Estudo da adsorção do verde malaquita em resíduo da semente de acerola (Malpighia emarginata)

Autores

Rocha, L.P. (IFPB - CAMPINA GRANDE) ; Sousa, D.A. (IFPB - CAMPINA GRANDE) ; Cunha, B.V. (IFPB - CAMPINA GRANDE) ; Rocha, C.O. (IFPB - CAMPINA GRANDE) ; Gadelha, A.J.F. (IFPB - CAMPINA GRANDE)

Resumo

Este trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de adsorção do corante verde malaquita utilizando como adsorvente o resíduo da semente da acerola (Malpighia emarginata). Para isso, foram realizados ensaios em banho finito, a fim de se investigar a cinética e o equilíbrio de adsorção. Verificou-se que, no estudo cinético, ao se utilizar pH = 7,0, massa de adsorvente = 1,5 g e velocidade de agitação = 40 rpm obteve-se uma remoção superior a 90,00% da concentração inicial do corante após 180 s de contato. Quanto ao equilíbrio de adsorção a 25°C, os dados experimentais apresentaram um ótimo ajuste ao modelo linearizado de Freundlich, obtendo-se um R^2 = 0,9930, quando se utilizou 0,2 g de adsorvente. Dos dados apresentados verifica-se um elevado potencial adsortivo do material.

Palavras chaves

semente de acerola; adsorção; efluentes

Introdução

Muitos processos industriais utilizam diferentes corantes químicos sintéticos para agregar cor ao seu produto final. A maioria das soluções contendo corantes usadas para esse fim são descartadas como efluentes. Corantes sintéticos usados no tingimento de couro e de tecidos, nas indústrias de papel, impressão, farmacêutica e cosméticos são contaminantes significativos de corpos hídricos. Estima-se que 17-20% da poluição industrial da água seja devida à presença de corantes têxteis (KANT, 2012). Conforme Honorato et al. (2015) “estima-se que aproximadamente 20 ton/ano de corantes são consumidos pela indústria têxtil, dos quais cerca de 20% são descartados como efluentes”. Atualmente, mais de 10.000 corantes comerciais estão disponíveis com uma produção estimada de 106 toneladas por ano (Bulgariu et al., 2019). No entanto, uma quantidade considerável (> 15%) se perde devido ao processo de tingimento que posteriormente é despejado como efluente, representando uma grande ameaça aos seres vivos e ao meio ambiente (Dutta et al., 2014). Conforme relatam Murthy et al. (2019), esses produtos coloridos são apontados como causadores de muitos problemas de saúde, como dermatite, eczema e alguns distúrbios vaso-circulatórios. Sendo, alguns deles, reconhecidamente genotóxicos, carcinogênicos e mutagênicos. Quando esses efluentes são descartados inadequadamente em corpos hídricos, a cor desses compostos impede a penetração da luz, retarda a atividade fotossintética, inibe o crescimento da biota do meio e também têm uma tendência a formar quelatos com íons metálicos, os quais promovem microtoxicidade a peixes e outros organismos (ZHANG, et al., 2015). Segundo Lima (2017), dentre os corantes catiônicos mais utilizados, destaca-se o Verde Malaquita (MG – do inglês – Malaquite Green), também conhecido como verde de anilina ou verde básico 4, nome IUPAC 4-[(4-dimethylaminophenyl)-phenyl- methyl]-N,N-dimethyl-aniline, cuja fórmula molecular na forma de oxalato é C46H50N4 · 2 C2HO4· C2H2O4. O MG se apresenta em estado sólido à temperatura ambiente, em forma cristalina e, além de sua aplicação no setor têxtil, ele também é utilizado na medicina veterinária como fungicida e bactericida. É difícil remover esses corantes de efluentes aquosos usando métodos convencionais de tratamentos devido a sua estabilidade química e a sua estrutura aromática complexa, os quais são resistentes à degradação química, física e/ou biológica. Por tratar-se de um resíduo de frutas, a semente de acerola (Malpighia emarginata) apresenta-se como potencial adsorvente a ser utilizado na remoção da cor de corpos hídricos. Assim este trabalho visa avaliar a eficiência da remoção do verde malaquita de efluente aquoso através do processo de adsorção em banho finito utilizando-se como adsorvente o resíduo da semente de acerola, investigando os aspectos cinéticos e de equilíbrio do processo, já que o uso de adsorventes naturais vem mostrando-se uma boa maneira de descontaminação.

