Utilização do talo do cacho da bacabeira (Oenocarpus bacaba) como biossorvente para remoção de íons Pb(II) em solução aquosa

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

de Lima, G.P. (UNIFESSPA) ; de Sousa, D.S. (UNIFESSPA) ; Soares Junior, O.G. (UNIFESSPA) ; Pinto, G.P. (UNIFESSPA) ; Siqueira, J.L.P. (UNIFESSPA) ; Pereira Junior, J.B. (UNIFESSPA)

Resumo

A presença de metais em qualquer tipo de efluente requer tratamentos prévios, pois muitos destes possuem toxidade elevadas. A adsorção utilizando materiais de baixo custo, como os biossorventes, surgem como uma alternativa viável para remoção e recuperação de elementos metálicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial adsortivo do talo do cacho da bacabeira (Oenocarpus bacaba) na remoção de íons Pb(II). Diferentes parâmetros foram testados, tais como concentração inicial do metal, o tempo de contato, o pH e a temperatura. A maior capacidade de biossorção foi de 9,7 mg/g com uma porcentagem de remoção de 98% para 0,3 g de biossorvente. Os resultados indicaram que o talo do cacho da bacabeira (Oenocarpus bacaba) pode ser uma boa alternativa para biossorção de íons Pb (II).

Palavras chaves

Biossorção; Bacabeira; Chumbo

Introdução

Atualmente, o lançamento de efluentes contendo metais pesados é um dos maiores problemas ambientais do Brasil, sendo este uma fonte de poluição ambiental que apresentam diversos efeitos nocivos aos ecossistemas. A poluição das águas com metais pesados vem provocando uma queda na qualidade de vida e a mortandade da flora e fauna, prejudicando assim a saúde humana (PINO, 2005). Os rejeitos que contém estes metais pesados, que são oriundos de atividades industriais e mineradoras, podem provocar grandes danos (YAMAMURA; YAMAURA, 2005). A remoção destes poluentes oriundos de diversas fontes, normalmente é realizada usando métodos convencionais de tratamento físico-químicos (PANAYOTOVA, 2001). A adsorção é um dos métodos alternativos para a remoção destes metais em baixas concentrações, que mesmo nessas condições possuem um alto grau de contaminação (PORPINO, 2009). A adsorção é um processo pelo qual as moléculas aderem-se a uma superfície sólida, e a atração baseia-se geralmente nas cargas eletrostática (VOLESKY, 2004). O uso de biossorventes, substâncias que podem ser usadas em processos de adsorção, apresenta-se para a sociedade como uma nova e atraente opção para a resolução dos problemas ambientais e sanitários enfrentados hoje em dia, além de criar um destino adequado e sustentável para os resíduos produzidos pela agroindústria (CUNHA, 2014). Alguns biossorventes podem ser encontrados em abundância no Brasil e, em especial, na região Amazônica. As palmeiras amazônicas são vegetais abundantes e de baixo custo, o que torna os seus resíduos possíveis biossorventes em potencial. Desta forma, este trabalho busca avaliar a viabilidade do uso do talo do cacho da bacabeira como biossorvente para a remoção dos íons Pb (II) em solução aquosa.

Material e métodos

O material utilizado nos experimentos de biossorção foi o talo do cacho da bacabeira (Oenocarpus bacaba) obtido em Marabá-PA. Primeiramente, o material foi lavado com água destilada, seco em estufa a 40 °C e moído usando um moinho de facas modelo NL 226/02 (NewLab, Brasil). Em seguida, o material foi peneirado usando peneira Tyler (Bertel, Brasil) a fim de obter uma granulometria de 600 mm/μm. Todos os materiais utilizados foram lavados com água corrente, depois com água destilada e, em seguida, mantidos em banho ácido de HCl 10% (v/v) durante 24 h, posteriormente lavados com água destilada e secos previamente ao uso. As soluções de Pb (II) utilizadas no processo de adsorção foram preparadas a partir de diluições da solução estoque de 1000 mg/L que foi preparada a partir do sal Pb(NO3)2 (Dinâmica, Brasil). O efeito da concentração na biossorção de Pb (II) foi avaliada nas concentrações de 30, 60 e 90 mg/L variando o tempo de 30 a 180 min. O efeito do pH foi avaliado no intervalo de 2 a 7. A influência da temperatura também foi avaliada utilizando temperaturas de 25, 35, 45 e 55 °C. Todos os experimentos foram realizados utilizando 0,3 g de biomassa e 100 mL da solução de Pb (II). Os estudos de biossorção foram realizados em uma incubadora refrigerada modelo SL-223 (SOLAB, Brasil) com agitação constante de 120 rpm. Após este processo, as amostras foram filtradas, e as soluções foram determinadas usando um espectrômetro de absorção atômica com chama modelo S4 (Thermo Scientific, China). Com os dados obtidos, a capacidade de biossorção foi obtida através da equação [V (Ci-Cf)/ m], onde V é o volume da solução (L), Ci e Cf as concentrações inicial e final de Pb (II) (mg/L) na solução, respectivamente e m é massa do biosssorvente (g).

