Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Emprego de Isotermas para a avaliação da adsorção de íons de níquel(II) em quitosana
AUTORES: Sousa, R.B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Sousa, J.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Signini, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS)
RESUMO: Neste trabalho utilizou-se as isotermas de adsorção para avaliar a adsorção de
níquel(II) em quitosana. Realizou-se um estudo do tempo de equilíbrio por
medidas
condutimétricas a qual foi de 210 minutos. Foi utilizado as isotermas de
Langmüir
e Freundlich para avaliar a adsorção de níquel(II) pela quitosana. Dos
resultados
obtidos a partir da isoterma de Langmüir tem-se que o valor KL foi 0,025 L/mg e
qmax foi de 16,61 mg/g , o parâmetro de equilíbrio foi de 0,30 e o calor de
adsorção foi de 9,1 kJ/mol. A partir da isoterma de Freundlich tem que o valor
de KF
foi de 1,2 e o valor de n foi de 1,9. Os resultados sugere que a quitosana
possui
afinidade pelos íons de niquel(II) e que a adsorção é favorável e tem uma
fissorção.
endotérmico.
PALAVRAS CHAVES: Isotermas de adsorção; níquel(II); quitosana
INTRODUÇÃO: A atividade industrial pode gerar condições desfavoráveis ao meio ambiente,
contribuído muito para um aumento significativo nas concentrações de íons
metálicos em águas, as quais podem vir a serem prejudiciais ao homem. Os métodos
de tratamentos que podem ser usados para remover metais tóxicos de resíduos
aquosos são precipitação, redução, troca iônica, processo de membrana e adsorção
(GUIMARÃES, NOUR, 2001). Dentro do tratamento por adsorção, um dos métodos mais
vantajosos é a bioadsorção. No processo de bioadsorção pode-se remover metais
tóxicos da água com a mesma capacidade dos adsorventes convencionais,
entretanto, os bioadsorventes apresentam menor custo, apresenta uma seletividade
a alguns íons mesmo na presença de altas concentrações de outros íons. Além
disto,
os bioadsorventes podem ser regenerados e reutilizados.
Um bioadsorvente que pode ser utilizado em estudos de remoção de metais em
efluentes líquidos é a quitosana e seus derivados (NGAH, TEONG, HANAFIAH, 2011,
GHAEE et al., 2012, GUIBAL, 2004). 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 possuem a capacidade de interagir com diferentes substâncias, tais
como lipídeos, proteínas, corantes, íons metálicos, herbicidas e pesticidas, o
que indica potenciais aplicações voltadas para a concentração, recuperação,
análise e separação dessas substâncias bem como para a descontaminação de
efluentes industriais. Sendo assim, neste trabalho foi utilizado isotermas de
adsorção de Langmüir e de Freundlich para avaliar a adsorção de níquel(II) em
quitosana.
MATERIAL E MÉTODOS: Tempo de Equilíbrio: Foram adicionados em torno de 100 mg de quitosana em 50 mL
de solução de íons de níquel(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 níquel(II) pela quitosana. As medidas de condutividade foram realizadas em
condivimetro mcA 150.
Estudos de Adsorção: Foi adicionado 50 mL de soluções de níquel(II) 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 níquel(II),
sendo que as concentrações do íon níquel(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 níquel(II) em quitosana foi de 210
minutos, sendo este tempo utilizado para o estudo de adsorção. A análise da
adsorção de íons se baseia nas isotermas de adsorção. Nesse trabalho foram
empregadas as isotermas de Langmüir e Freundlich para se tratar os dados
experimentais do processo de adsorção (ATKINS, DE PAULA, 2008). A partir da
isoterma de Langmüir a quantidade máxima(qmax) de níquel (II) adsorvido foi de
16,61 mg de níquel(II) por grama de quitosana e KL (constante de Langmüir) foi
de
0,025L/mg. O valor de qmax obtido neste trabalho para adsorção de níquel(II)
está superior ao encontrado por Ghaee et al, 2012 (qmax=5,21mg/g), porém
inferior ao
encontrado por Popuri et al, 2009 (qmax=120,5mg/g). Além dos parâmetros
expostos, a partir da isoterma de Langmüir (FUNGARO, DA SILVA, 2002) tem-se o
RL, denominado parâmetro de equilíbrio, que para valores de 0 a 1 considera
processo de adsorção favorável, neste estudo, obteve um valor de RL igual a
0,30, o que sugere uma adsorção favorável. Pelo modelo de Langmüir pode também
calcular o calor de adsorção (CHAVES et al.; 2009) a qual foi cerca de 9,1
kJ/mol
caracterizando uma adsorção física, devido ao baixo calor de adsorção e um
processo endotérmico. A partir da isoterma de Freundlich obteve-se um valor de n
igual 1,9 e KF (constante de Freundlich) igual a 1,2. Para valores de n entre 1
e 10, a adsorção é considerada favorável, tendo neste caso, um valor de n igual
a 1,9 o que confirma a espontaneidade da adsorção já pré-determinada pelo
parâmetro RL. 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 ou multicamadas
CONCLUSÕES: a) A quitosana apresentou afinidade com os íons de níquel (II) apresentando um
valor de qmax igual a 16,61 mg de níquel(II) por g de quitosana.
b) O processo de adsorção de íons níquel(II) pela quitosana foi classificado como
adsorção física, possuindo baixo calores de adsorção, além de um processo
endotérmico.
c) O valor obtido de n obtido pelo modelo de Freundlich e de RL (parâmetro de
equilíbrio) sugere-se que a quitosana possui boa afinidade com os íons de níquel
(II) e que a adsorção é favorável.
AGRADECIMENTOS: Agradecimentos a UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG)
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ATKINS P., DE PAULA J. Físico-química. Rio de Janeiro-RJ. Editora LTC, 8.ed. v. 2, p. 322-330, 2008
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MUZZARELLI, R.A.A. Chitin. New York:Pergamon Press, p. 1-4, 1977
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ROBERTS, G. Chitin Chemistry. London: Macmillan, p.349, 1992.