Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Síntese de catalizador baseado em quitosana/Ferro para utilização em processo fenton
AUTORES: Oliveira, T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; Ferreira, L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; Rodrigues, M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; Silva, P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS) ; Ramalho, T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS)
RESUMO: Dentre as várias fontes de contaminação, os processos industriais contribuem de
maneira significativa para contaminação dos recursos hídricos, devido à grande
geração de efluentes com elevada carga poluente. Os efluentes quando não
tratados adequadamente, e lançados em águas naturais, podem modificar o
ecossistema natural. Por este motivo, novos métodos de tratamento estão sendo
estudados com o objetivo de remediar com mais eficácia os efluentes industriais.
Entre os novos processos de descontaminação ambiental que estão sendo
desenvolvidos, os chamados “Processos Oxidativos Avançados” (POAs) se destacam
como uma excelente alternativa para o tratamento de efluentes com
características diversas. Os POAs baseiam-se na formação de radicais hidroxilas
(OH•), agentes altamente oxidantes.
PALAVRAS CHAVES: QUITOSANA; FENTON; CORANTE
INTRODUÇÃO: Os corantes são compostos químicos orgânicos que possuem a propriedade de
absorver luz visível seletivamente, razão pela qual aparecem coloridos, devido à
presença de grupos cromóforos, quando não tratados adequadamente e lançados em
águas naturais, podem modificar o ecossistema natural, diminuindo a
transparência da água e dificultando a penetração da radiação solar
(Garg,2004).Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) se destacam como uma
excelente alternativa para o tratamento de efluentes com características
diversas. Os POAs baseiam-se na formação de radicais hidroxilas(OH•), agentes
altamente oxidantes, que são capazes de oxidar os contaminantes formando
moléculas menores e menos poluentes ou mesmo mineralizá-los,transformando em CO2
e água. Uma vez que a principal dificuldade de trabalhar com processo Fenton é a
faixa de pH, novos estudos discutem o emprego de catalisadores que estejam
presentes em fase sólida.Muitos materiais de origem biológica,vêm sendo
estudados para aplicações em uma grande diversidade de reações.A quitosana é um
polissacarídeo de cadeia linear, catiônico, que ocorre naturalmente ou pode ser
obtido por desacetilação da quitina.Os grupos amino presentes na estrutura deste
polímero são fortemente reativos devido à presença dos pares eletrônicos livres
no átomo de nitrogênio.Por esta razão, a protonação destes grupos pode causar
uma atração eletrostática de compostos aniônicos, incluindo ânions metálicos ou
corantes aniônicos(Juang et al. 2001;Guibal, 2004).Os materiais híbridos
combinam as vantagens de polímeros orgânicos com materiais inorgânicos(Mammeri
et al. 2005).O objetivo do trabalho consiste na síntese de quitosana reticulada,
dopada com ferro, bem como sua utilização no processo de degradação do vermelho
reativo, por processo fenton.
MATERIAL E MÉTODOS: Seis gramas de quitosana foram dissolvidas em 200 mL de solução de nitrato de
ferro 50, 100 e 200 mg L-1 por 4 horas, em seguida o produto da reação foi
precipitado em acetona formando um precipitado alaranjado. O sólido resultante
foi filtrado e lavado com acetona para que o excesso de nitrato de ferro fosse
retirado e, em seguida, filtrado á vácuo até secura. Após a secura, o sólido foi
colocado em contato com solução de glutaraldeído 1% por 8 horas, para a
reticulação. Após a secagem do material, este foi moído em moinho de bola e
fracionado em peneiras de 100 x 150 mm e armazenado em um dessecador.
