ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Distorção nas Isotermas de Sorção de Azul de Metileno em Bagaço de Laranja Lima Causadas pelo uso de Regressão Linear
AUTORES: Silva, C.E.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Gonçalves, A.H.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Costa, M.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Oliveira, J.H.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Silva, V.G.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Farias, R.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Lourenço, J.E.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Soares, E.L.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Abud, A.K.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Carvalho, F.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS)
RESUMO: Os corantes presentes em efluentes industriais têxteis são de difícil
degradabilidade, comumente removidos por processos adsortivos. A biossorção, uso
de biomassa em processos adsortivos, vem crescendo em uso devido ao baixo custo
e elevada capacidade adsortiva da biomassa. No estudo da adsorção, costuma-se
utilizar isotermas de equilíbrio para predizer características dos adsorventes,
sendo os parâmetros, em geral, obtidos por linearização, que nem sempre modela a
curvatura das isotermas adequadamente. Esse trabalho avaliou as distorções nas
isotermas de equilíbrio de azul de metileno por bagaço de laranja lima causadas
pela regressão linear frente a não-linear. Os modelos de Freundlich e Langmuir
obtiveram diferenças significativas, sendo estes melhor ajustados pela regressão
não-linear.
PALAVRAS CHAVES: laranja; regressão; azul de metileno
INTRODUÇÃO: Os efluentes têxteis são líquidos altamente coloridos em função da presença de
corantes que não se fixam à fibra durante a etapa de tingimento, e caracterizam-
se como tóxicos, resistentes à destruição por métodos de tratamento físico-
químico e, geralmente, não biodegradáveis, tanto pelo alto conteúdo de corantes
(10 a 15% dos corantes não fixados são enviados a rios), quanto pela presença de
surfactantes e aditivos, compostos orgânicos de estruturas complexas (UEDA et
al., 2004).
Os métodos mais utilizados para remoção de corante de efluentes têxteis englobam
métodos químicos, físicos e biológicos. Todavia, devido a implicações
ambientais, novos processos de remoção e/ou degradação destes compostos têm sido
testados, como processos oxidativos e de adsorção.
A uma temperatura constante, a quantidade adsorvida aumenta com a concentração
do adsorbato da fase fluida, e a relação entre a quantidade adsorvida e a
concentração em equilíbrio é conhecida como isoterma de adsorção. Estas, por sua
vez, são ferramentas essenciais para que se compreenda melhor o processo de
adsorção (BONIOLO, 2008).
Na última década, os estudos de processos de separação com biomassa têm se
intensificado, por sua facilidade de disposição. Biossorção é a utilização de
biomassas (animal, microbiana ou vegetal) na remoção de poluentes por adsorção,
tendo grande vantagem no tratamento de efluentes já que possui capacidade
adsortiva tanto por metais como por compostos orgânicos, além de possuírem baixo
custo em relação a adsorventes comerciais (BONIOLO, 2008).
O objetivo desse trabalho foi verificar como a temperatura influencia o
comportamento das isotermas de equilíbrio, bem como seus parâmetros, frente a
ajustes de regressão linear e não-linear.
MATERIAL E MÉTODOS: Biossorvente:
O albedo da laranja após secagem até peso constante em estufa de secagem com
circulação e renovação de ar foi triturado em moinho de facas tipo Willye, e
peneirado em 30mesh a 60°C. Em seguida, foi acondicionado em frascos plásticos
herméticos.
Concentração do corante (Q) e capacidade adsortiva (q):
As concentrações de corante foram obtidas a partir de leitura em
espectrofotômetro UV-VIS a partir de curva padrão obtida a 665nm, e então foi
calculada a capacidade de adsorção. Foram feitos ensaios de adsorção em batelada
a 30, 45 e 60°C a 100 rpm. Os testes foram realizados em frascos de vidro de
100mL, com bagaço de laranja lima (1%), corante nas concentrações de 50 a
1000mg/L, à 30°C em incubador rotativo (shaker) e em 45 e 60°C em banho
Dubnoff. O tempo de contato do corante com o resíduo foi de 5 min, sendo
posteriormente filtrados.
