ADSORÇÃO DO CORANTE VERMELHO REMAZOL UTILIZANDO CARVÃO ATIVADO OBTIDO A PARTIR DA CASCA DE AMENDOIM: ESTUDO CINÉTICO E DE EQUILÍBRIO.

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1 ADSORÇÃO DO CORANTE VERMELHO REMAZOL UTILIZANDO CARVÃO ATIVADO OBTIDO A PARTIR DA CASCA DE AMENDOIM: ESTUDO CINÉTICO E DE EQUILÍBRIO. N. F. Campos 1 ; B. G. Ribiro ; B. C. N. Rosa 3 ; M. P. M. Lima 4 ; D. C. Napolão 5 ; M. M. M. B. Duart 6 Dpartamnto d Engnharia Química Univrsidad Fdral d Prnambuco Avnida Artur d Sá CEP: Rcif-PE Brasil Tlfon: (81) Fax: (81) nataliafrriracamp@hotmail.com; batrizgaldinoribiro@gmail.com; 3 bnascimnto1997@hotmail.com; 4 manolapaschoal@gmail.com; 5 danicarlan@gmail.com; 6 mmmbduart@gmail.com RESUMO: A casca d amndoim, subproduto da agricultura, abundant no Brasil foi utilizada como adsorvnt para a rmoção do corant têxtil Vrmlho Rmazol. A capacidad d adsorção foi tstada para a casca d amndoim (CA) para o carvão ativado com H 3PO 4 (CP). Foi dtrminado o ph PCZ ralizados studos cinético quilíbrio d adsorção. O ph PCZ obtido foi m torno d 7,, o qu favorc a adsorção d corant aniônico. O modlo d psudosgunda ordm foi o qu mlhor s ajustou para ambos adsorvnts. Para o CA o modlo d Frundlich foi o qu mlhor rprsntou os dados xprimntais, nquanto para o CP foi o d Langmuir, com q max d 17 ± mg.g -1 para o CA d 11,6 ±,7 mg.g -1 para o CP. Embora os valors q max stjam d acordo com a litratura para adsorvnts obtidos d biomassa, a ativação utilizada não agrgou valor ao matrial prparado. PALAVRAS-CHAVE: corant vrmlho rmazol; carvão ativado; casca d amndoim; quilíbrio; cinética. ABSTRACT: Panut shll, a by-product of agricultur, abundant in Brazil was usd as adsorbnt for th rmoval of Rmazol Rd txtil dy. Adsorption capacity was tstd for panut shll (PS) and H 3PO 4 activatd carbon (AC). Th ph PZC was dtrmind and kintic studis and adsorption quilibrium wr prformd. Th ph PZC obtaind was around 7., which favors th adsorption of anionic dy. Th psudo-scond ordr modl was th bst fit for both adsorbnts. For th PS, th Frundlich modl was th on that bst rprsntd th xprimntal data, whil for th AC it was th Langmuir, with q max of 17 ± mg.g -1 for th PS and 11.6 ±.7 mg.g -1 to th AC. Although th valus q max ar in agrmnt with th litratur for adsorbnts obtaind from biomass, th activation usd was not worth whn considring th prpard matrial. KEYWORDS: Rmazol rd dy; Activatd carbon; Panut shll; Equilibrium; Kintics. 1. INTRODUÇÃO Com o aumnto do aplo comrcial da divrsidad stética dos matriais, o uso d corants tm aumntado diariamnt. Sintéticos ou naturais, ls são aplicados m grand scala dsd a indústria têxtil até a alimntícia. Os corants são compostos orgânicos qu tm como finalidad insrir coloração a um dtrminado objto. Na indústria têxtil os corants adrm às fibras ragm ou não com o matrial, durant o procsso d tingimnto (Santos t al., 13).

