Autores
Veloso, F.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARA - UECE) ; Pinheiro, H.N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARA - UECE) ; de Lima, W.A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARA - UECE) ; Nascimento, J.F. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARA - UECE) ; Abreu, F.O.M.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARA - UECE)
Resumo
As gomas são polímeros naturais que podem ser extraídos por meios naturais como
a goma arábica e xantana. Destacam-se por serem materiais biodegradáveis e com
alta disponibilidade no meio ambiente. A utilização de nanopartícula
polimérica surge como uma opção econômica e favorável como método eficiente na
adsorção do corante vermelho congo, que possui alta toxicidade e contribui para
a poluição de águas naturais e apresenta resistência à processos tradicionais
de remoção. Este trabalho, produziu e caracterizou nanopartículas poliméricas
por análises de microscopia óptica, MEV, teste de adsorção por cinética
com resultados de 94,23% para arábica e 98,22% para xantana e
a isoterma indica parâmetros Langmuir para arábica e de Freundlich para xantana
sendo satisfatório para pesquisa.
Palavras chaves
NANOPARTICULAS; VERMELHO CONGO; POLIMEROS
Introdução
Há alguns anos, questões ambientais envolvendo atividades industriais têm se
tornado mais frequentes (GOMES, 2015). O setor têxtil, descarta além de sais
orgânicos e complexos, há a presença de corantes tóxicos, vermelho congo (VC),
que não se fixam total ao tecido ou não sofre degradação completa e contribui
para o aumento de impactos de águas naturais (ABIT, 2012). A adsorção é um dos
métodos mais eficientes de tratamento de material descartados por essas
indústrias. A adsorção, analisa a capacidade de certos sólidos em aderir na
superfície de um material existente em meio aquoso, viabilizando a separação
desse sólido. (NASCIMENTO et al. 2020). Para elevada eficiência, a utilização de
nanoparticulas (NPs)poliméricas surge como uma alternativa econômica de
favoráveis condições ambientais, eficaz na adsorção e por apresentarem funções
específicas que aumentam sua capacidade adsortiva, como grande área de
superfície de contato e facilidade de difusão (KOBASHIGAVA, 2021). A goma
xantana é um polissacarídeo produzido por espécies de bactérias do gênero
Xanthomonas e possui uma grande aplicabilidade na indústria sendo utilização
como espessante e estabilizante. Sua estrutura é composta de unidades
repetitivas de pentassacarídio, unidade de glicose, de manose e unidades de
ácido glicorônico, possui alta viscosidade e solubilidade em meio aquoso.
(LUVIELMO; SCAMPARINI, 2009). A goma arábica é extraída das acácias, Acácia
Senegal e Acácia Seyal e é comumente utilizada na indústria alimentícia e na
indústria farmacêutica. Assim, têm-se o objetivo produção de nanopartículas a
base das gomas associados a quitosana e ao tripolifosfato para aumentar o
potencial de adsorção visando a aplicabilidade para o tratamento de água
contendo corantes.
Material e métodos
Para produção das nanopartículas (NPGA e NPGX) por complexação polieletrolitica
foi usado a metodologia de Sipauba 2018, foi utilizado solução de
quitosana (QUI) 0,5%. Para o tripoliofosfato (TPF), foi produzido uma solução de
30mmols. Após isso, foi preparado uma solução da goma arábica (GA) 0,3% e da
goma xantana (GX) 0,3%. Em seguida foi adicionada por gotejamento, 50mL da
solução de QUI em 100mL de TPF, logo após, foi adicionado 50mL da solução GA na
mistura de QUI:TPF, o mesmo processo foi realizado com a GX. As nanopartículas
(NPGA e NPGX) produzidas foram armazenadas e centrifugadas. Foi utilizado a
microscopia óptica para observar a formação e tamanho das NPs produzidas. Uma
dispersão das NPs foi feita em água, e levadas para o microscópio Anatomic
614461 em objetivas de 40x. Para o MEV, foram preparadas as amostras de NPGA e
NPGX onde a camada de material de cada amostra foi analisada em um Microscópio
Eletrônico de Varredura FEG Quanta 450 ambiental com EDS/EBSD de voltagem de
aceleração até 20kV. Para os testes de adsorção uma curva de calibração do VC
foi construída, utilizando o espectrofotômetro de UV-VIS automático modelo IL-
593-BI nas concentrações de 1, 5, 10, 15, 20, 25 e 30 pmm e comprimento de onda
de 484nm. Na cinética de adsorção, foi utilizando 100mg de NPGA e NPGX para a
solução de vermelho congo a 100ppm em tampão de Fosfato pH 7,01 nos intervalos
específicos de 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 e 80min retirando alíquotas e
diluindo em 5x. Os parâmetros da cinética de adsorção foram calculados
graficamente pelas equações 1 e 2 como consta na figura 2.
