53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Físico-Química

TÍTULO: Avaliação da adsorção de oxiânios de cromo(VI) em quitosana utilizando isotermas de adsorção

AUTORES: Rodrigues de Sousa, J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS-UEG) ; Signini, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS-UEG)

RESUMO: O trabalho consistiu em estudar o processo de adsorção de oxiânios de cromo(VI) a partir de isotermas de adsorção utilizando quitosana como adsorvente. Realizou-se um estudo do tempo de equilíbrio por medidas condutimétricas a qual foi de 7 dias. Foi utilizado as isotermas de Langmüir e Freundlich para avaliar a adsorção de oxiânions de cromo(VI) pela quitosana. A partir da isoterma de Freundlich tem que o valor de KF foi de 3,9 e o valor de n foi de 1,9. Dos resultados obtidos a partir da isoterma de Langmüir tem-se que o valor KL foi 0,02 L/mg e qmax foi de 55,8 mg/g. O parâmetro de equilíbrio foi de 0,37 e o calor de adsorção foi de 9,7 kJ/mol. Os resultados sugere que a quitosana possuir boa afinidade pelos oxiânions de cromo(VI) e que a adsorção é favorável.

PALAVRAS CHAVES: Adsorção; oxiânios de cromo(IV); quitosana

INTRODUÇÃO: Ao final do processamento da matéria-prima as indústrias químicas geram rejeitos que podem conter vários contaminantes, que podem ser levados para aterros ou lançados em rios sem um tratamento adequado antes de ser lançado ao meio ambiente. Os rejeitos lançados em rios pelas indústrias químicas podem estar contaminados com metais tóxicos, dentre eles o cromo, que em certas concentrações pode ser prejudicial a saúde. O cromo(VI) é removido de águas residuais após a sua redução para cromo(III), ocorrendo uma nova precipitação de hidróxido de cromo(III), gerando um lodo inorgânico de difícil tratamento. Portanto é necessário desenvolver novos processos eficazes e viáveis economicamente (BABEL et al.,2003). A adsorção é um desses processos sendo um processo eficiente e econômico, porém a eficiência depende da natureza do adsorvente (WANNGAH et al.,2002; QUIAN et al.,2000). A quitosana é um adsorvente que podem ser utilizado em estudos de remoção de metais em efluentes líquidos. A quitosana é um polissacarídeo biodegradável, hidrofílico, atóxico, obtido a partir da desacetilação alcalina da quitina, um dos poliméros mais abundantes e rejeito da indústria pesqueira. 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, o objetivo deste trabalho foi realizar um estudo, a partir de isotermas de adsorção, para verificar a viabilidade do uso de quitosana como adsorvente de oxiânions de cromo(IV).

MATERIAL E MÉTODOS: Tempo de Equilíbrio: Foram adicionados em torno de 100 mg de quitosana em 50 mL de solução de oxiânions de cromo(VI) 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 oxiânions de cromo(VI) pela quitosana. As medidas de condutividade foram realizadas em condivimetro mcA 150. Estudos de Adsorção/Isoterma de Adsorção: O procedimento experimental foi realizado adicionando-se 50 mL de soluções de oxiânios de cromo(VI) em torno de 50 mg de quitosana. 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 foi mantida fixa variando a concentração da solução de oxiânions de cromo(VI) sendo que as concentrações oxiânions de cromo(VI) variaram de 50 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 oxiânions de cromo(VI) em quitosana foi de 7 dias, sendo este tempo utilizado para o estudo das isotermas 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 1,9 e KF (constante de Freundlich) igual a 3,9. Para valores de n entre 1 e 10, a adsorção é considerada favorável, sendo assim a adsorção de oxiânions de cromo(VI) 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 0,37. O calor de adsorção também pode ser calculado a partir de isotermas (CHAVES et al.; 2009), neste trabalho o calor de adsorção foi de 9,7 kJ/mol. O valor do calor de adsorção mostra que o processo de adsorção é uma adsorção física, devido ao baixo valor do calor de adsorção, e que o processo é endotérmico. A partir da isoterma de Langmüir observou que capacidade máxima adsorvida(qmax) foi de 55,8 mg de oxiânions de cromo(VI) por grama de quitosana e KL(constante de Langmüir) foi de 0,02L/mg. O valor de qmax encontrado neste trabalho é semelhante ao encontrado por Thinh et al. (2013) e ligeramente superior aos encontrado por Hu et al. (2011). Os coeficientes de correlação obtidos nas isotermas estão muito próximos entre si, consequentemente não é possível sugerir se o processo de adsorção ocorre em monocamadas(isoterma de Langmüir) ou multicamadas(isoterma de Freundlich).

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 oxiânions de cromo(IV) é favorável; b) A quitosana apresentou boa afinidade com os oxiânions de cromo(VI) apresentando um valor de capacidade máxima de adsorção (qmax) igual a 55,8 mg de oxiânions de cromo(VI) por g de quitosana. b) O processo de adsorção de oxiânions de cromo(VI) pela quitosana foi classificado como adsorção física, possuindo baixo calores de adsorção. d)Sugere que o processo de adsorção é endotérmico.

AGRADECIMENTOS: Agradecimento a Universidade Estadual de Goiás

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ATKINS P., DE PAULA J. Físico-química. Rio de Janeiro. Editora LTC, 8.ed. v. 2, p. 322-330, 2008
BABEL,S.; KURNIAWAN, T.A.; HAZARD,J. Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water, Journal of Hazardous Materials , v 97, p. 219-243, 2003.
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.
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HU, X.; WANG, J.; LIU, Y.; LI, X.; ZENG, G.; BAO, Z.; ZENG, X.; CHEN, A., LONG, F. Adsorption of chromium(VI) by ethylenediamine-modified cross-linked magnetic chitosan resin: Isoterms, kinetics and thermodynamics, Journal of Hazardous Materials, v.185, p.306-314, 2011.
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QUIAN, S.; HUANG, G.; JIANG, J.; HE, F.; WANG, Y. Studies of adsorption behavior of crosslinked chitosan for Cr(VI), Se(VI), Journal of Applied Polymer Science, v 77, p.3216-3219, 2000.
THINH, N.N.; HANH, P.T.B.; HA, L.T.T.; ANH, L.N.; HOANG, T.V.; HOANG, V.D.; DANG, L.H.; KHOI, N.V.; LAM, T.D. Magnetic chitosan nanoparticles for removal of Cr(VI) from aqueous solution, Materials Science and Engineering C, v.33, p.1214-1218, 2013.
WANNGAH, W.S.; ENDUD, C.S.; MAYANAR,R. Removal of copper (II) ions from aqueous solution onto chitosan and cross-linked chitosan beads, Reactive and Functional Polymers, v.50, p.181–190, 2002.