Material e métodos

O adsorvente usado neste trabalho foi o resíduo da semente da acerola (Malpighia emarginata), obtido diretamente a partir de frutos cultivados na cidade de Lagoa Seca-PB. O material foi separado da polpa, lavado em água destilada e seco para, em seguida, ser triturado em moinho de facas. O corante utilizado nos ensaios de adsorção foi o verde malaquita (Marca Neon), do qual foi preparada uma solução estoque com concentração de 500 mg/L, a fim de simular um efluente contendo o adsorvato, sendo que, as demais soluções de trabalho foram obtidas a partir da diluição da solução estoque. A eficiência de adsorção foi avaliada pelo percentual de remoção, dado pela Equação: % Remoção = (C0 – Ct)/Ct x 100. Em que C0 e Ct (mg/L) são as concentrações iniciais do corante (t = 0) e no tempo t, respectivamente. A cinética do processo de adsorção descreve a taxa de adsorção do adsorvente por tempo que, por sua vez, determina o tempo de residência da adsorção. O experimento cinético foi realizado em um agitador magnético sob as condições de temperatura (25°C) e pressão ambientes, utilizando-se 100 mL de solução de corante a uma concentração inicial de 100 mg/L e 1,5 g de adsorvente (semente de acerola), a uma velocidade de agitação constante de 200 rpm, por 10 minutos e pH natural da solução que foi de 5,5. Em diferentes intervalos de tempo pré-estabelecidos foram retiradas alíquotas da solução sobrenadante com o auxílio de pipetas plásticas e, em seguida, filtradas em papel filtro qualitativo. A quantificação da concentração de corante residual, foi medida por espectrofotometria em 617 nm. Nos ensaios de equilíbrio de adsorção busca-se avaliar em concentrações diferentes a quantidade do adsorbato retido no adsorvente. O teste para determinação do equilíbrio de adsorção, foi realizado em erlenmeyers contendo um volume de 50 mL de solução de corante em diferentes concentrações (mg/L), estas sendo: 25, 50, 100, 150, 200 e 300. Utilizando uma massa de adsorvente de 0,2 g para cada erlenmeyer, sob condições de temperatura ambiente (25°C) e pH natural da solução de verde malaquita (5,5). As amostras foram posicionados em uma mesa agitadora orbital sob agitação constante de 100 rpm por 30 minutos. Em seguida, foram retiradas, filtradas uma por vez em papéis de filtro, sendo tomadas alíquotas de aproximadamente 10 mL para a leitura da absorbância no espectrofotômetro a fim de se determinar a concentração residual do corante. A análise de regressão não-linear do modelo utilizado foi realizada utilizando o Microsoft Excel (Microsoft Office 2016, USA), por meio do Método dos Mínimos Quadrados Não-Linear da ferramenta Solver baseado no método de iteração Gradiente Generalizado Reduzido (GRG), disponível no Excel, sendo os dados experimentais ajustados ao modelo matemático linearizado de Freundlich, cuja qualidade dos ajustes dos dados experimentais ao modelo em análise foi feita pelo Coeficiente de Determinação (R^2).

Resultado e discussão

Com relação à cinética de adsorção, apresentada na Figura 1, pode-se observar que a adsorção ocorre rapidamente, e que a partir de 180 segundos não se observa mais variação na concentração do corante ao longo do tempo, o que atesta que foi atingido o equilíbrio de adsorção, ou seja, ocorreu a saturação dos poros do adsorvente. Esse comportamento pode ser atribuído ao fato de haver uma forte interação entre o adsorvente e o adsorbato. Em contraste, Marques e Dotto (2018) ao utilizarem a fibra de piaçava na adsorção do azul de metileno verificaram um aumento apreciável da capacidade de adsorção até 30 minutos, após o período referido, a capacidade deixa de variar significativamente. No que se refere ao equilíbrio de adsorção, foram avaliadas as diferentes capacidades adsortivas do adsorvente em soluções de corante contendo concentrações diferentes do corante. As isotermas desempenham um papel importante na descrição da interação entre adsorvente de adsorbato. Como citado para a determinação do equilíbrio, foram realizados 6 ensaios com volumes de 50 mL de solução e 0,2 g de adsorvente, a uma agitação de 100 rpm por 30 minutos. Os dados experimentais obtidos do equilíbrio foram ajustados para o modelo lineariado de Freundlich, os quais estão expressos graficamente na Figura 2 relacionando o logartimo natural da quantidade de corante adsorvido (ln q) versus logaritmo natural da concentração do corante no equilíbrio (ln Ce). Os dados experimentais mostraram boa concordância com o modelo de isoterma de Freundlich em termos de valores de coeficiente de determinação apresentando R^2 = 0,9930. Verificou-se uma capacidade máxima de adsorção igual a 65,68 mg de corante por grama de adsorvente.

Cinética de Adsorção do verde malaquita em semente de acerola.


Isoterma de Freundlich para a Adsorção de verde malaquita em semente de acerola

Conclusões

Verificou-se que resíduo da semente de acerola apresenta grande potencial para remoção de corantes através do processo de adsorção, mostrando uma eficiência de remoção superior a 95%. A partir da realização de ensaios de cinética e de equilíbrio de adsorção é possível descrever melhor o mecanismo do processo adsortivo. Na cinética de adsorção, verificou-se que o equilíbrio é atingido rapidamente, a partir de 180 s de contato entre os materiais, isso atesta a forte interação entre eles. No que se refere ao estudo do equilíbrio de adsorção verificou-se que o modelo lineariado de Freundlich descreve satisfatoriamente os dados experimentais, o que implica que a adsorção ocorre em sítios heteregêneos, podendo ou não formar múltiplas camadas do adsorbato sobre o adsorvente. Assim, assume-se que os sítios de adsorção são diferentes energeticamente.

Agradecimentos

Ao Campus Campina grande e à PRPIPG do IFPB.

Referências

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