Resultado e discussão
Observamos que as NPs apresentam tamanhos variados entre si e mostra uma
aglomeração maior na NPGA comparada a NPGX como mostra na figura 1, que se
encontra mais dispersa. A NPGA (imagem A) apesar de aglomerada, mostra formatos
mais esféricos e menores comparados a NPGX (imagem B). As imagens obtidas por
MEV, mostram que as NPGA (imagem C) possuem uma forma esférica muito pequena,
uniformes, com um aspecto poroso, porém encontram-se aglomeradas devido o
reticulante utilizado, o TPF, que é um agente floculante, já as NPGX (imagem D)
apresentam um formato escamoso e de maior tamanho mesmo estando mais dispersa. O
estudo da adsorção foi realizado com tampão fosfato pH 7,01 devido a
solubilidade do VC que em pH ácido não dissolve completamente além de alterar a
coloração. É possível observar na figura 2, que a NPGX assume perfil de
equilíbrio a partir de 20min de contato com a amostra com percentual de 95,28%
atingindo com 70min o percentual de adsorção de 98,22% obtendo pouca variação
até o tempo estipulado (gráfico B), a NPGA assume um percentual de equilíbrio a
partir de 40min com 82,72% obtendo uma variação maior entre os intervalos de
tempo estudados atingindo com 70min de contado um percentual de 94,23% (gráfico
A). Para cinética, o coeficiente de correlação obtido graficamente pelas
equações da figura 2 apresentou valores para NPGA de 0,99381 e para a NPGX
0,99943, que se adequam ao modelo de pseudo-segunda ordem por ter um coeficiente
de correlação mais próximo de 1 demonstrando característica da quimiossorção
como etapa limitante e controlada (SIPAUBA, 2018).
Imagens de microscopia óptica da amostra NPGA (A) e NPGX (B); Imagens de MEV da amostra NPGA (C) e NPGX (D)
Taxa de Adsorção em função do tempo de contato para amostra NPGA (A) e NPGX (B) e Equações da Cinética de Adsorção.
Conclusões
Os resultados obtidos do estudo mostram que a produção de nanopartículas foi
realizada de forma satisfatória, onde através das imagens da microscopia óptica e
pelo MEV as amostras apresentaram características morfológicas que corroboram com
os testes de adsorção. A cinética, aponta que a NPGX mostrou um melhor desempenho
de adsorção atingindo uma taxa de adsorção de 98,22% em 70min. Os resultados
mostram o potencial de ambas as gomas para tratamento de água dando destaque a
NPGX com melhor desempenho na adsorção do corante.
Agradecimentos
Ao LAPONAT pela bolsa voluntária de iniciação cientifica, a Central Analítica da
UFC pelas análises de MEV e ao LABODOPAR da UECE pela microscopia óptica.
Referências
ABIT, Associação Brasileira de Indústria Têxtil e de Confecções (2012). Disponível em: < http://abit-files.abit.org.br/site/publicacoes/cartilha.pdf >. Acesso em: 29 jun. 2022.
ALMEIDA, J. L. I. O. Avaliação do potencial de carboximetilquitosana como agente Bioadsorvente de íons Cd+2: Parâmetros cinéticos e de equilíbrio. 2018. 54 f. Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade Estadual do Ceara, Centro de Ciências e Tecnologia, Graduação em Química, Fortaleza,2018.
GOMES, J. N. Estudo de adsorção de corante por meio do carvão ativado de osso de boi. Trabalho de Conclusão do Curso de Licenciatura Plena em Química, Instituto Federal de Goiás, Campus Anápolis, 2015. 38f.
KOBASHIGAVA, R S. Síntese e caracterização de nanopartículas de quitosana para adsorção de metais pesados. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação – Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) – Universidade Estadual Paulista. “Júlio de Mesquita Filho”. Faculdade de Ciências Farmacêuticas. Área Bioprocesso e Biotecnologia. Araraquara: [S.n.], 2021. 67 f. : il.
LUVIELMO, M. de M.; SCAMPARINI, A., R., P.; Goma xantana: produção, recuperação, propriedades e aplicação. Estudos tecnológicos, v.5, n.1, p.50-67, 2009.
NASCIMENTO, R. F.; LIMA, A. C. A.; VIDAL, C. B.; RAULINO, G. S. C.; Aspectos teóricos e aplicações ambientais - 2. ed. - Fortaleza: Imprensa Universitária, 2020. 4749 Kb : il. color ; PDF (Estudos da Pós-Graduação).
SIPAUBA, M. S. Bioadsorção de cu(II) por nanopartículas polissacarídicas de quitosana e goma arábica. 2011. 42f. Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade Estadual do Ceara, Centro de Ciências e Tecnologia, Graduação em Química, Fortaleza,2018.
