V Semana da Integração do Ensino, Pesquisa e Extensão da UFVJM Conhecimento, Tecnologia e Transformação Social 29 de novembro a 01 de dezembro de 2016 Diamantina - MG
Remoção de corante azul brilhante Remazol por adsorção em resíduo gerado na produção de biodiesel Alice S. Caldeira 1
(1,*)
(1)
(1)
(1)
, Maynara F. Avelar , Bruno Klier , Felipe J. Macedo , Edilailsa J. Melo (1) Damasceno
(1)
e Sandra M.
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri – UFVJM, Diamantina-MG *E-mail do autor principal:
[email protected]
INTRODUÇÃO O aumento no consumo de corantes têxteis é responsável por sérios problemas ambientais. A maioria dos corantes têxteis são moléculas orgânicas complexas, de difícil degradação biológica, que se ligam à fibra do tecido para lhes conferir cor. Estes compostos quando descarregados em corpos d’água são fonte significativa de poluição graças à sua natureza recalcitrante, conferindo cor ao efluente e reduzindo a penetração de luz solar, o que 1 compromete a vida aquática . A fim de minimizar os impactos ambientais causados pelas diferentes etapas do processamento têxtil, as Indústrias possuem estações de tratamento que envolvem processos físico – químicos e/ou biológicos, mas estes, além de caros, não são suficientes para degradarem as moléculas de corantes. Desta forma, novas tecnologias estão sendo desenvolvidas a fim de solucionar o problema da coloração residual presente nos efluentes mesmo após tratamento convencional. O uso de materiais adsorventes é um dos processos mais efetivos no 2 tratamento de efluentes e o carvão ativado tem sido o adsorvente mais usado, mas, devido ao seu alto custo, outros materiais de baixo custo, como resíduos agroindustriais, têm sido testados 3 como adsorventes para efluentes têxteis . Adsorção é um processo em que os íons de uma substância ficam retidos em uma superfície sólida, por meio de interações físicas ou químicas. Quanto maior for essa superfície, maior será a eficiência durante o processo de adsorção. Os materiais adsorventes são caracterizados por sua estrutura porosa, o que lhe confere alta área 4 superficial . Apesar de o carvão ativado ser bastante eficiente e apresentar muitas vantagens; a sua utilização gera um alto custo, uma vez que precisa ser tratado quimicamente para sua 5 ativação . Com o intuito de priorizar alternativas eficientes e de baixo valor econômico, resíduos
lignocelulósicos têm sido avaliados devido a sua fácil obtenção. Este trabalho tem como objetivo avaliar os testes realizados com o resíduo gerado na extração do óleo da amêndoa da macaúba (Acrocomia aculeata) como adsorvente para a remoção do corante Azul Brilhante Remazol em uma solução simulada. MATERIAL E MÉTODOS Preparação e caracterização do adsorvente O resíduo utilizado como adsorvente, foi cedido pela Cooperativa dos Agricultores Familiares e Agroextrativistas Grande Sertão Ltda, de Montes Claros. A torta da amêndoa da macaúba, previamente lavada e seca em estufa a 50ºC por 24 horas, foi passada por peneira e coletada a fração de tamanho de partícula entre 0,212 mm e 0,300 mm. O teor de umidade do material foi medido por diferença de massa, pela equação (1):
%𝑈 =
𝑚 1 −𝑚 2 𝑚
(1)
onde, m1 = massa do cadinho + massa da amostra antes da retirada de umidade; m2 = massa do cadinho + massa da amostra depois de retirada a umidade; m = massa da amostra. O potencial de carga zero (pHpcz) foi determinado em duplicata, adicionando-se 50 mg do material adsorvente a 12,5 mL da solução de KCl (0,1 mol -1 L ). Em seguida, variou-se o pH de 1 a 14, ajustados com solução diluída de HCl (0,1 mol L 1 -1 ) ou NaOH (0,1 mol L ), e manteve-se agitação constante durante 24 horas, a 25ºC. Depois de 24 horas de equilíbrio mediu-se o pH final com o auxilio de um pHmetro de bancada. O potencial de carga zero de cada amostra foi obtido na faixa
onde se observou que o valor de pH não variou (efeito tampão). Experimento de adsorção Para avaliar a eficiência da torta da amêndoa da macaúba como adsorvente, foram realizados experimentos em batelada, adicionando-se 0,2 g do adsorvente e 30 mL da solução do corante -1 Azul Brilhante Remazol 0,01 g L , e a mistura resultante foi mantida sob agitação, em temperatura ambiente. Em diferentes tempos foram retiradas alíquotas do sobrenadante da mistura para determinação da concentração de corante em cada tempo por leitura em Espectrofotômetro UV/VIS da marca Femton Cirrus 60 ST, no comprimento de onda de máxima absorção do corante (595 nm). Repetiuse o procedimento para 0,4 g de adsorvente. O pH das soluções foram ajustados para 5,5 – 6,0. A porcentagem de corante adsorvido (% remoção) foi calculada a partir da equação (2). % 𝑅𝑒𝑚𝑜çã𝑜 =
𝐶0 −𝐶𝑒 𝐶0
𝑥 100
2
onde C0 e Ce são as concentrações inicial e final -1 do corante no tempo t (mg L ), respectivamente. A eficiência do adsorvente também foi medida em termos de massa de corante adsorvida por massa de adsorvente, a partir da equação (3): 𝑞𝑒 =
𝐶0 −𝐶𝑒 𝑉
(3)
𝑚
onde C0 e Ce são as concentrações inicial e final -1 do corante no tempo t (mg L ), respectivamente, V é o volume da solução (L) e m
Este resultado indica que as cargas superficiais da torta se tornam mais positivas à medida que o pH diminui, ou seja, abaixo de 5,70 a torta apresenta uma carga superficial positiva, favorecendo a adsorção de espécies aniônicas. O corante reativo Azul Brilhante Remazol apresenta três grupos sulfonados que lhes confere um caráter aniônico (Figura 2), possivelmente no processo de adsorção ocorre interação entre os grupos aniônicos do corante e grupos protonados da superfície do adsorvente, o que justifica a alta eficiência na remoção do corante.
