Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Avaliação da Capacidade de Adsorção de íons Cobre (II) pela Vermiculita Expandida
AUTORES: Quartarone, P. (IFRJ) ; Fernandes e Silva Neves, M.A. (IFRJ) ; Silva Caldas, L.F. (IFRJ)
RESUMO: O presente trabalho contempla a utilização de um argilomineral (vermiculita
expandida) como adsorvente de íons cobre (II) em solução aquosa. Para tal estudo
uma solução padrão de cobre (II) a 200 mg L-1 foi preparada e colocada em contato
com o argilomineral durante duas, quatro e seis horas sob agitação.
Posteriormente, efetuou-se a filtração e quantificou-se o filtrado utilizando a
metodologia espectrofotométrica sugerida por CALDAS et al. (2011). A fim de
avaliar a exatidão da metodologia espectrofotométrica, o analito também foi
quantificado pela técnica espectrométrica de absorção atômica com chama (F AAS).
Foi verificado um percentual de retenção de íons cobre (II) de no mínimo 87,6 ±
2,4 e no máximo 92,7 ± 1,8 nos tempos de contato avaliados.
PALAVRAS CHAVES: Adsorção; Vermiculita; Íons cobre
INTRODUÇÃO: A água disponível, para qualquer utilização, vem se tornando cada vez mais
escassa, tornando-se cada vez mais necessário a purificação e reutilização da
mesma. O grande desenvolvimento industrial ocorrido nas últimas décadas tem sido
um dos principais responsáveis pelo comprometimento da qualidade de nossas
águas (MAGOSSI,2008). Entre os poluentes mais perigosos destacam-se os metais
pesados, como o cobre, que possuem a capacidade de bioconcentrar na cadeia
alimentar atingindo altas concentrações nos níveis tróficos mais superiores
(TOMASSI,2008).
O cobre apresenta uma importante função como nutriente tanto para plantas como
para seres humanos. Porém, acima do limite aceitável torna-se prejudicial, sendo
o limite máximo tolerável para seres humanos de até 35 mg/dia (VAITSMAN, 2005).
De acordo com a Resolução CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) n° 430 de
2011 – art. 16, o limite máximo que poderá ser lançado de cobre dissolvido
diretamente no corpo receptor é de 1,0 mg L-1. Com isso, todo efluente
contaminado com esse metal deverá ser tratado, a fim de satisfazer tal
exigência.
A literatura apresenta uma gama de métodos utilizados para remoção de metais em
soluções aquosas, entretanto a grande maioria apresenta baixa eficiência,
geração de grande volume de lodo e/ou custo elevado quando os metais estão em
baixas concentrações (BARROS et al, 2009). Diante dessas limitações somadas às
leis ambientais cada vez mais severas, tem-se incentivado o surgimento de
métodos alternativos de tratamento, como a adsorção em materiais naturais.
O presente trabalho aborda a utilização de um argilomineral (vermiculita
expandida) como adsorvente de íons cobre (II) em solução aquosa.
MATERIAL E MÉTODOS: A vermiculita expandida utilizada neste estudo foi submetida a um processo de
separação granulométrica onde se utilizou peneiras de malha de 10, 18 e 230 mesh
(2,00 mm, 1,00 mm e 63 µm de diâmetro, respectivamente), sendo a faixa escolhida
para trabalho entre 10 e 18 mesh.
Para o estudo da adsorção uma massa equivalente a 2,0 g de vermiculita expandida
foi posta em contato com 20,00 mL de solução de cobre (II) a 200 mg L-1 sob
agitação constante em shaker a temperatura ambiente, variando o tempo de contato
de 2, 4 e 6 horas. Em seguida foi realizada a filtração à vácuo e o filtrado foi
armazenado em frascos plásticos para serem quantificados posteriormente. A
quantificação do íon cobre (II) foi realizada por Espectrofotometria de UV-
Visível baseada na metodologia de CALDAS et al. (2011), e sua exatidão foi
avaliada através da quantificação do analito por uma metodologia de referência -
Espectrometria de Absorção Atômica com Chama. Para tal, determinou-se as
seguintes figuras de mérito de ambos os métodos: Linearidade da curva,
Coeficiente de correlação linear (R2), Limite de detecção (LD), Limite de
quantificação (LQ).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para o método de Espectrofotometria de UV-Visível obteve-se a equação da curva
de calibração igual a Abs = 1,460 [Cu(II)] – 0,001 e R2 igual a 0,9898, na
faixa linear de 20 a 320 µg L-1 o LD do método aferido foi de 2,9 µg L-1 e o LQ
foi de 9,7 µg L-1.
