ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Iniciação Científica
Autores
Ferreira, F.J.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ-UFPI) ; da Silva Filho, E.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ-UFPI) ; Lima, L.C.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ-UFPI)
Resumo
Neste trabalho foi realizada a modificação da celulose através de sua cloração por meio da reação com o cloreto de tionila e na incorporação do agente modificador formado na reação entre etilenodiamina e etilenosulfeto, e a aplicação do material obtido na adsorção do corante têxtil amarelo remazol em meio aquoso. As caracterizações por Análise Elementar e Espectroscopia de Infravermelho comprovaram a modificação. Os modelos cinéticos de Lagergren e pseudo-segunda-ordem foram usados para descrever o comportamento cinético da adsorção do corante amarelo remazol no material e as equações lineares de Langmuir, Freundlich e Temkin foram empregadas para descrição das isotermas.
Palavras chaves
Celulose; Modificação; Adsorção
Introdução
Os efluentes provenientes de industrias têxteis contem grandes quantidades de corantes que são tóxicos mesmo em baixas concentrações causando danos ao meio ambiente e ao ser humano. Diversos métodos tem sido empregados para remoção de corantes, dentre eles a adsorção tem se mostrado como uma opção viável para o tratamento de efluentes contaminados devido a simplicidade do processo e a vantagens econômicas e ambientais(TOOR et al,2012). Na busca por adsorventes, a fonte natural é a mais explorada e torna-se mais atrativa quando o processo de isolamento se torna menos dispendioso, principalmente quando o material é usado tal como encontrado ou são necessárias poucas operações de tratamento, muito embora certas modificações químicas ampliem a utilidade das suas superfícies. Nos últimos anos, os biopolímeros que têm despertado maior interesse têm sido a celulose, que provém de várias fontes, e a quitina, que é proveniente de crustáceos, moluscos, insetos, cogumelos e outros organismos (AIROLDI,2008). A modificação química de uma superfície orgânica de um polissacarídeo segue os mesmos princípios daquelas estabelecidas para outros suportes, como para a sílica gel, por exemplo.(KAMEL et al, 2006). As principais modificações da celulose ocorrem através da halogenação, oxidação e esterificação. Este trabalho teve como objetivo a modificação da celulose através da incorporação de ligantes básicos e aplicação do material obtido na adsorção do corante têxtil amarelo remazol em meio aquoso.
Material e métodos
A etapa inicial de modificação da celulose consistiu na reação com o cloreto de tionila suspensos em 200 mL de N,N-dimetilformamida sob agitação constante a uma temperatura de 333 K. A obtenção do agente modificador consistiu na reação desenvolvida em 50 mL de dimetilacetamida como solvente a uma temperatura de 328 K durante 5 h, utilizando-se etilenodiamina e etilenosulfeto na proporção molar de 1:2. A esta mistura reacional, adicionou-se 5 g da celulose clorada obtida na etapa inicial mantendo-se em refluxo e agitação constante por um período de 4 h a uma temperatura de 328 K obtendo-se o material Cel-ED+ES2. Os materiais, Celulose, Celulose clorada e Cel-ED+ES2 foram caracterizados por: Análise Elementar (Perkin Elmer, modelo PE-2400) e Espectroscopia de Absorção na região do Infravermelho (espectrofotômetro FTIR Bomem da série MB pelo método da pastilha de KBr com 1% de amostra, em 36 varreduras, na região entre 4000 e 400 cm-1 com resolução de 4 cm-1). No estudo da capacidade de adsorção do material foram avaliados o efeito do pH (2-9), do tempo de contato (20-270 min), da temperatura (298, 308 e 318 K) e da concentração do corante (100-1000 mg L-1). Cerca de 20 mg de Cel-ED+ES2 foram colocados em contato com 20 mL de soluções do corante amarelo remazol variando-se as condições experimentais para cada caso. As soluções sobrenadantes do corante após a adsorção foram analisadas por espectrofotometria. O comportamento cinético foi avaliado pelas equações de Lagergren e pseudo-segunda-ordem e as isotermas avaliadas pelos modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin.
Resultado e discussão
A Análise Elementar da celulose clorada (Tabela 1) mostrou 17,58% de cloro o que
comprova o sucesso da etapa de cloração fundamental para a etapa subsequente.
Para a Cel-ED+ES2 observou-se a presença de 2,22 e 26,80% de nitrogênio e
enxofre, respectivamente, e também a expressiva diminuição da quantidade de
cloro, indicando a substituição quase que total do cloro presente pelo novo
agente imobilizado, resultados que confirmam o sucesso da reação. Ao se comparar
os espectros de Infravermelho da celulose clorada com o da celulose pura (Figura
1) observam-se as bandas em 753 e 709 cm-1, estiramento carbono-cloro (νC-Cl), confirmando assim a eficiência da cloração. No espectro da Cel-ED+ES2 nota-se uma banda de absorção intensa em 1425 cm-1 que é atribuída à deformação angular de grupos δ(CH2) o que confirma este grupo em grande quantidade, outra banda importante em 1180 cm-1 refere-se à absorção de vibração da ligação ν(C-N).
Depois de caracterizado, o novo material foi aplicado na remoção de corante,
demonstrando maior adsorção em pH 2 e tempo de equilíbrio de 180 min, com melhor
ajuste ao modelo cinético de pseudo-segunda-ordem, pois apresentou maior
correlação linear com os dados experimentais. Nas isotermas às temperaturas 298,
308 e 318 K, observou-se que a quantidade de corante adsorvida é favorecida pelo
aumento da temperatura como visto na Figura 2. Os valores dos parâmetros obtidos
a partir dos modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin postados na Tabela 2
mostram que as isotermas são melhor descritas pelo modelo de Langmuir devido aos
maiores coeficiente de correlação, R2.
Conclusões
A modificação da celulose foi comprovada por Análise Elementar e Espectroscopia de absorção na região do Infravermelho. O material sintetizado foi aplicado na adsorção de corante amarelo remazol e os resultados mostraram melhor capacidade de adsorção em meio ácido e com a elevação da temperatura. A interação entre o corante e a matriz obedece ao modelo cinético de pseudo-segunda-ordem e o modelo de Langmuir é o que melhor se ajusta aos dados experimentais. Esta matriz pode vir a ser utilizada na remoção de outras espécies perigosas como metais pesados também por adsorção.
Agradecimentos
Agradecemos a Universidade Federal do Piauí (UFPI), ao Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados (LIMAV), ao CNPq e ao PIBIC.
Referências
AIROLDI, C. A relevante potencialidade dos centros básicos nitrogenados disponíveis em polímeros inorgânicos e biopolímeros na remoção catiônica. Química Nova, v. 31, p. 144-153, 2008.
KAMEL, S.; HASSAN, E. M.; EL-SAKHAWY, M. Preparation and application of acrylonitrile-grafted cyanoethyl cellulose for the removal of copper(II) ions. Journal of Applied Polymer Science, v. 100, p. 329-334, 2006.
TOOR, M.; JIN, B. Adsorption characteristics, isotherm, kinetics, and diffusion of modified natural bentonite for removing diazo dye. Chemical Engineering Journal, v. 187, p.79-88, 2012.
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