Emprego do alginato na adsorção de corantes industriais · coloração das águas dos rios e mares, isso impede a penetração da luz solar no ambiente ... o processo de tintura

Universidade Federal de São João del-Rei Coordenadoria do Curso de Química

Emprego do alginato na adsorção de corantes industriais

Vanessa Soares dos Santos

São João del-Rei – 2017

EMPREGO DO ALGINATO NA ADSORÇÃO DE CORANTES INDUSTRIAIS

Monografia de Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado no 1° semestre do ano de 2017 ao Curso de Química, Grau Acadêmico Bacharelado, da Universidade Federal de São João del-Rei, como requisito parcial para obtenção do título Bacharel em Química. Autora: Vanessa Soares dos Santos Docente Orientador: Patrícia Benedini Martelli Modalidade do Trabalho: Pesquisa

São João del-Rei – 2017

RESUMO

Atualmente, diversos setores industriais têm produzido toneladas de materiais

poluentes que são lançados no meio ambiente. As indústrias têxteis representam uma boa

parte da economia mundial, e tem experimentado um crescimento significativo. O efluente

gerado por estas indústrias vem causando bastante preocupação, já que a cor, a principal

característica destes efluentes, causa muitos danos aos corpos d’água onde são

descartados. Essa coloração impede a penetração da luz no ambiente aquático, afetando a

fotossíntese das plantas e como consequência gera uma diminuição no oxigênio dissolvido,

prejudicando a atividade respiratória dos organismos vivos presentes naquele ambiente.

Vários tratamentos podem ser utilizados nestes efluentes, como por exemplo precipitação

química, osmose, troca iônica e adsorção. A adsorção tem sido uma técnica bastante

estudada, já que possui um baixo custo, boa eficiência e por ser um método simples. Um

dos principais materiais utilizados na adsorção são os biossorventes, eles são encontrados

em abundância na natureza e por isso seu uso é vantajoso. Além dos biossorventes, os

biopolímeros também estão ganhando espaço na adsorção, por serem de baixo custo,

atóxicos, serem encontrados facilmente na natureza, dentre outras vantagens. Deste modo,

este trabalho teve como objetivo analisar a capacidade adsortiva do biopolímero alginato em

diferentes corantes. Primeiramente preparou-se as esferas de alginato puras, com HCl e

também com glutaraldeído, em seguida, otimizou-se os parâmetros pH, concentração e

cinética de adsorção. Após a otimização destes parâmetros, determinou-se a capacidade

adsortiva das esferas nos corantes amarelo reativo, azul de metileno e rodamina 6G. O

melhor resultado obtido foi para o azul de metileno, quando utilizadas as esferas de alginato

na presença de HCl, em que apresentou uma adsorção de 90% do corante.

Palavras chave: Corantes, adsorção, alginato de sódio, indústria têxtil.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO............................................................................................................01

1.1. SORÇÃO.........................................................................................................02

1.2. ALGINATO DE SÓDIO....................................................................................03

1.3. CORANTES.....................................................................................................03

2. OBJETIVOS................................................................................................................05

3. METODOLOGIA

3.1. PREPARO DO MATERIAL ADSORVENTE....................................................05

3.2. CURVAS DE CALIBRAÇÃO............................................................................06

3.3. ADSORÇÃO DOS CORANTES......................................................................07

3.3.1. Efeito do pH.........................................................................................07

3.3.2. Cinética de adsorção...........................................................................08

3.3.3. Isotermas de adsorção........................................................................08

3.3.4. Avaliação da adsorção dos biossorventes...........................................08

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1. CURVAS DE CALIBRAÇÃO............................................................................09

4.2. EFEITO DO pH................................................................................................09

4.3. CINÉTICA DE ADSORÇÃO............................................................................12

4.4. ISOTERMAS DE ADSORÇÃO........................................................................13

4.5. AVALIAÇÃO DA ADSORÇÃO DOS BIOSSORVENTES................................17

5. CONCLUSÃO..............................................................................................................19

