ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: ISOTERMAS DE ADSORÇÃO DE FOSFATO EM LIGNINA QUIMICAMENTE MODIFICADA DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR.
AUTORES: RODRIGUES, P.L.M. (UFU) ; RUGGIERO, R. (UFU) ; DA SILVA, L.G. (UFU)
RESUMO: Ligninas produzidas a partir da hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar foram modificadas quimicamente por um processo de eterificação, e posteriormente complexadas com íon ferro(III). A capacidade de adsorção de fosfato de soluções aquosas desse material foi estudada a partir de parâmetros baseados nos modelos das isotermas de Langmuir e Freundlich. Os resultados mostram excelente capacidade de captura do íon, com os dados se enquadrando tanto no modelo de Langmuir quanto de Freundlich. Os cálculos mostram valores máximos de adsorção (Qmáx) da ordem de 60 mg de fosfato/g de lignina modificada. O resultado é cerca de 14 vezes maior que o encontrado na literatura, o que sugere um caminho promissor na utilização desse novo material obtido na imobilização de fosfato.
PALAVRAS CHAVES: lignina, adsorção, fosfato.
INTRODUÇÃO: A lignina é o segundo polímero de origem vegetal mais produzido pela natureza depois da celulose, é um subproduto de fábricas de papel e celulose e da hidrólise do bagaço na produção de bioetanol. Por ser um material natural da própria fibra vegetal seu aproveitamento após modificações químicas é desejável(CASTELLAN et al., 2006).
Efluentes industriais, domésticos e fazendas com criação de animais é a maior razão para a causa da eutrofização em corpos de águas naturais. Métodos para tratamento destes efluentes envolvem processos biológicos usando tanques anaeróbicos e aeróbicos, com resultados questionáveis. A adsorção é uma alternativa na remoção de nutrientes (especialmente fósforo). A biomassa, na sua forma nativa ou modificada quimicamente tem sido uma opção na captura de poluentes de água (PENGHTHAMKEERATI et al., 2008).
O objetivo deste trabalho é estudar a aplicação de ligninas, produzidas a partir do bagaço de cana-de-açúcar, modificadas quimicamente e posteriormente complexadas com Ferro (III), de adsorverem fosfato na forma de PO43- da água evitando o processo de eutrofização.
MATERIAL E MÉTODOS: Ligninas foram lavadas em água quente (80ºC) para retirada de açúcares e graxas. Após foram carboxiladas em etanol, meio alcalino na presença de ácido monocloroacético, e posteriormente complexadas com íon ferro em seu estado de oxidação 3, utilizando uma solução cloreto férrico (FeCl3.6H20). Soluções de fosfato(10-100 mg/L) foram preparadas a partir de uma solução padrão (100 mg/L) de dihidrogenofosfato de sódio. Posteriormente uma massa fixa de lignina modificada dopada com o íon ferro (III) (0.05g) foi colocada em um erlenmeyer, onde se adicionou um volume fixo de solução de fosfato (25,00 mL) e tampado hermeticamente. A mistura foi agitada por 24 horas num banho termostatizado (27ºC). O procedimento foi repetido para as demais concentrações de fosfato. A concentração final de fosfato foi determinada pelo método espectroscópico de azul de molibdênio. Isotermas de adsorção foram construídas segundo os modelos propostos por Langmuir e Freundlich. Os experimentos foram feitos em triplicata.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A incorporação (qe) para a lignina carboxilada e complexada com íon ferro (III), em várias concentrações de fosfato (Ce) é mostrada na figura 1. As equações, e os outros parâmetros são disponibilizados na tabela 1.
Figura 1: Isotermas de adsorção para a lignina quimicamente modificada.
Tabela 1: Parâmetros dos modelos de adsorção para as ligninas modificadas quimicamente.
Obteve-se um bom enquadramento dos dados aos modelos de isoterma de Langmuir quanto para Freundlich, o que pode ser confirmado pelos valores do R2. Mas observa-se também que os pontos se ajustam melhor ao modelo da isoterma de Freundlich do que ao modelo da isoterma de Langmuir.
A linearização das duas isotermas permite verificar um ajuste melhor do que o ajuste estatístico e a verificação do valor de n estimado para Freundlich fica em torno de 1,36. Tal valor não é muito grande o que poderia ser interpretado como uma superfície pouco heterogênea ficando muito mais próximo do valor unitário (n=1), onde as duas isotermas se aproximam uma da outra no limite inferior de baixas concentrações. Este fato, apesar de ser estimativa corrobora a proximidade entre as duas isotermas.
Estudos recentes feitos com fibras de bagaço de cana-de-açúcar tratadas com carboximetilcelulose e com ferro (II) estimaram que a capacidade máxima de incorporação de fosfato foi de 4,3 mg/g de fibra tratada (EBERHARDT et al., 2005). Já nesse estudo o valor estimado para a cobertura da monocamada Q máx, levando-se em conta a isoterma de Langmuir linearizada, foi mais alto (60,56 miligramas de fosfato adsorvido por grama de quimicamente modificada), constituindo um material com propriedades excelentes para ser usado com uma alternativa para a adsorção de fosfato em corpos de águas.
CONCLUSÕES: A lignina quimicamente modificada mostra uma excelente capacidade de captura de fosfato de corpos de água, os resultados mostram um bom ajuste aos modelos de adsorção propostos por Langmuir e Freundlich. O uso desse material como agente adsorvente em água parece ser um bom caminho para usos específicos desses materiais.
AGRADECIMENTOS: FAPEMIG, UFU.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CASTELLAN, A., FROLLINI, E., GRELIER, S., HOAREAU, W., OLIVEIRA, B. F., SIEGMUND, B., 2006, Fiberboards Based on Sugarcane Bagasse Lignin and Fibers, Macromolecular Materials and Engineering, 291: 829-839.
CHULARUENGOAKSORN, P., PENGTHAMKEERATI, P., SATAPANAJARU, T., 2008. Chemical modification of coal fly ash for removal of phosphate from aqueous solution, Fuel, 87: 2469-2476.
EBERHARDT, L. T., HAN, S. J., MIN, H.-S., 2005, Phosphate removal by refined aspen wood fiber treated with carboxymethil cellulose and ferrous chloride, Biosource Technology, 97: 2371-2376.
