Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Biosorção de Pb(II) utilizando sub-produto derivado da produção de cerveja
AUTORES: Rezende, H.C. (UFU) ; Almeida, I.L.S. (UFU) ; Coelho, N.M.M. (UFU) ; dos Santos, D.M. (UEG) ; Pereira, A.G. (UEG) ; Bukzem, A.L. (UEG) ; Ascheri, D.P.R. (UEG) ; Araújo, C.S.T. (UEG)
RESUMO: Neste trabalho foi avaliado o uso do bagaço de cevada, sub-produto da produção de
cerveja, como material adsorvente de íons Pb(II) em soluções aquosas. Para
otimização do processo de adsorção foram avaliadas as variáveis pH do meio, tempo
de contato e massa do adsorvente. Sob condições otimizadas de pH 5,0, tempo de
contato de 60 minutos e 0,75 g/L de adsorvente, foi construída uma isoterma de
adsorçãoe os dados de equilíbrio foram analisados usando os modelos de Freundlich
e Langmuir. O máximo de capacidade de sorção obtido pela isoterma de Langmuir foi
de 69,2 mg/g e um percentual de aproximadamente de 90%. Os resultados obtidos
demonstraram que o bagaço de cevada tem potencial como adsorvente para a remoção
de Pb(II) a partir de soluções aquosas.
PALAVRAS CHAVES: adsorção; bagaço de cevada; chumbo
INTRODUÇÃO: A grande quantidade de subprodutos provenientes da agricultura, industrias
alimentícias e farmacêuticas, ainda é um tema conflitante no que tange à
regulamentação e o gerenciamento dos mesmos, o que justifica a relevância de
buscar alternativas para o reaproveitado e incorporação de valor agregado,
priorizando ações sustentáveis. Neste contexto, resíduos agroindustriais têm
sido estudados como materiais naturais alternativos para a remoção de íons
metálicos em efluentes industrias através do processo de adsorção.
Tais materiais são conhecidos como adsorventes lignocelulósicos, apresentando
grande quantidade de lignina e celulose na sua constituição, que apresentam em
suas estruturas grupos funcionais como carbonila, hidroxila, fenólicos que
apresentam habilidade de adsorver íons metálicos através do mecanismo de troca
iônica ou complexação (PAGNANELLI,et al., 2003). Dentre estes materiais tem-se
as cascas de laranja (ALMEIDA et al., 2012), de arroz (MIMURA, et al., 2010),
amêndoas de baru (MOSQUETTA et al., 2011) dentre outros.
O setor cervejeiro brasileiro é o mais importante do mercado sul-
americano e um dos maiores do mundo, ocupando a terceira posição mundial em
produção de cerveja, com produção de 12,4 bilhões de litros, gerando uma
expressiva quantidade de resíduo, principalmente, bagaço de cevada. O bagaço de
cevada é um material lignocelulósico, contendo cerca de 20% de celulose, 28% de
polissacarídeos não-celulósicos e 28% de lignina, e além da fibra bruta, 24,2%
de proteína, 3,9% de lipídios e 3,4% de cinzas em bagaço seco. Desta forma, o
objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência na remoção de Pb(II) em
soluções aquosas pelo bagaço de cevada, através da otimização dos parâmetros
pH, tempo de contato, massa do adsorvente e construção da isoterma.
MATERIAL E MÉTODOS: Todos os reagentes utilizados foram de grau analítico. Uma solução estoque de
1000 mg/L de Pb(II) foi utilizada no preparo das soluções de trabalho através de
diluições apropriadas. Os ajustes do pH das soluções foram feitos com soluções
diluídas de NaOH ou HNO3, utilizando um pHmetro Gehaka PG1800, equipado com um
eletrodo de
vidro. O bagaço de cevada foi obtido de uma indústria cervejeira do Estado de
Goiás. O excesso de água do bagaço foi retirado por prensagem usando uma prensa
hidráulica a 10.000 kgf/m2. O material prensado foi seco em estufa com
recirculação de ar forçado a 105 °C até aproximadamente 5% de umidade em base
seca e, em seguida moído em macro moinho de rotor circular com facas móveis e
fixas com abertura de malha de 1mm. O pó obtido foi separado em diferentes
granulometrias através da peneiração e a fração de 180 a 250 micrômetros foi
utilizada para realização dos estudos de adsorção. As variáveis que influenciam
o processo de adsorção foram estudadas para garantir uma máxima eficiência no
processo de adsorção. Foram estudadas as variáveis pH (2 - 12), tempo de contato
(0 - 300 min) e massa do adsorvente (0,25 - 15,0 g/L). O procedimento de
adsorção
consistiu na agitação do material adsorvente juntamente com 25 mL de uma solução
padrão de 10 mg/L de Pb(II) com o pH ajustado, após decorrido o tempo de
agitação a solução foi filtrada. Um espectrômetro de Absorção Atômica por Chama
(Varian, SpectrAA-220) equipado com corretor de fundo de deutério foi utilizado.