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................19

Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ – 2017

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1. INTRODUÇÃO

O Brasil possui uma extensa área hídrica, com rica biodiversidade. Estas riquezas

estão sujeitas a destruição potencializada resultante da contaminação proveniente de fontes

como efluentes domésticos e principalmente industriais. [1]

O desenvolvimento industrial trouxe benefícios para o ser humano, porém, em

contrapartida, gerou problemas, como por exemplo, a poluição do meio ambiente. Os

subprodutos gerados durante os processos industriais estão sendo lançados diretamente

nos ambientes aquáticos, muitas vezes sem a realização de qualquer tratamento. [1, 2]

Todos os dias são liberados toneladas de poluentes no meio ambiente, como metais

pesados, resíduos de óleo, corantes, dentre outros, resultantes de processos industriais. Os

corantes que são provenientes de atividades como fabricação de papel, galvanoplastia,

fabricação de celulose, industrias têxtil, produção de alimentos e cosméticos são uma das

maiores fontes de poluição dos recursos hídricos. [3]

As indústrias têxteis, que são as indústrias que mais utilizam corantes, tem grande

participação na economia mundial. Este tipo de indústria utiliza um grande volume de água,

principalmente nos processos de tingimento e acabamento, o que faz com que sejam

gerados uma grande quantidade de efluentes contaminados com os corantes, surfactantes e

aditivos utilizados nos processos. Esses compostos possuem uma baixa biodegradabilidade

e estruturas complexas, o que dificulta significativamente o tratamento destes efluentes

contaminados. [4, 5, 6]

Uma das principais características dos efluentes gerados pela indústria têxtil são os

pigmentos. Estes efluentes ao serem jogados na água provocam uma mudança na

coloração das águas dos rios e mares, isso impede a penetração da luz solar no ambiente

aquático, o que acaba causando uma diminuição da fotossíntese das plantas, prejudicando

a atividade respiratória dos organismos vivos, já que a redução da fotossíntese causa uma

diminuição do oxigênio dissolvido. [7, 2]

Muitos tratamentos são utilizados para remoção de poluentes das águas

contaminadas, dentre eles estão a precipitação química, osmose, troca iônica e adsorção. A

adsorção vem sendo um dos melhores métodos de tratamento destes efluentes por possuir

várias vantagens como baixo custo, eficiência e simplicidade. [6, 8, 9]

O carvão ativado é um dos materiais mais utilizados como adsorvente, porém, ele

possui alguns problemas, como o alto custo. Em busca de materiais alternativos, estudos

sobre novos materiais adsorventes de baixo custo tem sido realizados.

Biossorventes são materiais extraídos da própria natureza, de origem orgânica.

Estes sorventes orgânicos naturais são geralmente conhecidos como aqueles provenientes

de materiais presentes na natureza à base de carbono, tais como: palha, sabugo de milho,


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bagaço de cana, serragem, dentre outros. Esses materiais à base de fibras vegetais

apresentam baixo custo de produção devido à sua abundância, em geral, podem ser

reaproveitados ou incinerados em fornos sem produção de gases tóxicos, o que faz com

que eles sejam uma ótima opção no tratamento de efluentes industriais por adsorção. [10]

Outros materiais que podem ser utilizados na adsorção são os biopolímeros. Estes

materiais são polímeros da classe estrutural dos polissacarídeos, poliésteres ou poliamidas.

Geralmente são carboidratos derivados de plantios comerciais de grande escala como milho

e trigo, um óleo vegetal extraído de plantas oleaginosas ou polímeros extraídos de plantas

aquáticas. [11]

Como nos dias atuais a poluição causa cada vez mais preocupação aos seres

humanos, o estudo de materiais utilizados na adsorção é cada vez mais importante,

principalmente aqueles que são provenientes de fontes naturais, de baixo custo, fácil

obtenção e que não sejam tóxicos.