Figura 2. Estrutura do corante Azul Brilhante 6 Remazol
Os testes de adsorção realizados com 0,2 g e 0,4 g de adsorvente mostraram que, com maior quantidade de torta, o processo de adsorção foi mais efetivo (Figura 3). Este resultado já era esperado, visto que com o aumento da massa do adsorvente, há uma maior quantidade de sítios disponíveis para a interação com o adsorbato.
RESULTADOS E DISCUSSÃO O pH é um dos fatores que mais influencia o processo de adsorção. O pHpcz do material adsorvente foi de aproximadamente 5,70, conforme indicado na Figura 1.
qe (mg/L)
2
0,2 g 0,4 g
1,5 1 0,5 0 0
1,5
100
200
tempo (min)
1 pcz
0,5 0
-0,5 0 -1
5
10
15
pH
Figura 1. Potencial de carga zero (pHpcz) para a torta da amêndoa da macaúba
Figura 3. Cinética da remoção do corante Azul Brilhante Remazol em resíduo da extração do óleo de macaúba em diferentes quantidades de adsorvente. A Figura 3 mostra ainda que, o processo de interação adsorvente – corante foi mais rápido no início do processo, quando os sítios de adsorção estão mais disponíveis. À medida que os sítios vão sendo ocupados, o processo fica mais lento
até atingir o equilíbrio, quando os sítios estão saturados com moléculas do adsorbato. As tabelas 1 e 2 indicam a porcentagem de remoção do corante com o tempo. Observa-se que as amostras com maior quantidade de adsorvente mostraram remoção de aproximadamente 97% com 2 horas de agitação. Nos dois casos o equilíbrio.
este resíduo abundante e de baixo custo, buscando maior aproveitamento do rejeito e maior eficiência/menor custo no tratamento de efluentes industriais.
. AGRADECIMENTOS
Tabela 1. Porcentagem de remoção do corante sobre torta da macaúba (ensaio com 0,2 g do adsorvente). Amostra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
t (min) 0 1 2 3 4 5 6 10 15 30 60 120
-1
C (mg.L ) 10 6,81 6,70 5,32 5,04 4,47 3,77 3,12 1,92 1,014 0,89 0,89
% remoção 0 31,85 32,96 46,75 49,60 55,31 62,28 68,78 80,82 89,86 91,12 91,12
Tabela 2. Porcentagem de remoção do corante sobre torta da macaúba (ensaio com 0,4 g do adsorvente).
Amostra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
t (min) 0 1 2 3 4 5 6 10 15 30 60 120
-1
C (mg.L ) 10,00 7,96 7,89 6,83 5,37 5,02 4,17 3,44 2,30 0,63 0,25 0,24
% remoção 20,44 21,08 31,69 46,27 49,76 58,32 65,61 77,02 93,66 97,46 97,62
CONCLUSÕES Os resultados mostraram que a torta da amêndoa da macaúba, um rejeito da extração de óleo utilizado na produção de biodiesel, pode ser aproveitada na remoção de corantes em efluentes da indústria têxtil com alta eficiência. Os estudos continuam com o objetivo de explorar ainda mais
Os autores agradecem à UFVJM pela concessão dos recursos necessários para a realização do projeto e à Cooperativa dos Agricultores Familiares e Agroextrativistas Grande Sertão Ltda pela doação da torta da macaúba.
REFERÊNCIAS 1
Wong, Y., et al., Process Biochemistry, 39, 695, 2004. Gupta, V., Journal of environmental management, 2009. 90, 2013. 3 Yagub, M. T., Sen, T. K., Afroze, S., Ang, H.M., Advances in Colloid and Interface Science, 2014. 4 Nascimento, R. F. et al., Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. Fortaleza: Imprensa Universitária, 2014. 5 Gomes, V., Larrechi, M. S., Callao, M. P. Chemosphere 69 1151, 2007. 6 Silva, F. et al, Cad. Pesq., São Luís, 17, 3, 2010. 2