Isotermas de Equilíbrio:
Foram utilizadas as isotermas de Langmuir, Freundlich e Tempkin, para tentar
explicar o modelo adsortivo do biossorvente.
Regressão Linear e Não-Linear:
A regressão linear dos dados referentes às isotermas de adsorção foi realizada
pelo método dos mínimos quadrados, implementado em ambiente MATLAB através da
função polyfit. Para a regressão não-linear foi utilizado o algoritmo de
Levenberg-Marquardt, implementado em MATLAB através da função lsqcurvefit.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Tabela 1 estão os parâmetros das isotermas calculados, percebe-se que há
bastante diferença entre os parâmetros linearizados dos não-linearizados para a
isoterma de Freundlich, um pouco para a isoterma de Langmuir e nenhuma diferença
para a de Tempkin. Os desvios padrões das três isotermas deram menores para os
sistemas que se utilizaram da regressão não-linear, evidenciando a importância
de se utilizar modelos e regressão não-lineares. Na Figura 1, pode-se verifica
as plotagens das isotermas evidenciando suas diferenças e verificando que a
temperatura influencia negativamente o processo diminuindo a capacidade de
adsorção do biossorvente.
Alguns estudos termodinâmicos e características do processo costumam ser
estudados através de alguns parâmetros da Tabela 1. A isoterma de Freundlich
reflete a adsorção em múltiplas camadas e a heterogeneidade da superfície,
enquanto que a de Langmuir prioriza a adsorção em uma monocamada, uniforme, e
uma molécula adicionada a um sítio independe da ocupação dos sítios vizinhos. A
isoterma de Tempkin está mais relacionada ao calor de sorção, onde ele é
diminuído com a cobertura das moléculas sobre a superfície (Atkins & De Paula,
2004).
Para Freundlich, 1/n reflete processo adsortivo favorável se seu valor é
inferior a 1 (BONIOLO, 2008). Para Langmuir, um admensional (RL) relacionado a
suas constantes considera a adsorção desfavorável se RL > 1, linear se RL = 1,
favorável no intervalo 0 < RL < 1 e irreversível se RL = 0. Os calores de
sorção podem ser obtidos com a constante de adsorção de Tempkin (Bt),
calculando-se b, a constante de energia de Tempkin (J/mol)(BALDISSARELLI, 2006).
Logo, se estes parâmetros divergirem bastante entre os modelos linear e não-
linear, os resultados obtidos serão mais distantes da curva real.
Tabela 1 – Parâmetros das Isotermas de Sorção
A tabela dispõe os valores dos parâmetros de ajuste
das curvas, utilizados para construção do modelo do
comportamento das variáveis.
Figura 1 –Isotermas de Sorção
Gráficos comparativos dos dados experimentais e os
valores calculados pelos modelos, lineares ou não,
utilizando os respectivos parâmetros de ajuste.
CONCLUSÕES: Os parâmetros das isotermas obtiveram diferenças de acordo com os modelos
utilizados, principalmente para o modelo de Freundlich e de Langmuir. Os desvios-
padrão entre os dados calculados e obtidos experimentalmente obtidos foram bem
menores com a regressão não-linear, evidenciando uma maior precisão ao se utilizar
esse modelo. Pelos gráficos, percebeu-se que a temperatura influencia
negativamente o processo de biossorção do azul de metileno.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao CNPq pelo auxílio financeiro e ao Programa PIBIC/UFAL pelo
apoio à pesquisa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ATKINS, P.; DE PAULA, J. Físico-Química. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2004.
BALDISSARELLI, V. Z. Estudo da Adsorção do Corante Reativo Preto 5 sobre Carvão Ativado: Caracterização do Adsorvente e Determinação de Parâmetros Cinéticos e Termodinâmicos. Dissertação de Mestrado em Química da Universidade Regional de Blumenau. Santa Catarina, 2006.
BONIOLO M. R. Biossorção de Urânio nas Cascas de Banana. Dissertação de Mestrado em Materiais. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) da Universidade de São Paulo. São Paulo, 2008, 107 p.
UEDA, A.C., TAKESHITA, E.V., DA SILVA, G.I., DE FREITAS, K.R., ESPOSITO, M., Biotecnologia aplicada à indústria têxtil. Universidade Federal de Santa Catarina, 2004.
