Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: CARVÃO ATIVADO GRANULAR MODIFICADO PARA A ADSORÇÃO DE CROMO(VI)
AUTORES: Karoline Morais Ferreira, R. (UEG) ; Lorrany Carrijo Oliveira, K. (UEG) ; Paula Braz de Morais, A. (UEG) ; Abadia Campos, R. (UEG) ; Maria de Oliveira, L. (UEG) ; Jacinto da Silva, V. (UEG) ; Daniel Ribeiro Campos, J. (UEG) ; Rabelo, D. (UFG)
RESUMO: O presente trabalho teve por objetivo estudar a adsorção de Cr(VI) em carvão ativado granular (GAC) e carvão ativado granular modificado (GMAC), os quais foram produzidos pela pirólise, ativação e oxidação do endocarpo de coco de babaçu na temperatura de 1173 K. A modificação do GAC foi obtida pela polimerização oxidativa da anilina e reação com 1,2-fenilenodiamina. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia FTIR/ATR e medidas de área superficial e empregados na adsorção do Cr(VI). Os resultados mostraram que o GAC foi um melhor adsorvente para o Cr(VI) que os demais materiais. Foi observado que a adsorção aumentou com a temperatura e que As isotermas de adsorção seguiram as equações de Langmuir, indicando que estes materiais são promissores para a adsorção de Cr(VI).
PALAVRAS CHAVES: Carvão ativado granular; Cromo(VI); Adsorção
INTRODUÇÃO: Muitos são os poluentes constituídos por Cr(VI), presentes em resíduos das indústrias de fabricação de aços inoxidáveis, cimento, de galvanoplastia e principalmente, em curtumes (DALLAGO; SMANIOTTO, 2005). A presença de Cr(VI) em rios e lagos é responsável por vários problemas de saúde em animais, plantas e seres humanos, pois este metal é bioacumulativo e tóxico para os seres vivos (SOUZA et al., 2009). O Cr(VI) tornou-se um problema de saúde pública devido aos seus efeitos tóxicos até mesmo em baixos níveis de concentração, além do fato de encontrar-se amplamente distribuído no meio ambiente (BERTOLO; MARCOLAN, 2009). Assim, o tratamento de efluentes contendo Cr(VI) se faz necessário devido a problemas ambientais, de saúde humana e também para o cumprimento da legislação ambiental vigente, que estabelece seus limites máximos de emissão (Sun et al., 2013). Uma das maneiras atuais para o tratamento de efluentes contendo Cr(VI) é o emprego de carvão ativado granular (CAG), embora a sua utilização tenha um custo elevado, devido às perdas durante o processo de recuperação do CAG (SOUZA et al., 2009). Uma maneira de aumentar a capacidade de adsorção e a seletividade do GAC é promover uma alteração em sua estrutura, o que pode ser feito pela incorporação da polianilina (PAni) em sua superfície, visto que, a mesma é outro adsorvente empregado para a remoção e a redução do Cr(VI) para sua forma menos tóxica, Cr(III), ou ainda empregando a PAni com a 1-2-fenilenodiamina, que é usada para controlar e melhorar a produção da PAni. Neste contexto, o presente trabalho trata da adsorção de Cr (VI), a partir de soluções aquosas em carvão ativado granular (GAC) e carvão ativado granular modificado com polianilina (GAC/PAni) e polianilina e 1,2-fenilenodiamina (GAC/PAni/Ph).
