7º Encontro Nacional de Tecnologia Química
Realizado em Vitória/ES, de 17 a 19 de Setembro de 2014.
ISBN: 978-85-85905-08-8

TÍTULO: ADSORÇÃO DO HERBIDICA 2,4- DICLOROFENOXIACÉTICO (2,4-D) EM CARVÃO ATIVADO EM PÓ (CAP) PELA ISOTERMA DE LANGMUIR

AUTORES: Dornelas Marsolla, L. (UFES - UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO) ; Ramos Cabral Coelho, E. (UFES - UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO)

RESUMO: O Brasil se destaca no cenário mundial como o maior consumidor de defensivos agrícolas. Dentre as principais classes de defensivos usados no país, destacam- se os herbicidas incluindo o ácido 2,4-diclorofenoxiacéticotendo (2,4-D). O 2,4- D é usado no controle de ervas daninhas de folhas largas, possui alta toxidade e pode ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas, sendo um risco potencial à saúde humana e o meio ambiente. O presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por dois carvões ativados em pó (CAP-01 e CAP-02) em água ultrapura. A isoterma de adsorção foi realizada polo modelo de Langmuir. Os carvões CAP-01 e CAP-02 se ajustaram bem ao modelo e mostraram ser eficientes na adsorção do 2,4-D.

PALAVRAS CHAVES: Adsorção; carvão ativado em pó; 2,4-D

INTRODUÇÃO: O Brasil se destaca no cenário mundial como o maior consumidor de defensivos agrícolas. Dentre os herbicidas mais consumidos no Brasil o 2,4- diclorofenoxiacético (2,4-D) assume terceiro lugar (IBGE, 2012). O 2,4-D é um herbicida usado no controle de ervas daninhas de folhas largas e pode ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas, sendo um perigo potencial para o meio ambiente e a saúde humana (HAMEED, SALMAN e AHMAD, 2009). Tratamento de água que remova microcontaminantes das águas de abastecimento é de grande importância. Várias técnicas de tratamento estão sendo avaliadas na remoção de pesticidas, por exemplo a adsorção. A adsorção é um dos métodos mais aplicados devido sua eficiência, capacidade e aplicabilidade em larga escala (SALMAN e HAMEED, 2010). A adsorção por carvão ativado é utilizada na remoção de compostos em meio aquoso, e seu uso está atribuído à ampla gama de tamanhos de poros, o que possibilita a acomodação de compostos sintéticos até grandes moléculas orgânicas, como a matéria orgânica (DI BERNARDO e DANTAS, 2005). A avaliação do melhor indicador da potencialidade do uso de um certo tipo de carvão ativado se dá pela isoterma de adsorção. O presente estudo objetivou avaliar a adsorção do herbicida 2,4-D em água ultrapura por de carvão ativado em pó, através de isoterma de adsorção pelo modelo de Langmuir.