Um material que tem sido muito estudado é o alginato, estudos relatam boa

eficiência na adsorção de metais pesados e também de corantes. Diversas formas distintas

são utilizadas na preparação do alginato, para testar a ocorrência de uma melhora na

adsorção. Estudos realizados com as esferas de alginato com HCl revelam que o ácido

aumenta os poros das esferas causando uma melhora na adsorção. Esferas preparadas

também com Glutaraldeído, demonstraram uma melhora em sua capacidade adsortiva. [11]

1.1. SORÇÃO

Sorção é o termo dado a um determinado experimento que envolve os processos de

absorção e adsorção. Quando ocorre a transferência de uma substância constituinte da fase

líquida, para a superfície de uma fase sólida, este processo é chamado de adsorção.

Quando ocorre a penetração da substância presente na fase líquida na fase sólida é

chamado de absorção. [12]

No processo de absorção o material sólido utilizado para absorver uma substância é

chamado de absorvente e a substância que penetrará no absorvente, ou seja o material

absorvido, é chamado de absorvato. [12]

A adsorção envolve a acumulação de uma substância em uma interfase, o qual

ocorre a separação de uma fase, denominada adsorvato, para a superfície de outra fase, o

adsorvente. [11] Existem dois tipos de adsorção, a quimissorção e a fisissorção. Quando a

interação entre o adsorvente e o adsorvato envolve ligações intermoleculares, como as

forças de Van der Waals e interações eletrostáticas, ocorre a fisissorção ou adsorção física.

Este fenômeno é reversível o que faz com que o adsorvente possa ser reutilizado. Na

quimissorção ou adsorção química ocorre a formação de ligações químicas, muitas vezes


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irreversíveis, entre o adsorvato e o adsorvente, geralmente ligações covalentes, conduzindo

a formação de um composto químico ou complexo de adsorção. [2, 11]

1.2. ALGINATO DE SÓDIO

O alginato é um polissacarídeo extraído de águas marinhas, principalmente das

algas marrons, podendo ser usado para imobilização e tecnologia de encapsulamento.

Oferece vantagens em relação a polímeros sintéticos, uma vez que formam hidrogéis em pH

e temperatura relativamente moderada. O alginato é considerado atóxico, biocompatível,

biodegradável, de baixo custo e disponível em abundância na natureza. Essas vantagens

fazem com que ele seja uma boa alternativa para ser utilizado como biossorvente. [11]

A estrutura química do alginato se trata de um polissacarídeo aniônico linear formado

por monômeros de ácido beta-D-manurônico (M) e ácido alfa-L-glucurônico (G), ligados por

ligações glicosídicas (1-4), Figura 1. Estas ligações podem variar de composição e

sequência dependendo da alga de origem. [13, 14]

Figura 1. Estrutura do alginato. [11]

1.3. CORANTES

As indústrias têxteis geram uma grande quantidade de efluentes, os corantes não

são os únicos reagentes presentes nestes efluentes, porém, apresentam mais complexo

tratamento. Segundo a resolução do CONAMA n°357/05 complementar a resolução n°20/86,

o efluente descartado não pode alterar a classificação do corpo que a recebe. De acordo

com a classificação e o nível que este se encontra, a coloração no efluente não deve passar

de 75 mg Pt-Co/L.

Os corantes são substâncias que absorvem cor na região do espectro visível e são

utilizados para conferir cor a um material. Eles podem ser classificados de acordo com sua


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estrutura química ou pelo modo que se fixam aos tecidos. [15, 16, 17] Os corantes utilizados no

tingimento das fibras têxteis podem ser divididos em duas partes, o grupo cromóforo e a

estrutura responsável pela fixação à fibra. [7, 18, 19] Os principais grupos de corantes

classificados pela sua fixação ao tecido são os corantes: reativos, azóicos, ácidos, à cuba e

dispersivos. [7, 18, 19]

Os corantes reativos são corantes que possuem um grupo reativo denominado

eletrofílico que formam ligações covalentes com grupos hidroxilas das fibras celulósicas,

com grupo amina, hidroxila e tióis das fibras proteicas e com grupos amino das poliamidas.