Resultado e discussão

O efeito da concentração inicial de Pb(II) em diferentes concentrações está apresentado na Figura 1a. Os resultados mostram que a quantidade de Pb (II) adsorvidos por unidade de massa de adsorvente aumenta com o aumento da concentração de 30 a 90 mg/L variando o tempo de 30 a 180 min. De acordo com MATOUQ et al. (2015), à medida que a concentração inicial de íons metálicos aumenta, a porcentagem de remoção diminui para uma dose fixa de adsorvente e tempo de contato. Esse comportamento pode ser explicado devido ao local ativo limitado na superfície adsorvente. Sendo assim, o melhor percentual de remoção foi obtido na concentração de 30 mg/L. O efeito do pH na capacidade de biossorção do Pb(II) pelo talo do cacho da bacabeira foi avaliado e os resultados são apresentados na Figura 1b. Como pode ser observado, a capacidade de biossorção aumenta com a elevação do pH de 2,0 até 5,0. Com o aumento do pH, a concentração de íons H+ diminui, possibilitando um aumento da adsorção de cátions metálicos (MAHONY et al., 1996). Entretanto, neste estudo em valores de pH superiores a 5,0 foi observado a precipitação de espécies de Pb(II). Assim, o pH 5,0 foi selecionado para evitar a influência do processo de precipitação. Sendo assim, a capacidade de biossorção de íons Pb (II) em pH 5 foi de 9,7 mg/g. Para estudar o efeito da temperatura sobre a quantidade de absorção de Pb (II), o processo de biossorção foi investigado em várias temperaturas variando de 25, 35, 45 e 55 °C. De acordo com a Figura 1c, a capacidade de biossorção diminui com o aumento da temperatura usando 0,3 g de biossorvente e 30 mg/L de Pb (II). Os resultados mostram que em temperatura mais baixa, por exemplo, a 25 °C, a melhor capacidade de biossorção é em torno de 9,5 mg/g.

Capacidade de biossorção (mg/g): (A) Efeito da concentração inicial e tempo de contato, (B) Efeito do pH, (C) Efeito da temperatura.

Conclusões

O talo do cacho da bacabeira (Oenocarpus bacaba) demonstrou ser um excelente material para biossorção de Pb(II) em soluções aquosas, principalmente devido a sua alta eficiência de remoção, baixo custo e possibilidade de utilização sem nenhum tratamento prévio.

Agradecimentos

Agradecemos o apoio financeiro da FAPESPA (Processo ICAAF 023/2016) e a bolsa de estudo do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Referências

PINO, G. Biossorção de Metais Pesados Utilizando Pó da Casca de Coco Verde (Cocos nucifera). 2005. 113 f. Dissertação de Mestrado, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. 2005.

MAHONY, J.D.; TORO, D.M. DI; GONZALEZ, A.M.; CURTO, M.; DILG, M.; ROSA, L.D. & SPARROW, L.A. Partitioning of metals to sediment organic carbon. Environ. Toxicol. Chem., 15:2187-2197, 1996.

MATOUQ, M; JILDEH, N; QTAISHAT, M; HINDIYEH, M; AL SYOUF, MQ. The adsorption kinetics and modeling for heavy metals removal from wastewater by Moringa pods. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3:775–784, 2015.

PANAYOTOVA, M.I. Kinetics and thermodynamics of cooper ions removal from waste water by use of zeolite. Waste Management, 21 (7): 671-676, 2001.

VAGUETTI, J.C.P. Utilização de biossorventes para remediação de efluentes aquosos contaminados com íons metálicos. Dissertação de doutorado, UFRGS, Junho de 2009. Disponível em <http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/17482/000709030.pdf?sequence=1>Acesso em: 30 jul. 2017.

VOLESKY B. Sorption and biosorption, BV-Sorbex, Inc., St.Lambert, Quebec. 2004

YAMAMURA, A. P. G.; YAMAURA, M. Estudo da cinética e das isotermas de adsorção de U pelo bagaço de cana-de-açúcar. In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE – INAC, Santos, 2005