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 ADSORÇÃO DE ÍONS DE NÍQUEL(II) EM QUITOSANA RETICULADA UTILIZANDO ISOTERMAS DE LANGMÜIR E DE FREUNDLICH
AUTORES: Narciso de Morais, L. (UEG) ; Signini, R. (UEG)
RESUMO: O trabalho consistiu em estudar o processo de adsorção de íons de níquel(II) a partir de isotermas de adsorção utilizando quitosana reticulada como adsorvente. Realizou-se um estudo do tempo de equilíbrio por medidas condutimétricas a qual foi de 3 dias. Foi utilizado as isotermas de Langmüir e Freundlich para avaliar a adsorção de íons de níquel(II) pela quitosana reticulada. A partir da isoterma de Freundlich tem que o valor de KF foi de 0,73 e o valor de n foi de 1,7. Dos resultados obtidos a partir da isoterma de Langmüir tem-se que o valor KL foi 0,015 L/mg e qmax foi de 16,8 mg/g. O parâmetro de equilíbrio foi de 0,42 e o calor de adsorção foi de 10,4 kJ/mol. Os resultados sugere que a quitosana possuir boa afinidade pelos íons de níquel(II) sendo a adsorção é favorável.
PALAVRAS CHAVES: adsorção; quitosana; níquel
INTRODUÇÃO: Metais “pesados” (tóxicos) em excesso podem causar muitas doenças e sérios problemas fisiológicos, já que são acumulativos no corpo humano. Os resíduos contendo cádmio, cromo, manganês e níquel possuem alto poder de contaminação e, com facilidade, atingem os lençóis freáticos ou mesmo reservatórios e rios, que são as fontes de abastecimento de água das cidades. O contato com a pele pode causar dermatite alérgica e, mais raramente, provocar ulcerações na pele formando cicatrizes, perfurações do septo nasal, câncer, distúrbios afetivos, irritação neuromuscular, cefaléia, náuseas e desmaios. Há também suspeitas de que possam afetar o sistema imunológico de seres humanos (SALGADO, 2003).
A adsorção é uma técnica de baixa geração de resíduos e se destaca na remoção de metais tóxicos em soluções aquosas diluídas, com fácil recuperação dos metais e até possível reutilização do adsorvente. Devido a características como biodegrabilidade, biocompatibilidade e perfil atóxico (BADAWY et al, 2004), a quitosana e seus derivados têm sido objeto de estudos para aplicação em diferentes áreas como um bioadsorvente.
Quitosana e derivados apresentam a capacidade de interagir com diferentes substâncias, tais como corantes e íons metálicos, o que indica potenciais aplicações visando à descontaminação de efluentes industriais. A capacidade da quitosana e de seus derivados em formar complexos com íons metálicos desperta muito interesse com relação a sua utilização em processos de adsorção (NGAH, TEONG, HANAFIAH, 2011; GHAEE et al., 2012). Sendo assim, objetivo deste trabalho foi realizar um estudo, a partir de isotermas de adsorção, para verificar a viabilidade do uso de quitosana reticulada como adsorvente de íons de níquel(II).
MATERIAL E MÉTODOS: Reação de Reticulação com Glutaraldeído: As reações de entrecruzamento da quitosana foram feitas a partir de 3,0g de amostra de quitosana dissolvidas, vagarosamente, em 45 mL de solução de glutaraldeido (2,5%). Depois do período 15 minutos da reação, a solução foi vertida em um sistema de filtração e lavada com água destilada até eliminar o excesso de glutaraldeido, realizou-se teste da presença de grupamentos aldeídos na água residual com reagente de Feder. O precipitado foi seco a temperatura ambiente.
Efeito do tempo de contato na adsorção do cobre: Tempo de Equilíbrio: Foram adicionados em torno de 100 mg de quitosana reticulada em 50 mL de solução de íons de Ni(II) de concentração 100 mg./L. Foram feitas medidas da condutividade da solução de tempos em tempos, a fim de obter um gráfico de condutância em função do tempo para observar o tempo de equilíbrio da adsorção de Ni(II) pela quitosana reticulada. As medidas de condutividade foram realizadas em condivimetro mcA 150.