Existem vários tipos de corantes reativos, porém os principais possuem a função azo e

antraquinona como grupos cromóforos e os grupos clorotriazinila e sulfatoetilsulfonila como

grupos reativos. Estes corantes são os mais utilizados em nível mundial.

Os corantes Azóicos são compostos coloridos, insolúveis em água, que são

sintetizados sobre a fibra durante o processo de tingimento. Eles são constituídos de dois

compostos reativos. Este tipo de corante apresenta boa solidez à luz e resistência a

alvejantes. Ele pode produzir cores em tons de amarelo, laranja, vermelho, marrom, preto e

azul. Entretanto, ele não é mais utilizado em grande escala devido ao seu custo e a possível

presença de naftilaminas carcinogênicas no efluente contaminado com este corante.

Os corantes ácidos são corantes aniônicos que possuem grupos sulfônicos ou

carboxílicos na sua estrutura. São solúveis em água. Este corante é utilizado para tingir

fibras protéicas, ele se liga a fibra através de uma troca iônica envolvendo o par de elétrons

livres dos grupos amino e carboxilato da fibra, na forma não protonada. As cores são em

geral brilhantes e o material tingido apresenta uma ótima resistência.

Corantes à cuba possuem tons opacos, são utilizados para tingir algodão e fibras

celulósicas. Apresentam uma boa solidez à lavagem, luz e transpiração. Podem apresentar

uma forma reduzida, que é solúvel em água e também uma forma oxidada, que é insolúvel

em água.

Já os corantes dispersivos são compostos aniônicos que não são solúveis em água,

sendo utilizados em fibras hidrofóbicas por suspensão. São aplicados como uma dispersão

de partículas muito finas, o processo de tintura ocorre na presença de agentes dispersantes

de cadeia longa, que estabilizam a suspensão do corante. Estes corantes também são

utilizados para obtenção de cores claras em poliamidas e acrílicos.


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2. OBJETIVOS

Este trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de adsorção do alginato de

sódio nos corantes Azul de Metileno, Amarelo Reativo e Rodamina 6G. As esferas de

alginato foram preparadas de três formas diferentes visando determinar qual possui uma

melhor capacidade adsortiva, sendo eles as esferas de alginato puras, com HCl e com

glutaraldeído. Assim como, verificar os parâmetros de adsorção, pH, cinética e

concentração, para otimização estes parâmetros.

3. METODOLOGIA

3.1. PREPARO DO MATERIAL ADSORVENTE

As esferas de alginato foram preparadas de três formas distintas: esferas de alginato

puras, esferas de alginato com HCl e esferas de alginato com glutaraldeído. Para formação

das esferas de alginato puras, foi necessária a preparação de uma solução de cloreto de

cálcio de concentração igual a 20 mg L-1, preparou-se também uma solução de alginato,

adicionando 0,5 g de alginato de sódio em 25 mL de água destilada. Depois, em um béquer

contendo a solução de cloreto de cálcio sob agitação, adicionou-se gota a gota com o auxílio

de uma pipeta a solução de alginato, formando assim, as esferas. Para a formação das

esferas de alginato com HCl, estas foram preparadas como anteriormente e em seguida,

colocadas em uma solução de HCl 0,1 mol L-1 por cerca de 15 minutos. Após, elas foram

lavadas com água destilada. Outro tipo de esfera preparado foi com o glutaraldeído, o

alginato foi preparado do mesmo modo descrito e além de ser colocado em solução de HCl,

ele também foi colocado em uma solução de glutaraldeído 25% por 30 minutos. Ao atingir o

tempo, as esferas de alginato foram lavadas com água destilada. Todos as esferas

preparadas foram colocadas em estufa por 12h a uma temperatura de 50 °C para a

secagem. [11] A Figura 2 mostra as esferas prontas.


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Figura 2. Esferas de alginato de sódio. a) puras b) com HCl c) com glutaraldeído.