Para o método de Espectrometria de Absorção Atômica com Chama obteve-se a
equação da curva de calibração igual a Abs = 0,254 [Cu(II)] + 0,001 e R2 igual
a 0,9999, na faixa linear de 0,1 mg L-1 a 1,0 mg L-1 o LD do método foi de 12,3
µg L-1 e o LQ foi de 41,1 µg L-1.
A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos utilizando a metodologia de CALDAS et
al. (2011) na quantificação de íons cobre (II) presente no filtrado e a
porcentagem adsorvida pelo argilomineral. Já a Tabela 2 traz um comparativo
entre os resultados obtidos pela metodologia avaliada e o método referência
Espectrometria de Absorção Atômica com Chama.
Observou-se através dos valores obtidos que a vermiculita expandida teve um
percentual de retenção de íons cobre (II) de no mínimo 87,6 ± 2,4 e no máximo
92,7 ± 1,8 nos tempos de contato avaliados. E que o aumento de tempo de contato
de 2 horas para 4 horas, e de 4 horas para 6 horas pouco influenciou na retenção
do metal pelo argilomineral. Todavia, faz-se necessário um estudo de tempos de
retenção maiores a fim de se verificar em quanto tempo a vermiculita expandida
atinge a sua capacidade máxima de adsorção, demonstrando assim que todos os seus
sítios ativos estariam preenchidos.
Após a aplicação das duas metodologias utilizadas na quantificação dos íons
cobre (II) os resultados foram avaliados estatisticamente (t de student). O t
calculado (-1,76) foi menor do que o t tabelado (2,57), indicando que não houve
diferença estatística entre os valores encontrados pelas duas metodologias a 95%
de confiança.
Tabela 1 - Concentração de íons cobre (II) no
filtrado e as respectivas porcentagens adsorvidas
pelo argilomineral obtidas pela metodologia
espectrofotométrica de CALDAS et al. (2011)
Tabela 2 - Porcentagens adsorvidas pelo
argilomineral obtidas pela metodologia
espectrofotométrica de CALDAS et al. (2011) e por
F AAS
CONCLUSÕES: A utilização da vermiculita expandida como adsorvente mostrou-se viável, pois além
de ser um adsorvente de baixo custo e ser encontrado abundantemente no Brasil, a
mesma reteve um percentual de 92,7 ± 1,8 de íons Cu (II) presente na solução
aquosa após 6 horas de contato. Sendo assim, sua utilização é uma boa alternativa
na minimização de impactos ambientais causados pela presença do metal cobre.
Aplicando os testes estatísticos, foi possível verificar com 95% de confiança, a
viabilidade do método espectrofotométrico de CALDAS et al. (2011) empregado na
quantificação de íons cobre (II) no filtrado, já que não houve diferença
significativa entre os métodos estudados.
AGRADECIMENTOS: Ao IFRJ.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARROS, A.M.; MUNHOZ, L.F.; ALMEIDA NETO, A.F. et al. Remoção de cobre de soluções sintéticas pela mistura de argilas. VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica, Minas Gerais, 2009.
CALDAS, L. F. S.; FRANCISCO, B. B. A.; NETTO, A. D. P. et al. Multivariate optimization of a spectrophotometric method for copper determination in Brazilian sugar-cane spirits using the Doehlert design. Microchemical Journal, v. 99, p. 118-124, 2011.
MAGOSSI, L.R. e BONACELLA, P.H. Poluição das águas. São Paulo: Editora Moderna, 2ed., São Paulo, 2008.
TOMASSI, L.R. Meio Ambiente & Oceanos. 1.ed. São Paulo: Editora Senac, 2008 (Série Meio Ambiene; 9), p.198-202.
VAITSMAN, D.S. e VAITSMAN, M.S. Água Mineral. Rio de Janeiro: Editora Interciência LTDA, 2005. 219p (Interdisciplinar; 3).