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: Química Analítica

TÍTULO: OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE ADSORÇÃO DO SULFATO DE COBRE UTILIZANDO CARVÃO ATIVADO GRANULADO PARA PLANEJAMENTO DELINEAR FRACIONÁRIO 26-2

AUTORES: Silva-junior, A.A. (UFPE) ; Moraes, C.M. (UFPE) ; Bastos, A.M.R.S. (UFPE) ; Benachour, M. (UFPE) ; Andrade, S.A. (UFPE) ; Albuquerque, S.S.M.C. (UFPE)

RESUMO: O objetivo foi otimizar o processo da adsorção do Cu2+ e do SO42-(Sulfato de Cobre a 2%) utilizando o Carvão ativado granulado. Usando um planejamento delinear fracionário 26-2, com 16 ensaios, com 4 variáveis independentes: quantidade – 10g (-1) e 20g (+1), granulação (1,41 e 1,68 nm), tratamento - sem (-1) e com ácido acético 2% (+1), e temperatura – ambiente (-1) e 40º C (+1), para Carvão ativado granulado. O melhor processo de adsorção para o Cu2+ (3,70 A) e para o SO42- (0,60 A), ambos no ensaio 7 (processamento: 20g, 1,41 nm, sem tratamento e 40°C) . O processo mostrou-se bastante viável e econômico.

PALAVRAS CHAVES: Carvão ativado; Adsorção; Sulfato de cobre

INTRODUÇÃO: O Carvão ativado (AC) é o adsorvente mais utilizado no processo da adsorção sendo considerado como mais eficiente para remover composto orgânico em solução aquosa, é encontrado de dois tipos: carvão ativado em pó (PAC) e o granular (GRA). O carvão ativado é o adsorvente mais utilizado para o tratamento e purificação de águas residuárias de indústrias contendo metais pesados e tóxicos (LYUBCHIK et al.,2004). A adsorção é um processo no qual um material se acumula numa interface entre duas fases. A fase que adsorve é designada por adsorvente e a substancia que é adsorvida é designada por absorbato. Dentre as várias metodologias empregadas no tratamento de efluentes a adsorção desperta interesse, por ser eficiente, de fácil aplicação, relativamente barata, passível de recuperação do material adsorvido e regeneração do adsorvente (SOTO, et al.,2011). Devido sua alta porosidade e área superficial (GARG et al., 2004). As vantagens do uso de agro resíduo como adsorventes são: baixo custo, levando- se em conta que muitos desses materiais são resíduos abundantes e até mesmo inconvenientes para os locais onde são gerados, possibilidade de recuperação do adsorvato, possibilidade de regeneração do adsorvente e eficiência (NURCHI & VALLAESCUSA, 2008).

MATERIAL E MÉTODOS: O carvão ativado granulado foi triturado em liquidificador e levado para obter medidas de granulação (1,41 e 1,68) na peneira de granulação. Usando um planejamento delinear fracionário 26-2, com 16 ensaios, com 4 variáveis independentes: quantidade – 10g (-1) e 20g (+1), granulação (1,41 e 1,68 nm), tratamento - sem (-1) e com ácido acético 2% (+1), e temperatura – ambiente (-1) e 40º C (+1), para Carvão ativado granulado. Foram preparados 2000 mL de solução de sulfato de cobre a 2% para a adsorção. Para análise com tratamento foi preparado 1000 mL de solução de ácido acético a 10%, usando para cada ensaio 50 mL da mesma solução e com tempo de emersão de 30 minutos para Carvão ativado granulado, depois seco a 105°C. As cédulas de adsorção foram preparadas com garrafas de 200 ml de suco natural, foram lavadas e cortadas, na parte superior foi recortada à tampa e colocada uma tela (FSI-BNMO 200 µ 60X50), foram utilizadas 16 cédulas para realizar os ensaios. O processo de adsorção foi realizado, todas as cédulas foram numeradas de 1á 16 para identificação, para pesagem foi utilizada a balança semi-analitica, para cada analise realizada foi utilizado 50 mL de sulfato de cobre a 2% como filtrante, as analises com aquecimento foi utilizado o banho maria e um termômetro para aferir a temperatura, depois coletado e armazenado em potes de 50 mL e acondicionado a 5°C para análise em Espectrofotômetro UV-VISISVEL (UV-VIS spectrophotometer) (marca Thermo Scientific e modelo Genesys 10s).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na otimização do processamento de adsorção do cátion Cu2+ e do ânion SO42- (Sulfato de Cobre a 2%) utilizando carvão ativado granulado. Foi utilizando um planejamento fracionário delinear 26-2, com 16 ensaios, com 4 variáveis independente : Quantidade – 10g (-1) e 20g (+1), Granulação (1,41 e 1,68 nm), Tratamento - sem (-1) e com ácido acético 2% (+1), e Temperatura – ambiente (-1) e 40º C (+1). A prova em branco à solução de sulfato de cobre a 2%, Cu2+ - 4,40 A e SO42- - 1,25 A, na leitura no espectrofotômetro UV-VISISVEL (FIGURA 1). Os resultados para o Carvão ativado: Para o metal pesado (Cobre) obteve 3,70 A e para o íon sulfato 0,60 A, ambos no ensaio 7, no processamento: 20g (maior quantidade do produto), 1,41nm (menor granulação do produto), sem tratamento e a 40°C (FIGURA 2). Comparado a prova em branco com os resultados obtidos teremos: A melhor absorção para o cobre foi com 3,70 A e para o sulfato foi com 0,60 A, ambos para o carvão ativado. Resultado similar ocorreu na pesquisa com a casca de cupuaçu tem potencial como adsorvente de metais, com adsorção para cromo VI maiores que 90%. Mesmo quando sem tratamento (MORATO, SARAIVA & BASTOS, 2011). Neste processamento otimizado (ensaio 7) a economia ocorreu no não tratamento com o ácido, reduziu duas etapas (emersão do produto em 30 minutos no ácido acético a 10% e a secagem em estufa a 105°C durante 24h). Tornado o processo otimizado bastante viável e econômico.