3.2. CURVAS DE CALIBRAÇÃO

Para auxiliar no estudo de adsorção dos corantes, foram obtidas curvas de

calibração para cada um deles, a partir do equipamento de espectrofotômetro. A partir da

solução estoque de azul de metileno, preparou-se uma solução de trabalho com

concentração igual a 100 mg L-1. Utilizando essa solução, realizou-se as diluições

necessárias para o preparo de soluções com concentração 2, 4, 6, 8 e 10 mg L-1. Após a

preparação das soluções, mediu-se a absorbância de cada uma utilizando um aparelho

espectrofotômetro 600 Plus (FEMTO), equipado com lâmpada de tungstênio-halogênio e

cubeta de quartzo com 1,0 cm de caminho óptico a um comprimento de onda de 660 nm.

Para o corante amarelo reativo preparou-se soluções com concentrações iguais a 10, 20,

30, 40 e 50 mg L-1 e o comprimento de onda utilizado foi de 416 nm. Já para o corante

rodamina 6G, preparou-se soluções com concentrações de 1, 2, 3, 4 e 5 mg L-1, sendo o

comprimento de onda utilizado igual a 525 nm. A Figura 3 apresenta a estrutura dos três

corantes que foram analisados.


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Figura 3. Estrutura dos corantes a) amarelo Reativo [19] b) rodamina 6G [20] c) azul de

metileno. [11]

3.3. ADSORÇÃO DOS CORANTES

O conhecimento dos princípios da adsorção é importante para entender este

processo. As condições experimentais, como pH e concentração da amostra, são essenciais

para a interpretação dos dados experimentais. Diante deste contexto, realizou-se o estudo

da adsorção dos corantes pelas esferas de alginato preparadas, sendo que alguns

parâmetros foram otimizados, sendo apresentados a seguir.

3.3.1. Efeito do pH

O efeito do pH na adsorção dos corantes foi estudado entre pH 2 e 10, mantendo a

mesma concentração de cada corante. Foram utilizados para o ajuste do pH, soluções de

NaOH e HNO3. Foram adicionados 0,5 g das esferas de alginato preparadas a alíquotas de

20 mL destas soluções. O sistema montado foi deixado sob agitação, com o auxílio de uma


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mesa agitadora, por 24h. Após este tempo mediu-se a absorbância das soluções utilizando

o espectrofotômetro.

3.3.2. Cinética de adsorção

A variação do tempo foi estudada para verificar o processo de adsorção em função

do tempo de contato com o material. Pesou-se 0,5 g de todos os tipos de esferas de alginato

preparas. Em seguida adicionou-se o alginato em 20 mL de uma solução do corante azul de

metileno 6 mg L-1 no Erlenmeyer. Retirou-se alíquotas das soluções após 1, 2, 4, 8, 24, 48 e

96h de contato. Mediu-se a absorbância das soluções utilizando o espectrofotômetro usado

anteriormente. O mesmo procedimento foi realizado para os corantes amarelo reativo e

rodamina 6G, porém, nas concentrações 40 e 3 mg L-1, respectivamente. Os dados

experimentais obtidos foram ajustados aos modelos cinéticos de adsorção pseudo primeira

ordem e pseudo segunda ordem.

3.3.3. Isotermas de adsorção

Para realização dos testes de concentração, utilizou-se 20 mL do corante e 0,5 g dos

materiais adsorventes, sob agitação. Para o corante azul de metileno, a concentração foi

variada de 10 a 120 mg L-1, já o corante amarelo reativo a variação testada foi entre 50 e

600 mg L-1 e para o rodamina 6G, variou-se entre 5 e 60 mg L-1. Calculou-se a quantidade

de corante adsorvida e as isotermas foram ajustadas utilizando os modelos de Freundlich e

single-site Langmuir Freundlich.