Isotermas de Adsorção: O procedimento experimental foi realizado adicionando-se 50 mL de soluções de Ni(II) em torno de 50 mg de quitosana reticulada. As suspensões foram mantidas em um banho Maria termostatizado metabólico tipo Dubnoff com agitação pendular. As soluções foram mantidas à temperatura de 25,5 ± 0,5ºC sob agitação durante o tempo de equilíbrio. Após esse período a solução foi filtrada em papel de filtro e guardada para análise por espectroscopia de absorção atômica. A massa da quitosana reticulada foi mantida fixa variando a concentração da solução de Ni(II), sendo que as concentrações do íon Ni(II) variaram de 20 até 100 mg/L. As análises foram realizadas em espectrofotômetro de absorção atômica AAnalyst 400 da Perkin Elmer.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O tempo de equilíbrio de adsorção dos íons de níquel(II) em quitosana reticulada foi de 3 dias, sendo este tempo utilizado para o estudo da isoterma de adsorção. Os dados experimentais de adsorção foram analisados segundo os modelos de isoterma de Langmüir e Freundlich, cujas equações são empregadas em estudos de adsorção de solução (ATKINS, DE PAULA, 2008)
A partir da isoterma de Freundlich obteve-se um valor de n igual 1,7 e KF (constante de Freundlich) igual a 0,73. Para valores de n entre 1 e 10, a adsorção é considerada favorável, sendo assim a adsorção de íons de níquel(II) em quitosana é favorável. Fato que também é confirmado pelo parâmetro de equilíbrio, RL (FUNGARO,DA SILVA,2002), a qual considera o processo de adsorção favorável valores de RL entre 0 e 1, sendo que neste o trabalho o valor de RL foi de 0,42. O calor de adsorção também pode ser calculado a partir de isotermas (CHAVES et al.; 2009), neste trabalho o calor de adsorção foi de 10,4 kJ/mol. O valor do calor de adsorção mostra que o processo de adsorção é uma adsorção física, devido ao baixo valor de calor de adsorção, e que o processo é endotérmico. A partir da isoterma de Langmüir observou que capacidade máxima adsorvida(qmax) foi de 16,8 mg de íons de níquel(II) por grama de quitosana reticulada e KL(constante de Langmüir) foi de 0,015L/mg. Os coeficientes de correlação obtidos nas isotermas mostraram que o processo segue a isoterma de Freundlich, ou seja, o processo de adsorção é em multicamadas.
CONCLUSÕES: a) O valor obtido de n obtido pelo modelo de Freundlich e de RL (parâmetro de equilíbrio) sugere-se que o processo de adsorção de íons de níquel(II) é favorável;
b) A quitosana apresentou boa afinidade com os íons de níquel(II) apresentando um valor de qmax igual a 16,8 mg de íons de níquel(II) por g de quitosana reticulada.
c) O processo de adsorção de íons de níquel(II) pela quitosana reticulada foi classificado como adsorção física e ocorre em multicamadas, seguindo a isoterma de Freundlich.
AGRADECIMENTOS: A Universidade Estadual de Goiás(UEG) pela bolsa de Iniciação Científica concedida.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ATKINS P., DE PAULA J. Físico-química. Rio de Janeiro. Editora LTC, 8.ed. v. 2, p. 322-330, 2008.
BADAWY, M.E.I., RABEA E.I., ROGGE T.M., STEVENS C.V., SMAGGHE G., STEURBAUT W., HÖFTE M. Synthesis and fungicidal activity of new N,O-acyl chitosan derivatives. Biomacromolecules, v.5, p.:589–595, 2004.
CHAVES, T.F.; QUEIROZ, Z.F.; SOUSA, D.N.R.; GIRÃO, J.H.S.; RODRIGUES, E.A. Uso da Cinza da Casca do Arroz (CCA) obtida da Geração de Energia Térmica como Adsorvente de Zn(II) em Soluções Aquosas. Química Nova, v. 32, n. 6; p. 1378-1383, 2009.
FUNGARO, D.A.; DA SILVA, M. G. Utilização de Zeólita Preparada a Partir de Cinza Residuária de Carvão como Adsorvedor de Metais em Água. Química Nova, v. 25; N. 6B; p. 1081-1085, 2002.
GHAEE, A.; NIASSAR, S. M.; BARZIN, J.; ZARGHAN, A. Adsorption of copper and nickel ions on macroporous chitosan membrane: Equilibrium study. Applied Surface Science, v.258, p. 7732-7743, 2012.
NGAH, W.S.; TEONG, L.C.; HANAFIAH, M.A.K.M. Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review, Carbohydrate Polymers, v.83, p.1446-1456, 2011.
SALGADO, P. E. T. Fundamentos de toxicologia; Oga, S., ed.; 2ªed., Atheneu: São Paulo, 2003.