FIGURA 1

LEITURA DO SULFATO DE COBRE (2%) NO ESPECTROFOTÔMETRO UV-VISISVEL.

FIGURA 2

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE ADSORÇÃO DO SULFATO DE COBRE UTILIZANDO CARVÃO ATIVADO GRANULADO PARA PLANEJAMENTO DELINEAR FRACIONÁRIO 26-2.

CONCLUSÕES: Nas condições que esta pesquisa foi realizada obtiveram-se os resultados: Carvão ativado granulado: Para o metal pesado (Cobre) obteve 3,70 A e para o íon sulfato 0,60 A, ambos no ensaio 7, no processamento: 20g, 1,41nm, sem tratamento e a 40°C, confirmando o carvão ativado como excelente absorvente. Os processos mostraram-se bastante viável e econômico.

AGRADECIMENTOS: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química –DEQ/UFPE.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GARG, V.K., AMITA, M., KUMAR, R., GUPTA, R., “Basic dye (methylene blue) removal from simulated wastewater by adsorption using Indian Rosewood sawdust: a timber industry waste.” Dyes and Pigments 63, 243-250, 2004.

LORENZI, H. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas do Brasil. 4.ed. Nova Odessa: Instituto Plantarum, v.1, 368p., 2002.
LYUBCHIK,S.I,LYUBCHIK,A.I,GALUSHKO,O.L.,TIKHONOVA,L.P.,FONSECA,I.M.,LYUBCHIK, S.B., “Kinetics and thermodynamics of the Cr(III) adsorptionon the activated carbon from co-mingled wastes.” 242, 151-158, 2004.

MACEDO,J.S., COSTA JÚNIOR,N.B.,ALMEIDA,L.E.,VIEIRA,E.R.S.,CESTARI,
A.R., GIMENEZ, I.F. CARREÑO, N.L.., BARRETO, L.S.,”Kinetic and calorietric study of the adsorption of dyes on mesoporous activated carbon prepared from coco nut coir dust.” Journal of Colloid and Interface Science 298 (2006) 515-522.

MORATO, L. L. P.; SARAIVA, L. B.; BASTOS A. M. B., Caracterização e avaliação da casca do cupuaçu como adsorvente de metais, Anais da Iniciação Científica, 2011.

NURCHI, V. M.; VILLAESCUSA, I. Agricultural biomasses as sorbents of some trace metals. Coordination Chemistry Reviews, v. 252, p. 1178-1188, 2008.

SOTO, M.L; MOURE, A.; DOMÍNGUEZ, H.; PARAJÓ, J.C. Recovery, concentration and purification of phenolic compounds by adsorption: A review. Journal of food Engineering, v. 105, p. 1-27, 2011.

SUD, D.; MAHAJAN, G.; KAUR, M. P. Agricultural waste material as potencial adsorbents for sequestering heavy metal from aqueous solutions– A review.
Bioresource Technology, v. 99, p. 6017 – 6027, 2008.