3.3.4. Avaliação da adsorção dos biossorventes

Após otimização dos parâmetros pH, cinética e concentração, testou-se a adsorção

dos três materiais preparados nos três corantes azul de metileno, amarelo reativo e

rodamina 6G. Adicionou-se 20 mL da solução de corante em sua concentração e pH

otimizado e 0,5 g das esferas de alginato. O sistema foi deixado em agitação no tempo

otimizado e em seguida mediu-se a absorbância de cada solução. Todos os testes foram

realizados em duplicata.


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4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1. CURVAS DE CALIBRAÇÃO

Para o monitoramento das soluções dos corantes nas esferas de alginato, foi

necessário obter as curvas analíticas para cada corante empregado. Para cada corante

utilizado, obteve-se uma curva de calibração demonstrada nas Figuras 4, 5 e 6 a seguir.

Figura 4. Curva de calibração do corante azul de metileno.

Figura 5. Curva de calibração do amarelo reativo.


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Figura 6. Curva de calibração do corante rodamina 6G.

As curvas analíticas obtidas apresentaram uma boa correlação para as

concentrações dos corantes empregadas.

4.2. EFEITO DO pH

Para verificar em qual pH os materiais adsorviam melhor, foi realizado um estudo

deste parâmetro. As figuras 7, 8 e 9 apresentam os resultados obtidos.

Figura 7. Efeito do pH na adsorção dos corantes utilizando as esferas de alginato puras.


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Figura 8. Efeito do pH na adsorção dos corantes utilizando as esferas de alginato com HCl.

Figura 9. Efeito do pH na adsorção dos corantes utilizando as esferas de alginato com

Glutaraldeído.

A adsorção dos corantes demonstrou-se dependente do pH. Quando aumentada a

basicidade ou a ácidez do corante a adsorção apresentou uma redução significativa,

demonstrando que os materiais preparados apresentam bom desempenho quando

utilizados em efluentes neutros ou próximos da neutralidade. Isto pode estar associado a

processos de protonação e destroponação das partículas envolvidas no processo.

Analisando os resultados obtidos para adsorção utilizando as esferas de alginato puras,

percebeu-se que a maior adsorção obtida foi em pH igual a 6 para todos os corantes. Os

testes feitos com as esferas de alginato com HCl e glutaraldéido deram o mesmo resultado.


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4.3. CINÉTICA DE ADSORÇÃO

Os diferentes testes de cinética de adsorção permitem perceber o comportamento do

adsorvente e também perceber o mecanismo que controla o processo de adsorção. Ao

realizar os testes nos três corantes analisados, observou-se que apenas as esferas de

alginato puras atingiram o equilíbrio em 24h, os outros dois materiais mostraram ter um

processo de sorção mais lento, atingindo o equilíbrio em 48h. O gráfico a seguir (Figura 10)

representa os dados experimentais obtidos para os testes realizados. Os experimentos

feitos com os corantes amarelo reativo e rodamina 6G seguiram o mesmo padrão,

apresentando resultados semelhantes.

Figura 10. Cinética de adsorção do corante azul de metileno com a) alginato puro b)

alginato com HCl c) alginato com glutaraldeído.

Ao ajustar os resultados obtidos experimentalmente nos modelos cinéticos pseudo-

primeira ordem e pseudo-segunda ordem obteve-se os seguintes resultados. De acordo com

a Figura 11, o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados

experimentais, sendo que este apresentou um valor de R2 = 1 e um valor de qe experimental

bastante próximo de qe calculado, 0,107 e 0,106 mg g-1 respectivamente. Para o modelo de

pseudo-primeira ordem o valor de qe calculado foi de 0,027 mg g-1 e R2 = 0,861, percebeu-se

que qe calculado é bastante discrepante de qe experimental, provando que a utilização deste

modelo não é satisfatória para este material. Os resultados indicam a formação de ligações

químicas, ou seja, a adsorção ocorre por meio de quimissorção. Para os outros dois tipos de

alginato os resultados obtidos foram os mesmos, todos se ajustaram melhor no modelo

cinético de pseudo-segunda ordem.


