA, 2014). Na saúde humana o cádmio apresenta diversas complicações, em intoxicação aguda através da inalação da fumaça da combustão do metal ou ingestão de sais de cádmio, os sintomas são náuseas, vômitos, diarreia e contração abdominal. Em casos mais graves pode apresentar acidose metabólica com risco de morte do indivíduo. Em casos de intoxicação crônica, onde os órgãos mais afetados são o fígado e os rins, o primeiro sintoma apresentado é a proteínura, sendo seguida do comprometimento da reabsorção tubular dos rins(TEIXEIRA, 2018). Os métodos tradicionais para a purificação de águas contaminadas com metais envolvem a eletrodiálise, osmose reversa, ultrafiltração, precipitação química e precipitação por sulfeto, dentre outras; porém são métodos morosos, podem gerar mais resíduos, além do consumo de reagentes. Neste contexto, a biossorção surge como uma proposta para descontaminação de metais, pois apresenta várias vantagens como o baixo custo, alta eficiência na remoção de metais e reduzida geração de resíduos(AHMED, 2016). Portanto, este trabalho objetiva realizar a biossorção de cádmio em soluções aquosas utilizando o bagaço do limão cravo.
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAIS: bagaço do limão cravo(Citrus x limon L.); sulfato de cádmio. MÉTODOS: Preparo do biossorvente: bagaço do limão-cravo (Citrus x limon L.) foi lavado com água destilada e seco em estufa a 80 ºC por 24 horas. O material foi triturado em moinho de facas e, posteriormente, peneirado em membrana de poliéster de 354 µm. Ponto de carga zero: O ponto de carga zero se refere ao pH em que a superfície do biossorvente possui cargas positivas e negativas equilibradas, sendo o pH ideal para realização da adsorção(CASAGRANDE et al. 2018; PÉREZ, et al. 2019). Os testes foram feitos com soluções de pH de 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 9,0; 10,0; 11,0 e 12,0 ajustados com NaOH e HCl 0,1 mol L-1. Foi acrescentado 50 mg de biomassa para cada 50 mL de solução, a qual foi agitada durante 24 horas. Após esse tempo o pH foi novamente medido e registrado. Tempo de contato: Com o intuito de obter o melhor tempo de contato entre a biomassa e a solução contendo o cátion metálico, a investigação foi realizada fixando o volume da solução em 50 mL de 24 mg L-1 de cádmio e foi acrescentado 50 mg do biossorvente. As soluções foram agitadas à temperatura ambiente durante 30 min, 1, 3, 6, 9, 12 e 24 horas. Após cada tempo, as soluções foram filtradas à vácuo e a determinação das concentrações foi realizada por espectrofotometria de absorção atômica de chama. Massa de biossorvente: A investigação da melhor quantidade de biomassa ocorreu com 50 mL de 6 mg L-1 de cádmio e a quantidade de biomassa foi variada em 30; 50; 70; 100; 130 e 150 mg do biossorvente. O sistema ficou sob agitação no pH ajustado em 6,0 pelo tempo estipulado pela etapa anterior e sob temperatura ambiente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: PONTO DE CARGA ZERO A Fig.1 aponta que a faixa constante está entre os pH 6 e 7, representando seu pHPCZ para o bagaço do limão-cravo. Quando um material sólido entra em contato com uma solução líquida com pH abaixo do ponto de carga zero, a superfície é carregada positivamente e um grande número de ânions é adsorvido para balancear as cargas positivas. Por outro lado, em soluções aquosas com um pH mais alto do que o ponto de carga zero, a superfície é carregada negativamente e adsorve, preferencialmente, cátions. Para este estudo, o ponto de carga zero foi estipulado em 6,0 um pouco diferente de 5,3 que foi reportado por Costa com o limão taiti. TEMPO DE BIOSSORÇÃO Os testes foram realizados com 24 mg L-1 de cádmio e o tempo em que a maior porcentagem de íon cádmio ocorreu foi com 3 horas de contato chegando a 10,4 mg L-1, os desvios padrão foram em torno 0,1 demonstrando a boa precisão entre as medidas. Tempos menores indicam que não são suficientes para que o processo ocorra, pois a concentração ficou em torno de 18 mg L-1, por sua vez, tempos maiores do que 3 horas podem sugerir a ocorrência da dessorção do íon metálico, pois a concentração aumentou significativamente. MASSA DE BIOSSORVENTE De acordo com a Fig.2, é possível observar que o uso entre 50 e 75 mg de biomassa conferiu maior porcentagem de biossorção de íons cádmio, o que correspondeu a 96% de biossorção. Com o uso de uma massa de 30 mg foi possível uma biossorção em torno de 78% e massas maiores obtiveram em torno de 80% de biossorção. Esses resultados alcançaram maior porcentagem de biossorção do que o reportado por Colombo (2014) que alcançou a porcentagem em torno de 60% com 4 horas de contato e Vieira (2008) que obteve resultados em torno de 70% com 10 horas de contato.
FIGURA 1. Gráfico de variação de pH
Na figura está representado em forma de gráfico os resultados obtidos na análise do Ponto de Carga Zero do bagaço do limão-cravo
FIGURA 2- Gráfico de porcentagem de biossorção
Na figura está representado em forma de gráfico os resultados em porcentagem de biossorção do íon cádmio pelo bagaço do limão-cravo.
CONCLUSÕES: Este trabalho proporcionou a investigação da possibilidade de utilização da biomassa de bagaço de limão cravo para a biossorção de íon cádmio. Os melhores resultados foram de 96% de biossorção os quais ocorreram com 3 horas de contato da solução de 6 mg L-1 de cádmio com 50 ou 70 mg de biomassa.
AGRADECIMENTOS: Agradeço às minhas professoras pelo apoio recebido durante a realização da pesquisa, aos meus pais pelo apoio e compreensão durante esse período.
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PEREIRA, L. da S. Efeitos do Cádmio em Parâmetros Bioquímicos, Genotóxicos, Hematológicos e Histológicos de Rhamdia quelen. Universidade Federal do Paraná. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Farmacologia. Curitiba, PR. 24 abril 2014.
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