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Utilização de carvão ativado e nanopartículas de magnetita na adsorção do corante reativo azul BF-5g

Resumo: A remoção de corantes têxteis merece grande atenção devido aos seus efeitos sobre o meio ambiente e a saúde humana. Pelo menos 20% dos corantes utilizados nas indústrias têxteis penetram no ambiente através dos efluentes industriais. Esta poluição dos corpos d’água por corantes afeta os ciclos biológicos e os processos fotossintéticos. Desta forma, a adsorção com carvões ativados se destaca por sua versatilidade, alta eficiência e baixos custos de operação. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo do mecanismo de adsorção do corante comercial reativo azul BF – 5G em carvão ativado de osso de boi, puro e magnetizado com magnetita, em batelada, e em colunas de leito fixo apenas com o carvão puro. Os adsorventes foram caracterizados pela determinação do ponto de carga zero (PCZ), adsorção e dessorção de N2, espectroscopia no infravermelho, método de Boehm, difração de raios – x, magnetometria e microscopia eletrônica de transmissão e de varredura. Para o carvão ativado de osso de boi, o PCZ foi de 8,04, confirmado pelo método de Boehm que quantificou 1,4meq.g-1 de grupos básicos. A adsorção de N2 mostrou a predominância de mesoporos. O espectro no infravermelho apresentou bandas atribuídas principalmente à estrutura da hidroxiapatita. Já para as nanopartículas de magnetita sintetizadas, foi calculado o tamanho médio das partículas, utilizando a equação de Scherrer, a partir do difratograma de raios – x. O valor encontrado foi próximo a 18 nm. Pela curva de magnetização, concluiu-se que o material apresenta características superparamagnéticas. O tempo de equilíbrio para os ensaios de adsorção foi de aproximadamente 8 horas, e o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. As isotermas de adsorção foram ajustadas e o melhor modelo para os ensaios em batelada, tanto para o carvão puro como para o carvão magnetizado foi o de Langmuir. O carvão puro apresentou uma quantidade máxima adsorvida de 192,31 mg.g-1 e o carvão magnetizado 93,81 mg.g-1, à 50 ºC. O processo se mostrou endotérmico, com maximização da adsorção com o aumento da temperatura. O processo em leito fixo se mostrou mais eficiente com a vazão ajustada para 2 mL.min-1 e só foi possível ser ajustado pelo modelo linear de Freundlich. Uma avaliação final foi feita, em que se caracterizou o efluente antes e depois do processo de adsorção com o objetivo de descarte de acordo com a legislação vigente. Os parâmetros analisados se encontraram dentro dos valores máximos permitidos, exceto pela DQO.

Introdução: O setor têxtil apresenta grande importância no cenário mundial. O Brasil tem em torno de 30 mil empresas instaladas por todo o território nacional, além de ser o quarto maior parque produtivo de confecção do mundo e o quinto maior produtor têxtil. Este setor tem se destacado na geração de empregos e faturamento, perdendo apenas para alimentação e bebidas, dentre as indústrias de transformação. No ano de 2014 o faturamento chegou a US$ 53 bilhões e empregou mais de 1,7 milhão de trabalhadores. Os resultados promissores fazem com que haja cada vez mais investimentos no setor têxtil, com o objetivo de atingir um desenvolvimento e um faturamento adequados para competir no mercado externo (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA TÊXTIL – ABIT, 2014). De acordo com o Relatório de Conjuntura de Recursos Hídricos no Brasil, lançado pela Agência Nacional das Águas no ano de 2013, os maiores setores consumidores de água doce correspondem à agricultura (72%), à dessedentação animal (11%), ao abastecimento urbano (9%) e ao uso industrial (7%), sendo o setor têxtil responsável por 15% do consumo pelas indústrias (TUNDISI et al., 2006). O crescente desenvolvimento das indústrias têxteis resulta na geração de grandes quantidades de resíduos potencialmente tóxicos nos cursos d’água, representando grave ameaça ao meio ambiente e ao homem (SHANNON et al., 2008). Neste contexto, a remoção de corantes têxteis merece específica atenção devido aos seus efeitos sobre o meio ambiente e a saúde humana, pois pelo menos 20% dos corantes utilizados nas indústrias têxteis não são fixados na fibra durante a etapa de tingimento, podendo atingir o ambiente através dos efluentes industriais (SAQUIB e MUNEER, 2002). Essa poluição dos corpos d’água por corantes afeta os ciclos biológicos, inclusive os processos fotossintéticos, pois a presença de corantes no meio aquático diminui a penetração da radiação solar, diminuindo a quantidade de O2 disponível, interferindo na atividade microbiológica do meio. Além do elevado potencial de impacto ambiental, os riscos à saúde humana variam em função da forma e do tempo de exposição ao corante, o que pode causar dermatites e problemas respiratórios e, em casos de intoxicação crônica, podem ter efeitos carcinogênicos e mutanogênicos (SILVA FILHO et al., 2008). O tratamento biológico nem sempre apresenta uma solução completa para este tipo de efluente devido à baixa biodegradabilidade de grande parte dos corantes, e estudos comprovam a resistência dos mesmos a tais processos. Além disso, a ação de microorganismos pode produzir substâncias intermediárias mais poluentes que o efluente inicial (SILVA FILHO et al., 2008), o que leva à necessidade da utilização de processos integrados que envolvam combinações entre tratamentos biológicos, físicos e químicos (AMORIM et al., 2009). Técnicas como adsorção em carvão ativado (ÓRFÃO et al., 2006), processos oxidativos avançados (ARSLAN et al., 2000; GALINDO et al., 2001), filtragem por membranas(BOWEN e MOHAMMAD, 1998), coagulação/floculação (LEE et al., 2006), dentre outros, tem sido utilizadas como via de remoção de corantes e de outros compostos químicos existentes no efluente. Desta forma, a adsorção com carvões ativados se destaca por sua versatilidade e alta eficiência, e encontra grande aplicação industrial, pois associa baixo custo e elevadas taxas de remoção, mesmo em efluentes muito diluídos. Além disso, em alguns casos possibilita a recuperação do corante sem perda de sua identidade química por ser um método não destrutivo (SOARES, 2003). Muitos materiais utilizados como matéria prima de carvões ativadossão obtidos de rejeitos industriais, como é o caso do carvão ativado de osso bovino, tradicionalmente utilizado na remoção de cor na indústria do açúcar (CHOY e McKAY, 2005). De acordo com Almeida,C.A.P. et al.(2009), o carvão ativado pode ser modificado a partir de uma mistura com partículas magnéticas, que podem atuar como adsorventes de contaminantes aquosos ou gasosos e, após a adsorção, são separadas por um processo magnético simples (GONÇALVES et al., 2015). Tal mistura tem sido estudada devido ao grande potencial de utilização nas áreas industrial e ambiental. Ante o exposto, o objetivo desta dissertação é realizar um estudo do mecanismo de adsorção de corantes em carvão ativado de osso de boi, e em carvão modificado com nanopartículas de magnetita. O adsorvato escolhido foi o corante comercial Reativo Azul 5G, utilizado em grande escala em processos industriais no tingimento de tecidos do tipo jeans.

Autora: Noemi Hernández de Melo.

Leia o estudo completo: utilizacao-de-carvao-ativado-e-nanoparticulas-de-magnetita-na-adsorcao-do-corante-reativo-azul-bf-5g