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 Cobre(II) em quitosana reticulada por isotermas de Adsorção de Langmüir e Freundlich

AUTORES: Silva, L.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Morais, L.N. (UNIVERDSIDADE ESTADUAL DE GOÍAS) ; Signini, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIAS)

RESUMO: Este trabalho objetivou estudar a adsorção de íons de cobre (II) em quitosana reticulada a partir de isotermas de adsorção. Foi verificado o tempo de equilíbrio a qual foi de 72 horas. Utilizou-se os modelos de Langmüir e Freundlich para a construção das isotermas de adsorção. Dos resultados obtidos a partir da isoterma de Langmüir tem-se que o valor KL foi 48,96 L/mg e qmax foi de 1,85 mg/g. A partir da isoterma de Freundlich tem que o valor de KF foi de 2,99 e o valor de n foi de 1,4. Os resultados sugere que a quitosana reticulada possuir afinidade pelos íons de cobre(II) e que a adsorção é favorável sendo que o processo de adsorção é descrita pelo modelo de Freundlich, indicando uma adsorção em superfície heterogênea e não restrita a uma monocamada.

PALAVRAS CHAVES: QUITOSANA RETICULADA; ADSORÇÃO; COBRE(II)

INTRODUÇÃO: A atividade industrial é grande responsável pelo aumento significativo nas concentrações de íons metálicos em águas, principalmente os provenientes de metais tóxicos, conduzindo a sérios problemas ao ser humano e de acumulação durante os ciclos ecobiológicos. O tratamento de efluentes contaminados por metais tóxicos pode ser feito por precipitação, coagulação, redução, troca iônica, processos de membrana e adsorção (GROSSE, 1986). O processo de adsorção apresenta vantagem sobre as outras técnicas com relação à baixa geração de resíduos, fácil recuperação dos metais e a possibilidade de reutilização do adsorvente. Sendo assim, a adsorção é um processo eficiente e econômico, porém a eficiência depende da natureza do adsorvente. A quitosana e derivados são adsorventes que podem ser utilizado em estudos de remoção de metais em efluentes líquidos (NGAH, TEONG, HANAFIAH, 2011). A quitosana é o principal derivado da quitina, obtido a partir da desacetilação por processo de hidrólise básica, apesar de que se pode encontrá-la em fungos. (MUZZARELLI, 1985; ROBERTS, 1982). Quitosana é solúvel em meio ácido e insolúvel em meio neutro ou alcalino, assim muitas vezes é necessário realizar uma modificação química a fim melhorar suas propriedades, por exemplo, a capacidade de adsorção de íons metálicos. Reações de reticulação podem ser usadas para produzir quitosanas e derivados insolúveis em ampla faixa de pH, as quais podem apresenta uma melhor adsorção e seletividade a íons metálicos (CRINI, 2005). Neste trabalho foi realizado um estudo de adsorção de íons de cobre (II) em quitosana reticulada para verificação da sua utilização no processo de adsorção, realizando estudos cinéticos de adsorção por meio da construção de isotermas de adsorção (Langmüir e Freundlich).

MATERIAL E MÉTODOS: 1 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 de 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. 2 Adsorção 2.1 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 Cu(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 Cu (II) pela quitosana reticulada. As medidas de condutividade foram realizadas em condivimetro mcA 150. 2.2 Adsorção O procedimento experimental foi realizado adicionando-se 50 mL de soluções de Cu(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 Cu(II), sendo que as concentrações do íon Cu(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 rendimento do processo de reticulação foi em torno de 120% (m/m). A quitosana reticulada apresentou-se como um pó fino de cor alaranjada. O tempo de equilíbrio de adsorção dos íons cobre(II) em quitosana reticulada foi de 72 horas. 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. Para o modelo de Langmuir, foi empregada a linearização Ceq/q versus Ceq e a partir dos coeficientes linear e angular da reta foram determinados os parâmetros KL e qmáx, que correspondem à constante de Langmuir e à capacidade máxima de adsorção, respectivamente. Neste trabalho, o valor de KL encontrado foi de 48,96 L/mg e qmax foi de 1,85 mg/g (mg de Cu(II)/ g de quitosana reticulada). Para o modelo de Freundlich, foi empregado o gráfico linear do log q versus log Ceq. A partir dos coeficientes linear e angular da reta foram determinados parâmetros KF e n. A constante KF é a constante de Freundlich e n é uma constante que depende do adsorvente, do adsorvato, da temperatura e do grau de heterogeneidade do sistema. A magnitude da constante n fornece uma indicação se a isoterma é favorável e da capacidade do adsorvente, assim valores de n > 1 representam uma adsorção favorável. Neste trabalho o valor de n foi 1,40, indicado que os íons de cobre (II) possui afinidade pela quitosana reticulada e que a adsorção é favorável. O valor de KF encontrado neste trabalho foi de 2,99. Analisando os valores dos coeficientes de correlação da reta obtida pelo modelo de Langmüir e Freundlich, tem-se que a isoterma de Freundlich forneceu o melhor ajuste dos dados experimentais de adsorção. Indicando que a adsorção não é restrita à formação de uma monocamada.

CONCLUSÕES: a) A quitosana apresentou afinidade com os íons de cobre (II); b) A adsorção pode ser descrita isotermicamente pelo modelo de Freundlich, indicando uma adsorção em superfície heterogênea e não restrita à formação de uma monocamada; c) O valor obtido de n obtido pelo modelo de Freundlich sugere-se que a quitosana possui boa afinidade com os íons de cobre (II) e que a adsorção é favorável.

AGRADECIMENTOS: CNPq

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CRINI, G.; Recent developments in polysaccharide-based materials used as adsorbent in wastewater treatment. Progress in Polymer. Science, v. 30, p.38-70, 2005.
GROSSE, D.W., A review of alternative tretment processes for metal bearing hazourdous waste streams. Journal of the air pollution control association, v.36, n.5, P.603-614, 1986.
MUZZARELLI, R.A.A. Chitin. New York:Pergamon Press, p. 1-4, 1977
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.
ROBERTS, G. Chitin Chemistry. London: Macmillan, p.349, 1992.