Adsorção de Corantes em Argilas do Sudoeste do Estado de Goiás

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Valentim Domingos, S. (ICET/UFJ) ; da Costa Feliciano, A. (ICET/UFJ) ; Cardoso Honorio, D. (ICET/UFJ) ; Silva Machado, D. (ICET/UFJ) ; Batista, T. (ICET/UFJ)

Resumo

Com o avanço industrial a utilização de compostos orgânicos, como corantes e defensivos agrícolas cresceu nos últimos anos, os quais, se acumulam no solo e na água. A necessidade de materiais de baixo custo com capacidade de adsorção de contaminantes é uma proposta para a remediação de solos e águas. O objetivo do presente trabalho é a determinação da capacidade de adsorção de uma argila natural da região sudoeste do estado de Goiás. Foram preparadas oito suspensões da argila na concentração de 2,5 gL-1 em meio aquoso por meio de agitação magnética por 24 horas. Adicionou-se diferentes alíquotas do corante azul de metileno em cada amostra. Após 24 horas as amostras foram centrifugadas a 4000 rpm por 15 min e os sobrenadantes foram analisados por UV-vis.

Palavras chaves

Argilas; Adsorção; Isotermas

Introdução

O estudo de um processo de acumulação e concentração seletiva de um ou mais componentes contidos em um gás ou líquidos sobre uma superfície solida é chamado de adsorção (SCHONS, 2013) Dentre os vários matérias que possuem capacidade adsortiva, as argilas se destacam por ser partículas que possuem tamanhos menores ou iguais a 2 μm, o que lhes confere uma grande área superficial (SANTOS, 1989) As argilas apresentam superfícies carregadas negativamente, devido as substituições isomórficas que ocorrem em suas folhas tetraédricas e octaédricas. Para que entre em equilíbrio as cargas negativas são balanceadas por cátions de metais alcalinos ou alcalinos terrosos, como Na+ e Ca2+. Esses cátions possuem alta energia de hidratação e muitas camadas de moléculas de água associadas a eles, ocasionando superfícies com caráter hidrofílico, permitindo que as argilas apresentem alta capacidade de adsorção de moléculas orgânicas, solúveis em água e polares ou iônicas (SILVA, 2013). As características químicas dos corantes são inúmeras, de forma que sua adsorção e permanência em argilas pode decorrer por vários mecanismos e ser influenciada por diversas variáveis. Para o estudo da área superficial das argilas o corante azul de metileno, vem sendo utilizado como sonda em estudos de sistemas micro heterogêneos (BERGMAN e O´KONSKI et al, 1963; SHIKIMIC et al, 1993). Através do processo de adsorção pode-se obter isotermas de adsorção que são curvas que indicam a forma como o adsorvente efetivamente adsorvera o soluto, se a purificação requerida pode ser obtida, o fornecimento da quantidade máxima de soluto que o adsorvente adsorvera e informações se o adsorvente pode ser economicamente viável para a purificação do liquido. Resumidamente, pode-se dizer que as isotermas são diagramas que mostram a variação da concentração de equilíbrio no sólido adsorvente com a pressão parcial ou concentração da fase líquida, em uma determinada temperatura (NASCIMENTO, 2014) No presente trabalho, estudou-se a capacidade de adsorção e as isotermas de adsorção de soluções de azul de metileno em argila natural do tipo montmorilonita do sudoeste goiano, por espectroscopia no ultravioleta-visível.

Material e métodos

As argilas foram extraídas da região de Montividiu-GO e previamente purificadas. A calcinação foi realizada em mufla a 600 oC por um período de 4 horas. Foram preparadas 8 suspensões com 0,25g de argila natural calcinada. Adicionou-se 20mL de água as suspensões que permaneceram sob agitação magnética por 24h. Foram adicionados a 4 suspensões, os volumes de 5mL, 7,5mL, 10mL e 25mL de uma solução de azul de metileno 5x10-4mol/L e as outras 4 suspensões volumes de 5mL, 7,5mL, 10mL e 25mL de uma solução de azul de metileno 5x10-3mol/L, obtendo as seguintes concentrações de azul de metileno em solução, 5x10-5mol/L, 7,5x10-5mol/L, 1x10-4mol/L, 2,5x10-4mol/L, 5x10-4mol/L, 7,5x10-4mol/L, 1x10-3mol/L e 2,5x10-3mol/L. Adicionou-se um volume de água obtendo um volume total de 50mL. Alíquotas foram retiradas das suspensões após 24hrs, centrifugadas a 4000rpm por 15min e os sobrenadantes analisados em UV-vis.

Resultado e discussão

Quando uma determinada quantidade de argila (adsorvente) entra em contato com um dado volume de água contendo azul de metileno (adsorvato), a adsorção ocorre até que o equilíbrio seja alcançado. Isto é, quando o adsorvato é colocado em contato com o adsorvente, as moléculas ou íons tendem a fluir do meio aquoso para a superfície do adsorvente até que a concentração de soluto na fase líquida (Ce) permaneça constante. Quando o sistema atingiu o equilíbrio a capacidade de adsorção do adsorvente (qe) é determinada. Desta forma, através de uma massa de adsorvente e várias concentrações iniciais de adsorvato é obtido um gráfico da capacidade de adsorção (q) versus a concentração de soluto Ce. Os gráficos de qe versus Ce podem se apresentar experimentalmente várias formas, fornecendo informações importantes sobre o mecanismo de adsorção (Figura 1). Pelo resultado obtidos, (figura 2), a isoterma se apresentou do tipo experimental favorável. Isotermas favorável demonstra que a massa do adsorvato retida por unidade de massa do adsorvente é alta para uma baixa concentração de equilíbrio do adsorvato na fase líquida.

Figura 1 - Diferentes modelos de isotermas de adsorção


Figura 2 - Isoterma do tipo experimental favorável.

Conclusões

No presente trabalho foi realizada a caracterização da capacidade de adsorção da argila natural do sudoeste do estado de Goiás previamente purificada e calcinada foi realizado utilizando o corante azul de metileno como modelo de contaminantes orgânicos. O material estudado apresentou isoterma de adsorção do tipo experimental favorável sendo possível propor que o material é um bom candidato para aplicações de remediação do solo e da água.

Agradecimentos

Universidade Federal de Jataí - UFJ

Referências

BERGMAN, K.; O´KONSKI, C.T. A Spectroscopic Study of Methylene Blue Monomer, dimmer and complexes with Montmorilonite. J. Phys. Chem., v. 67, 1963 E. Haslam, Shikimic Acid Metabolism and Metabolites, John Wiley & Sons, New York, 1993.

NASCIMENTO, R. F, et al. Adsorção aspectos Teroricos e Ambientais. Fortaleza : Universidade Federal do Ceará, 2014. ISBN: 978-85-7485-186-0.

SANTOS, P. S. Ciência e Tecnologia das Argilas. 2.ed. São Paulo:Edgard Blücher, 1989. v.1.

SCHONS, E. Fenômenos Interfaciais . Catalão-Go : UFG - Campus Catalão, 2013.

SILVA, M. S, E. Propriedades físico-químicas de Caulinita com diferentes tamanhos de Partículas. Manaus : UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS, 2013.