O instrumento foi operado sob as condições recomendadas pelo fabricante. Sob
condições otimizadas, a capacidade máxima adsortiva do material (CMA), foi
avaliada através da construção de isoterma de adsorção.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nos experimentos de adsorção foram estudadas as principais variáveis que
influenciam no processo de adsorção. O pH é uma variável importante pois uma
mudança no pH da fase aquosa pode afetar o processo de adsorção em função do seu
efeito na carga da superfície do adsorvente. Foram avaliados os valores de pH de
2 a 12, e os resultados demonstraram que a adsorção foi favorecida na faixa de 4
a
6, desta forma para seqüência dos estudos foi escolhido o pH 5. No estudo do
tempo de contato foi observado que a partir de 60 min de agitação foi adsorvido
aproximadamente 90% do Pb(II), acima deste tempo não houve mudança significativa
na adsorção. Na otimização da massa do adsorvente foi avaliada a faixa de 0,25 a
15,0 g/L de adsorvente, de acordo com os resultados foi observado um aumento
linear na adsorção com o aumento da concentração do adsorvente até a
concentração de 0,75 g/L. Nas condições otimizadas foi construída isoterma
de adsorção. A isoterma indica como as moléculas do adsorvato estão distribuídas
entre a fase do adsorvente e a fase líquida no estado de equilíbrio, em função
da concentração do metal adsorvido, como apresentado na figura 1. Neste estudo,
os dados obtidos para a adsorção foram analisados considerando os modelos de
isoterma de Langmuir e Freundlich. Os parâmetros obtidos na linearização dos
dois modelos estão apresentados na tabela 1. Através do coeficiente de
linearidade foi possível inferir que o modelo que melhor descreveu o processo de
adsorção foi o de Langmuir, sugerindo a formação de monocamada. A capacidade
máxima adsortiva obtida foi 69,2 mg de íons Pb(II) por g de adsorvente,
indicando que o material apresentou boa eficiência nas condições estudadas.
Isoterma de Adsorção
Valores dos parâmetros dos modelos de isoterma de equilíbrio de Langmu
CONCLUSÕES: O bagaço de cevada, resíduo da produção de cerveja, foi empregado como adsorvente
para remoção de íons Pb(II) em soluções aquosas. Este estudo revelou que o
processo de adsorção seguiu o modelo de isoterma de Langmuir, que expressa que sob
as condições empregadas a adsorção ocorre em monocamada, com uma capacidade máxima
de adsorção de 69,2 mg/g. Pode-se concluir a partir dos resultados obtidos, que o
bagaço de cevada pode ser considerado um potencial adsorvente para a remoção de
chumbo (II) em amostras de águas residuais uma vez que é um adsorvente de baixo
custo e altamente disponível.
AGRADECIMENTOS: IQUFU, UEG - UNUCET/Anápolis-GO, CAPES, FAPEMIG e CNPq.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: PAGNANELLI, F.; MAINELLI, S.; VEGLIO, F.; TORO, L. 2003. Heavy metal removal by olive pomace: biosorbent characterization and equilibrium modeling. Chemical Engineering Science, 58: 4709-4717.
ALMEIDA, J. S.; FRANCO JUNIOR. M. R.; ROCHA, N. R. A. F.; ROSSI, A. S. 2012. Redução do teor de prata e chumbo de águas contaminadas através do uso de material adsorvente. Revista Analytica, 59: 73-75.
MIMURA, A. M. S.; VIEIRA, T. V. de A.; MARTELLI, P. B.; GORGULHO, H. de F. 2010. Aplicação da casca de arroz na adsorção dos íons Cu2+, Al3+, Ni2+ e Zn2+. Química Nova, 33: 1279-1284.
MOSQUETTA, R.; RIBEIRO, G. C.; MUNOZ, R. A. A.; COELHO, N. M. M. 2011. Uso de amêndoas de baru (Dypterixalata) para a remoção de Ni(II) em etanol combustível. Química Nova, 34: 923-927.