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Figura 11. Modelos cinéticos de adsorção do corante azul de metileno para a) alginato puro

b) alginato com HCl c) alginato com glutaraldeído.

4.4. ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

O estudo das isotermas de adsorção é realizado para informar a quantidade máxima

do analito que o material pode adsorver. As curvas nos mostram a variação da concentração

do analito a ser adsorvido no equilíbrio através da capacidade de adsorção do material

adsorvente. [21, 22] A Figura 12 representa as diferentes formas destas curvas.


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Figura 12. Tipos de isotermas de adsorção. [21]

As isotermas favoráveis e extremamente favoráveis são características de materiais

que adsorvem uma grande quantidade de adsorvato até em baixas concentrações. As

isotermas lineares indicam que a quantidade adsorvida é proporcional a concentração do

analito, não tendo uma capacidade máxima de adsorção e as isotermas desfavoráveis

indicam uma baixa capacidade de adsorção. [21, 22]

Diante deste contexto, após realizar os experimentos de concentração, ajustou-se os

resultados as isotermas de Freundlich (equação 1) e single-site Langmuir Freundlich

(equação 2).

As isotermas estão apresentadas nas Figuras 13 a 15. Os parâmetros obtidos a

partir dos modelos isotérmicos estão apresentados na Tabela 1.


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Figura 13. Isotermas de adsorção do amarelo reativo a) esferas puras b) esferas com HCl c)

esferas com glutaraldeído.

O tipo de curva encontrado para as esferas puras sugere uma adsorção

desfavorável, já para as esferas com HCl e glutaraldeído sugere uma adsorção de forma

linear, sendo esta proporcional a concentração do corante. Para o modelo de Freundlich

(vermelho) encontrou-se valores de n menores que 1, o que sugere ser uma adsorção

desfavorável. Para o modelo de single-site (azul) os resultados obtidos também demonstram

o mesmo, a partir do baixo valor de n e Q.

Figura 14. Isotermas de adsorção do azul de metileno a) esferas puras b) esferas com HCl

c) esferas com glutaraldeído.

Para o corante azul de metileno as isotermas ajustadas estão demonstradas na

Figura 14. As características das curvas encontradas nestes ajustes demonstram isotermas

desfavoráveis. Para o modelo de Freundlich e Single-site, da mesma forma como

anteriormente, encontrou-se valores baixos para as constantes. Os resultados encontrados

não condizem com o observado experimentalmente, já que o azul de metileno foi o corante

mais adsorvido pelas esferas de alginato, mostrando que o material possuiu uma boa

afinidade com este corante.


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O último corante analisado foi o rodamina 6G. As curvas encontradas também

demonstraram ser características de uma adsorção desfavorável, encontrando nos dois

modelos isotérmicos constantes que sugerem uma adsorção desfavorável. A Figura 15

apresenta o gráfico obtido.

Figura 15. Isotermas de adsorção do rodamina 6G a) esferas puras b) esferas com HCl c)

esferas com glutaraldeído.

Tabela 1. Parâmetros obtidos nos ajustes dos modelos isotérmicos.

Material Corante Freundlich Single-Site Langmuir Freundlich

K (L g-1) n R2 K (L g-1) Q (mg g-1) n R2

Esferas puras

Amarelo Reativo 1,516 0,551 0,889 0,008 0,876 0,232 0,888

Azul de metileno 5,090 0,346 0,750 0,020 0,634 0,971 0,676

Rodamina 6G 1,433 0,381 0,939 0,015 0,662 0,689 0,959

Esferas com HCl

Amarelo Reativo 0,013 1,150 0,839 0,005 1,536 0,142 0,818

Azul de metileno 0,029 0,523 0,925 0,129 1,090 0,317 0,874

Rodamina 6G 0,008 0,618 0,976 0,036 0,823 0,595 0,973

Esferas com Glutaraldeído

Amarelo Reativo 0,002 0,746 0,955 0,006 1,601 0,114 0,935

Azul de metileno 0,004 0,483 0,936 0,039 1,196 0,705 0,938

Rodamina 6G 0,002 0,636 0,901 0,012 0,803 0,964 0,898

Apesar dos valores experimentais não terem se ajustado aos modelos de Freundlich

e Single-site Langmuir Freundlich como favoráveis, os resultados experimentais evidenciam

que as esferas de alginato apresentam boa adsorção para corantes têxteis. A incorporação

de agentes como HCl e glutaraldeído torna o perfil dos ajustes próximos a linearidade,

tornando o processo mais favorável.