Os testes de degradação com processo fenton foram realizados a 25°C utilizando-
se 9,9 mL da solução de vermelho reativo na concentração de 10 mg L-1, 10 mg do
material (quitosana/Fe) e 0,1 mL H2O2 50 %, como agente ativante, sob agitação
constante de 100 rpm, nos tempos 0, 60, 120, 180, 240, 300 e 360 min.Os
resultados de EDS foram obtidas utilizando-se um aparelho EDS/INCA 350 com
detetor de raios X para microanálise (EDS) Oxford Instruments usando uma tensão
de 15kV. Os materiais foram analisados por espectroscopia na região do
infravermelho, em um aparelho, IRA ffinity-1 Shimadzu, com faixa espectral de
400 a 4000 cm-1 e resolução de 8cm-1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados obtidos por espectrofotometria de absorção para os materiais,q50,
q100 e q200, foram 75,5, 94,9 e 91,5 % respectivamente. Confirmando assim uma
alta complexação do ferro no material,principalmente para a concentração de 100
e 200 mg L-1.A análise de EDS foi realizada para todos os materiais, porém o
material q200 foi o que apresentou melhor resultado, mostrado na Figura 1(a).
Foi possível observar através da Figura 1(a) um sinal mais significativo de
ferro, sendo esta quantidade igual a 54,57% (dado obtido pela análise),
visivelmente observado na imagem do mapeamento, quantidade esta bem diferente da
encontrada para a análise de absorção atômica.Os espectros vibracionais na
região do infravermelho para os materiais são mostrados na Figura 1(b).Observa-
se que para o material puro foi possível identificar as cinco principais regiões
de bandas de absorção características da quitosana.Os espectros dos materiais
reticulados e complexados mostraram que esses processos induziram grandes
mudanças nos espectros de infravermelho. Portanto fica confirmada que houve
modificações na estrutura do material após os processos de reticulação e
complexação.Para o teste catalítico, observa-se a partir da Figura 2(a), que a
porcentagem de degradação pós 24h foi de 100% para os três materiais.
Confirmando que a carga do corante influencia significativamente na degradação.A
Figura 2(b e c) apresenta o estudo cinético para o corante vermelho reativo para
o material qFe (50ppm).Os resultados para o vermelho reativo apresentaram-se
muito satisfatórios, chegando a degradar aproximadamente 95% com 360 min.
Portanto considera-se que a maior atividade possa estar relacionada
principalmente aos grupos peróxidos gerado in situ pela reação do peróxido e o
Ferro na estrutura da quitosana.
Figura 2
Degradação do vermelho reativo por 24horas para os
três materiais sintetizados(a);Cinética(b) e
porcentagem(c) de degradação para o vermelho
reativo
Figura 1
Análise de EDS e MEV para o material qFe200 (a) e
espectro de Infravermelho para os materiais puro,
qFe50, qFe100 e qFe200 (b).
CONCLUSÕES: Foi possível obter um material modificado com ferro a base de quitosana.O processo
de reticulação deste material ocorreu o que foi confirmado por meio da
espectroscopia de infravermelho.A presença de ferro na estrutura do material
aumenta a atividade catalítica para a degradação do corante vermelho reativo.O
presente trabalho apresenta importantes subsídios para o desenvolvimento de novos
materiais que trabalhem em fase heterogênea.Além disso, materiais sintéticos
mostraram-se interessantes alternativas devido à capacidade de remoção de
compostos orgânicos do meio aquoso.
AGRADECIMENTOS: Ao Laboratório de Novos Materiais DQI-UFLA, ao CNPq e Fapemig.
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, v. 63, p. 243, 2004.
Guibal, E. Interactions of metals ions with chitosan-based sorbents: a review. SeparationandPurification Technology, v. 38, p. 43-74, 2004.
Juang, R.; Wu, F.; Tseng, R. Solute adsorption and enzyme immobilization on chitosan beads prepared from shrimp shell wastes. Bioresource Technology, v. 80, p. 187-193, 2001.
Mammeri, F.; Le Bourhis.; Rozes, L.; Sanchez, C. Mechanical properties of hybrid organic–inorganic materials.JournalofMaterialsChemistry, v. 15, n. 35-36, p. 3787-3811, 2005.