MATERIAL E MÉTODOS: Na preparação do carvão ativado granular (GAC), utilizou-se o endocarpo de coco de babaçu (Orbignya phalerata Martius), o qual foi carbonizado a 873 K, por 2 h em atmosfera inerte e ativado a 1173 K por 3 h, sob fluxo de nitrogênio saturado com vapor de água, obtendo-se o carvão ativado granular (GAC). A modificação do GAC foi realizada segundo metodologia adotada por Kumar et al. (2007). Na preparação do GAC/PAni empregou-se 6 g de anilina em 200 mL de HCℓ e acrescentou 15 g da amostra de GAC. Em seguida, adicionou-se gota a gota solução de persulfato de amônio em HCℓ e arrefeceu até 278 K e manteve a temperatura abaixo desse valor por 1 hora. Após este tempo deixou-se a mistura em repouso por 12 h à temperatura ambiente. Decantou-se a mistura reacional e lavou-se o filtrado com solução de hidróxido de amônio e com água destilada e o produto obtido foi seco em estufa a 313 K por aproximadamente 5 h, obtendo-se a amostra GAC/PAni. Para a obtenção do GAC/PAni/Ph, adotou-se o mesmo procedimento e adicionou-se 1,0 g de 1,2 fenilenodiamina na primeira solução juntamente com a anilina e o HCℓ. Os materiais obtidos foram analisados por espectroscopia FTIR/ATR e medidas de área superficial específica, a passo que os grupos ácidos e/ou básicos, presentes no GAC foram obtidos por meio do método de Boehm. O Cr(VI) foi adsorvido nas amostras de carvão por meio do processo de batelada empregando soluções aquosas de dicromato de potássio. Nos processos de adsorção foram analisadas a influência da massa, do pH e da temperatura no processo de adsorção, bem como o tempo ideal para que o equilíbrio foi atingido. As isotermas de adsorção foram analisadas de acordo com as equações de Langmuir, a partir da qual se obteve o valor das constantes de Langmuir.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O carvão ativado granular (GAC) obtido após a carbonização e a ativação da casca de coco do babaçu apresentou forma granular, indicando que tais processos não modificou sua forma inicial, entretanto, o tamanho das partículas diminuiu, devido a contração de volume, causado pelos sucessivos tratamentos térmicos. O GAC obtido apresentou elevada área superficial, a qual sofreu uma redução, devido à incorporação da PAni em sua estrutura porosa, e que diminuiu ainda mais após a reação com a 1,2-fenilenodiamina. Os espectros de FTIR/ATR dos materiais obtidos apresentaram bandas características dos grupos do GAC e também da PAni e da 1,2-fenilenodiamina, indicando a presença das mesmas na estrutura do carvão. Nos processos de adsorção do Cr(VI) observou-se que a quantidade adsorvida aumentou com a massa de materiais carbonáceos, entretanto, a adsorção nas amostras é semelhante entre si, o que indica que a modificação da estrutura do GAC não diminuiu sua capacidade de adsorção. O pH influenciou diretamente no processo de adsorção, pois afeta a solubilidade dos íons metálicos e, consequentemente a intereação eletrostática entre eles. Assim, observou-se que em valores menores de pH, a adsorção foi maior, o que pode ser atribuído a elevada concentração dos íons hidrônio, que neutraliza a carga dos íons dicromato(DEVI et al., 2012). Foi observado que o aumento de temperatura favoreceu processo de adsorção de todos os materiais carbonáceos. Este comportamento apresenta evidências de um processo de adsorção química, pois, a elevação da temperatura aumentou a capacidade de adsorção, possivelmente devido ao aumento da entropia do sistema e as características do processo de adsorção exotérmica do Cr(VI), o qual foi confirmado pelo valor das constantes de Langmuir, b, Qo e RL.
CONCLUSÕES: Os materiais carbonáceos empregados neste estudo, apresentaram boas características físicas e uma boas capacidade de adsorção do Cr(VI). Os valores de pH para a adsorção do Cr(VI) em GAC, GAC/PAni e GAC/PAni/Ph situou-se no intervalo entre 2,0 e 3,0; ao passo que, um aumento de massa e temperatura aumentou a adsorção, sendo que o GAC foi mais eficiente, que ocorreu devido a grande quantidade de sítios ativos disponíveis em sua superfície. Já as isotermas de adsorção para o Cr(VI) confirmaram que o processo de adsorção é exotérmico e obedece ao modelo de Langmuir.
AGRADECIMENTOS: Os Autores agradecem a FAPEG e ao Instituto de Química da UFG pelas medidas das propriedades texturais dos materiais carbonáceos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BERTOLO R. A.; MARCOLAN L. N. O. 2009. Relações água-rocha e a hidrogeoquímica do cromo na água subterrânea de poços de monitoramento multiníveis de Urânia, SP, Brasil. Geologia USP, Série Científica. 09: 47-62.
DALLAGO R. M.; SMANIOTTO A. 2005. Resíduos sólidos de curtumes como adsorventes para a remoção de corantes em meio aquoso. Química Nova. 28: 433-437.
DEVI, B. V.; JAHAGIRDAR, A. A.; AHMED, M. N. Z. 2012. Adsorption of chromium on activated carbon prepared from coconut shell. International Journal of Engineering Research and Applications. 02: 364-370.
KUMAR, P. A.; CHAKRABORTY, S.; RAY, M. 2008. Removal and recovery of chromium from wastewater using short chain polyaniline synthesized on jute fiber. Chemical Engineering Journal. 141: 130-140.
SOUZA, S. M. L. C.; GARCIA JÚNIOR M. R. L. 2009. Adsorção de cromo(VI) por carvão ativado granular de soluções diluídas utilizando um sistema batelada sob pH controlado. Acta Amazônica. 39: 661-668.
SUN, Y.; YUE, Q.; GAO, B.; GAO, Y.; LI, Q.; WANG, Y. 2013. Adsorption of hexavalent chromium on Arundo donax Linn activated carbon amine-crosslinked copolymer. Chemical Engineering Journal. 217: 240-247.