MATERIAL E MÉTODOS: Caracterização do carvão ativado em pó Foram utilizados dois tipos de carvão ativado em pó, sendo um de babaçu (CAP-01) e o outro de pinus (CAP-02), eles foram caracterizados quanto à área superficial especifica e distribuição de porosidade. A área superficial foi determinada pela isoterma de BET e a distribuição da porosidade pelo método Quenched Solid Density Functional Theory(QSDFT). Ensaio de adsorção Foi preparada solução em água ultrapura fortificada com 2,4-D (padrão com pureza 97%, marca Sigma - Aldrich) na concentração 60 μg/L, adicionou-se 5mL de tampão fosfato e o pH ajustado para 7,0 com 0,2N NaOH e/ou 0,2N HCl. Volumes de 200 mL foram colocados em frascos de vidro e adicionadas diferentes massas de CAP (0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25; 1,50 e 2,00 mg). Os frascos foram agitados no equipamento shaker a 100 RPM e temperatura de 25 ± 2 ºC, em ambiente refrigerado, por 7 dias. Após agitação, as amostras foram filtradas em membrana 0,45 μm e preparadas para a quantificação residual do 2,4-D. Quantificação do 2,4-D nas amostras As amostras foram concentradas pela técnica de Extração em Fase Sólida (EFS). As amostras foram acidificadas com H3PO4 e passadas em cartuchos C-18 no equipamento Supelco MDL Visipred. Os extratos concentrados foram transferidos para vials e analisados, posteriormente, em Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). A análise cromatográfica foi realizada em cromatográfico líquido da marca Shimadzu. A quantificação do 2,4-D foi realizada com o uso de fases móveis acetonitrilo (ACN) e formiato de amônio (NH4COOH), pH 2 (± 0,10) na proporção 47:53 v/v (ACN/10 mM NH4COOH). A metodologia utilizada no equipamento foi com fluxo de 1,2 mL.min-1, volume de injeção de 50 μL, temperatura de 30 °C e detecção a 200 nm e tempo de análise de 6 min.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados da área superficial dos carvões CAP-01 e CAP-02 foram 630 e 568 m².g-1, respectivamente,e apresentados na Figura 1. Ambos carvões possuem semelhança à isoterma do Tipo 1, tendo predominância de microporos. Valor também encontrado pela análise de volume de poros, em que CAP-01 e CAP-02 apresentam volumes maiores de microporos , proporcionando capacidade de adsorção de moléculas de pequenas dimensões. Os dados de isoterma de adsorção foram ajustados no modelo de Langmuir. A Figura 2 apresenta a isoterma de Langmuir pelos CAP-01 e CAP-02. Os dados de adsorção de ajustaram bem ao modelo de para os dois carvões utilizados, obtendo R² de 0,9971 para o CAP-01 e 0,9667 para o CAP-02. O que pode ser justificado devido à distribuição homogênea dos sítios ativos da superfície dos carvões, uma vez que a equação de Langmuir assume superfície homogênea. A capacidade de adsorção do CAP-01 e CAP-02 foram 22,88 e 37,04 mg/g, respectivamente. Resultados semelhantes foram encontrados em outros estudos na adsorção do 2,4-D por diferentes adsorventes. No estudo realizado por Salman e Hameed (2010) os autores obtiveram a capacidade adsortiva do CAG de 181,82mg/g em água destilada. Entretanto o presente trabalho obteve valores da capacidade adsortiva superiores aos encontrados por Xi, Mallavarapu e Naidu (2010) em água destilada, que foram 9,14; 12,24 e 25,77 mg/g. A comparação dos parâmetros de adsorção possui grande variabilidade, já que os materiais utilizados e os processos de fabricação do adsorvente podem influenciar na capacidade de adsorção. Vale salientar que características físico-químicas do adsorvente são limitantes no processo de adsorção, como a área superficial, estrutura dos poros e a estrutura química da superfície, somadas ao tipo e qualidade da água.

Figura 1

Caracterização do CAP-01 e CAP-02.

Figura 2

Isoterma de Langmuir em água ultrapura na adsorção do 2,4-D pelo CAP-01 e CAP-02.

CONCLUSÕES: O presente estudo mostrou que os dois carvões, CAP-01 e CAP-02, são potenciais adsorventes na remoção do 2,4-D em água ultrapura, possuindo a capacidade de adsorção de 22,88 mg/g para o CAP-01 e 37,04 mg/g para o CAP-02. Verificou-se que o modelo de Langmuir apresentou bom ajuste dos dados para os dois carvões ativados em pó. A análise física dos carvões ativados evidenciou que ambos são de predominância microporosa, indicando seu possível uso na remoção de pequenos componentes, como o 2,4-D.

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à instituição UFES e apoio financeiro da CAPES.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. Di BERNARDO, L.; DANTAS, A. D. Métodos e técnicas de tratamento de água. São Carlos: RiMa, v.1, e. 2, 2005.
2. DING, L.; LU, X.; DENG, H.; ZHANG, X. Adsorptive removal of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) from aqueous solutions using MIEX resin. Industrial &Engineering Chemistry Research, v. 51, n. 34, p. 11226-11235, 2012.
3. HAMEED, B.H.; SALMAN, J.M.; AHMAD, A.L. Adsorption isotherm and kinetic modeling of 2,4-D pesticide on activated carbon derived from date stones. Journal of Hazardous Materials, v. 163, p. 121-126, 2009.
4. IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Indicadores de Desenvolvimento Sustentável. Nº 9, Edição 2012. Rio de Janeiro, 2012.
5. LOUREIRO, L.F. Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó e granular por meio de analises de isotermas de adsorção utilizando diferentes qualidades de água. Dissertação (Mestrado Engenharia Ambiental), Universidade Federal do Espírito Santo. Vitória, ES, 2012.
6. ROZÁRIO, A. Avaliação da remoção do ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) em águas através do uso de carvão ativado granular (CAG) em pequenas colunas (escala experimental). Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental), Universidade Federal do Espírito Santo, 2012.
7. SALMAN, J.M.; AL-SAAD, K.A. Adsorption of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid onto date seeds activated carbon: equilibrium, kinetic and thermodynamic studies. International Journal of Chemical Sciences, v. 10, n. 2, p. 677-690, 2012.
8. SALMAN, J.M.; HAMEED, B.H. Adsorption of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and carbofuran pesticides onto granular activated carbon. Desalination, v. 256, p. 129-135, 2010.
9. XI, Y.; MALLAVARAPU, M.; NAIDU, R. Adsorption of the herbicide 2,4-D on organo-palygorskite. Applied Clay Science, v. 49, p. 255-261, 2010.