52º CBQ - Utilização da borra de café na adsorção de Cu(II) em solução

ÁREA: Ambiental

TÍTULO: Utilização da borra de café na adsorção de Cu(II) em solução

AUTORES: Rocha, C.C. (UFV) ; Moreira, G.C. (UFV) ; Reis, C. (UFV)

RESUMO: Foi estudada a capacidade de adsorção da borra de café comercial na remoção de Cu(II) em solução aquosa. Foram realizados testes adsortivos que avaliaram o pH e o tempo de adsorção ideais para posteriormente criar isotermas de adsorção. Os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich foram ajustados aos dados obtidos determinando parâmetros importantes para a adsorção. A isoterma de Langmuir apresentou ajuste mais satisfatório e indicou uma alta capacidade de adsorção máxima do adsorvente utilizado.

PALAVRAS CHAVES: Borra de café; Adsorção; Cobre (II)

INTRODUÇÃO: O processo de produção de café solúvel gera uma quantidade substancial de resíduos – borra (ADANS; DOUGAN, 1985, apud LAGO). A borra do café contém óleos, que podem contaminar o solo quando o resíduo é descartado no meio ambiente. Portanto, faz-se necessário buscar alternativas que façam uso da reutilização do resíduo produzido pelo café solúvel como alternativa natural para o desenvolvimento de algumas metodologias. Uma alternativa para reaproveitamento da biomassa proveniente da borra de café é a sua utilização como material adsorvente natural na descontaminação de efluentes contendo metais tóxicos. Os métodos convencionais para descontaminação de efluentes têm se mostrado caros devido o alto custo de equipamentos e operação, além da complexidade do processo. Sendo assim, se faz necessário um método eficiente mas que possua custos reduzidos. A borra de café se encaixa como material natural por ser de baixo custo, fácil obtenção e encontrada com abundância (TARLEY, 2003). Neste trabalho será dada ênfase no estudo da remoção de Cu(II) dos meios aquosos. Este metal foi escolhido por apresentar grande toxicidade e por ser encontrado frequentemente nos corpos receptores degradados pela ação humana.

MATERIAL E MÉTODOS: Produziu-se borra de café a partir de uma marca comercial da Zona da Mata mineira e seu tratamento foi através de lavagem e secagem até peso constante. As soluções do metal utilizadas nos ensaios adsortivos foram preparadas a partir de solução de 1000 mg/L, solução de NaNO₃ e água deionizada, de modo que a concentração final do eletrólito fosse igual a 0,01mol/L, minimizando as variações de força iônica. Os ensaios adsortivos foram realizados em duplicata. Após todos os ensaios, as amostras foram centrifugadas em uma centrífuga Excelsa II da FANEM, a 3600 rpm por 10 minutos e o sobrenadante foi retirado, diluído e acidificado. A determinação da concentração do Cu(II) foi realizada através da espectroscopia de absorção atômica. Nos ensaios de pH, buscou-se obter o valor de pH que favorecesse a adsorção do metal na borra de café. Foram preparadas soluções de Cu(II) 10 mg/L que tiveram o pH acertado para valores de 2, 3, 4, 5 e 6. Cada amostra foi preparada com 25 mL de solução do metal e colocada em contato com aproximadamente 0,500g de adsorvente em mesa agitadora. No ensaio de adsorção versus tempo, determinou-se o tempo necessário para que ocorresse a saturação do adsorvente. A solução foi mantida sob agitação magnética e, em intervalos determinados que variaram de 0 a 300 minutos, foram retiradas alíquotas de 1,0 mL e filtradas imediatamente. Para as isotermas de adsorção, o pH do eletrólito e da solução do metal foram ajustados segundo o ensaio de pH e foram utilizadas amostras com valores de concentração do metal que variavam de 0 a 30 mg/L. Essas amostras foram mantidas sob agitação segundo o ensaio de adsorção. Os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich foram ajustados aos dados para verificar qual descreve o sistema satisfatoriamente.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: No ensaio de pH, foi observado que o comportamento adsortivo do Cu(II) na borra de café é dependente do pH. Determinou-se o valor ótimo de adsorção do Cu(II) para pH 5,0, pois em condições mais acentuadas de acidez a protonação dos sítios adsortivos dificulta a retenção dos íons Cu(II), e em valores mais altos de pH pode ocorrer precipitação. No ensaio de adsorção versus tempo, determinou-se o tempo necessário para que a velocidade de sorção/adsorção entrasse em equilíbrio. Esse valor foi estimado graficamente em 105 minutos. Com os dados obtidos no ensaio da isoterma de adsorção, foi possível construir um gráfico da quantidade de Cu(II) adsorvida por grama de adsorvente pela concentração de equilíbrio. Os modelos de isoterma de Langmuir e Freundlich foram ajustados aos dados a fim de determinar parâmetros importantes para a adsorção, como a capacidade máxima de adsorção em Langmuir e a eficiência de adsorção em Freudlich. O perfil dos gráficos demonstrados na figuras abaixo se mostra bastante semelhante aquele citado por Schimmel (2008) como muito favorável para a adsorção, pois as isotermas de forma côncava são favoráveis, por extrair quantidades relativamente altas mesmo em baixos níveis de concentração de adsorvato em solução. Os resultados revelaram que a isoterma de Langmuir representa bem a adsorção, obtendo um coeficiente de determinação R² de 0,9711 e uma capacidade máxima de adsorção de 4,5262 mg/g. Apesar da isoterma de Freundlich não estimar uma capacidade máxima de adsorção, ela indica que a adsorção do Cu(II) em borra de café é uma adsorção favorável, com uma eficiência do processo de adsorção com valor 4,3768. Valores para esse parâmetro entre 2 e 10 indicam adsorção favorável.

Figura 1: Ajuste da isoterma de Langmuir aos dados de adsorção do Cu (II).

Figura 2: Ajuste da isoterma de Freundlich aos dados de adsorção do Cu (II).

CONCLUSÕES: A borra de café apresentou-se como uma boa alternativa de adsorvente natural para ser empregada na adsorção de Cu(II) em efluentes por se tratar de um material de baixo custo, que possui alta disponibilidade devido o grande consumo do produto que gera seu resíduo. O sistema borra de café/Cu(II) foi considerado como uma adsorção favorável devido os bons resultados obtidos na determinação da quantidade máxima de adsorção por grama de adsorvente, aos parâmetros que indicam a eficiência da extração e a interação adsorvente/adsorvato do sistema obtidos através das isotermas de Langmuir e Freundlich

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: • LAGO, R. C. A; FREITAS, S. P. Extração dos óleos de café verde e da borra com etanol comercial. Comunicado Técnico 92. Agosto 2006. Rio de Janeiro, RJ.
• SCHIMMEL, D. Adsorção dos corantes reativos azul 5G e azul turquesa QG em carvão ativado comercial. Universidade Estadual do Oeste do Paraná – UNIOESTE. Toledo, Paraná. 2008.
• TARLEY, C. R. T; ARRUDA, M. A. Z. Adsorventes naturais: potencialidades e aplicações da esponja natural (Luffa cylindrica) na remoção de chumbo em efluentes de laboratório. Revista Analytica. Nº 04. Maio 2003.