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4.5. AVALIAÇÃO DA ADSORÇÃO DOS

BIOSSORVENTES

Após a realização da avaliação de todos os parâmetros, realizou-se a adsorção dos

corantes utilizando as diferentes esferas de alginato. Todos os parâmetros otimizados estão

apresentados na Tabela 2.

Tabela 2. Parâmetros de adsorção otimizados

Corante pH Conc. (mg/L) Tempo (h)

Alg. Puro Alg. HCl Alg. Glut.

Amarelo reativo 6,0 500,0 24 48 48

Azul de metileno 6,0 90,0 24 48 48

Rodamina 6G 6,0 50,0 24 48 48

Utilizando os parâmetros descritos na tabela 2, realizou-se o teste de adsorção dos

corantes em diferentes materiais. Para o corante amarelo reativo, o melhor resultado

encontrado foi para as esferas de alginato com glutaraldeído, onde ocorreu uma adsorção

de 51, 25% (10,27 mg/g) do corante, no entanto, não houve diferença significativa na

adsorção em comparação com os outros materiais. Os resultados obtidos com todos os

materiais estão apresentados na Figura 16.

Figura 16. Porcentagem adsorvida do corante amarelo reativo.


18

Para o corante azul de metileno, os resultados foram bem melhores comparados aos

obtidos pelo amarelo reativo, sendo que as esferas de alginato contendo HCl chegaram a

adsorver 90,0% (3,26 mg/g) do azul de metileno. A Figura 17 apresenta os dados obtidos.

Figura 17. Porcentagem adsorvida do corante azul de metileno.

O último corante a ser analisado foi o rodamina 6G, de acordo com os resultados

obtidos, o material que mais teve afinidade com este corante foram as esferas de alginato

contendo glutaraldeído. Os testes de sorção feitos com estas esferas, adsorveram até

65,4% (1,31 mg/g) do rodamina 6G. A Figura 18 apresenta os resultados obtidos com as

outras esferas de alginato.

Figura 18. Porcentagem adsorvida do corante Rodamina 6G.


19

Comparando os resultados obtidos com outros encontrados na literatura, estes

seguiram o padrão de uma elevada capacidade adsortiva e também alta afinidade com o

corante azul de metileno. Estudos realizados com esferas de alginato preparadas de uma

forma semelhante ao material estudado neste trabalho, chegaram a adsorver 98% do

corante azul de metileno, demonstrando que os testes realizados seguiram o mesmo

padrão. [11]

5. CONCLUSÃO

Os resultados obtidos demostraram a utilidade e viabilidade do emprego das esferas

de alginato para a remoção de corantes em solução aquosa. As esferas de alginato com HCl

apresentaram uma maior afinidade com o corante azul de metileno, possivelmente pelo

aumento dos poros das esferas causado pelo HCl, atingindo uma adsorção de 90%. Além

disso, este corante possui uma menor molécula quando comparado com os corantes

amarelo reativo e rodamina 6G, facilitando sua adesão na superfície do adsorvente.

Os estudos das isotermas de adsorção não produziram resultados satisfatórios.

Acredita-se que as concentrações estudadas foram muito baixas, não contribuindo para um

bom ajuste.

Considerando que o material preparado possui vantagens de caráter econômico e

ainda é de fácil obtenção e atóxico, ele apresenta um potencial no emprego do tratamento

de efluentes contaminados por indústrias têxteis.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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