2 D forma gral, corants podm aftar a atividad fotossintética aquática dvido à prsnça d mtais compostos aromáticos, sr prjudiciais à saúd humana a microbiota aquática tndo fitos carcinogênicos, mutagênicos ou tratogênicos. Sndo assim, dvm sr rmovidos dos flunts ants do dscart m corpos hídricos (Mnds t al., 15; Yagub t al., 14). Existm vários métodos para rmoção da cor d águas rsiduais, como sparação por mmbrana, coagulação floculação, oxidação osmos rvrsa qu possum boa ficiência, mas aprsntam limitaçõs como xcsso d quantidad d produtos, formação d lodo gração d subprodutos mais tóxicos (Aljbor t al., 17). A técnica d adsorção vm s dstacando por sr um procsso rápido, d simpls xcução, aprsnta uma boa rlação custo-ficácia (Aljbor t al., 17). O carvão ativado d origm minral é um dos adsorvnts mais utilizados por possui poros d divrsos tamanhos alta ára suprficial. No ntanto, su uso m larga scala acabada dmandando um alto custo, o qu fz aumntar o intrss pla fabricação d carvão ativado a partir d biomassas (Manrung t al., 15). Divrsas biomassas vêm sndo studadas com prcursora para obtnção d adsorvnts como: casca d laranja (Frnandz t al, 14) banana (Munagapati t al, 18), smnts d palmiras (Kuppirddy t al, 13), cascas d ovos (Guo t al, 17). A utilização d carvão ativado oriundo d rsíduos agroindustriais pod contribuir para a sustntabilidad ambintal ofrcr bnfícios para futuras aplicaçõs comrciais, uma vz qu são produzidos através d biomatriais qu aprsntam baixa toxicidad alta dmanda (Aljbor t al., 17). Dntr os rsíduos qu podm sr utilizados para produção d adsorvnt dstaca-s a casca d amndoim, qu possum componnts como clulos, hmiclulos lignina. Esss componnts contêm divrsos grupos funcionais intrssants à adsorção (Zhao t al., 17). A casca d amndoim vm sndo usada como adsorvnt para rmoção d mtais psados d corants m soluçõs, sndo avaliado como adsorvnt promissor para tratamnto d flunts, principalmnt d indústria têxtil (Song t al., 11). O objtivo dst trabalho foi avaliar o dsmpnho da casca d amndoim do carvão ativado prparado a partir da casca d amndoim como adsorvnts na rmoção do corant Vrmlho Rmazol (VR).. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.1 Prparação quantificação do corant Uma solução stoqu d 1 mg.l -1 do corant foi prparada a partir do su sal, as soluçõs d trabalho foram obtidas a partir d diluiçõs dsta. As amostras foram quantificadas ants após cada xprimnto, com auxílio d um Espctrofotômtro UV-Visívl (Thrmoscintific), no comprimnto d onda d máxima absorbância caractrístico do corant (λ = 515 nm), m curva analítica na faixa d a 1 mg.l -1.. Prparação dos adsorvnts As cascas d amndoim foram trituradas, lavadas com água dstilada scas m stufa a 1ºC, foram classificadas m uma séri d pniras d Tylr m granulomtrias d,15-,1 mm, sndo dnominado d CA. Uma fração da CA foi ativada quimicamnt utilizando ácido fosfórico (H 3PO 4 85%, marca Vtc). A mistura da casca triturada com o H 3PO 4 foi na proporção d 1:1 (m/v) homognizada manualmnt por aproximadamnt 3 minutos m tmpratura d 5 ± C. A mistura foi submtida à rampa d aqucimnto d 3 minutos à 1ºC, 1 hora à ºC 1 hora à 35ºC. Após atingir a tmpratura d 5 ± C, o carvão obtido foi lavado com solução d bicarbonato d sódio 1% (NaHCO 3, marca Fmaia, 1% d purza) para rmoção do ácido rsidual até qu o filtrado atingiss ph 6,. Em sguida foi lavado com água dstilada para rmoção d rsíduos d matérias orgânicas. O carvão ativado (CP) foi sco m stufa à 1 C por 4 horas também foi classificado m uma séri d pniras d Tylr na granulomtria d,15-,1 mm..3 Ponto d carga zro O valor do ph no ponto d carga zro (ph pcz) dos matriais studados foram stimados através da mdida do ph da solução ants após

3 contato com os sólidos. Nos nsaios foram utilizados,1 g do matrial para 5 ml d água com ph d a 1. O ph das soluçõs foram ajustados m um phmtro (Quimis, Q4AS) com HCl (,1 mol.l -1 ) ou NaOH (,1 mol.l -1 ). As soluçõs prmancram sob agitação d 3 rpm por 4 horas dpois foram filtradas para qu o ph foss mdido. O gráfico ΔpH (ph final - ph inicial) vrsus ph inicial foi construído, o valor do ph pcz foi stimado através dst gráfico (Nascimnto t al., 14)..4 Estudo cinético Após dfinição das condiçõs opracionais com bas m trabalhos antriors foi ralizado o studo cinético m banho finito. Os adsorvnts (,1 g) ficaram m contato com 5 ml da solução d 75 mg.l -1 do corant Vrmlho Rmazol, sob agitação constant d 3 rpm, nos tmpos d 5, 15, 3, 45, 6, 9, 1, 18 4 min. Após cada intrvalo d tmpo, as soluçõs foram filtradas lvadas ao spctrofotômtro para a dtrminação da concntração final. O cálculo da quantidad d contaminant adsorvida foi obtido a partir da Equação 1: C C V q ( ) f (1) S Em qu, q é a capacidad adsortiva m mg d adsorvato d g d adsorvnt (mg.g -1 ); C o C f é a concntração inicial final do corant (mg.l -1 ); V é o volum da solução S é a massa d adsorvnt (g). Para avaliar o comportamnto cinético foram utilizados os modlos d psudo-primira ordm (Equação ) psudo-sgunda ordm (Equação 3): dqt k 1 q qt () dt dqt k q qt (3) dt sndo, q q t as capacidads adsortivas (mg.g -1 ) no quilíbrio no tmpo t, o tmpo (min), rspctivamnt. k 1 é a constant d vlocidad d adsorção d psudo-primira ordm (min -1 ) k é a constant d vlocidad d adsorção d psudosgunda ordm (g.mg -1.min -1 )..5 Estudo do Equilíbrio O studo do quilíbrio foi ralizado no tmpo dfinido a partir do studo cinético. Utilizou-s,1 g do adsorvnt para 5 ml d solução do corant VR nas concntraçõs, 5, 7, 8, mg.l -1, sob agitação constant d 3 rpm. Após intrvalo d tmpo, as amostras foram filtradas quantificadas. Os modlos d quilíbrio d Langmuir (Equação 4) Frundlich (Equação 5), foram ajustados aos dados xprimntais obtidos. q q qmax klc 1 k C F L 1 n (4) k C (5) Em qu, C é a concntração do corant no quilíbrio (g.l -1 ); q max é a capacidad máxima adsortiva (mg.g -1 ); k L é a constant d Langmuir (L.g -1 ), o qual é um coficint qu rlaciona a afinidad ntr o adsorvato o adsorvnt. k F é a constant indicativa da xtnsão da adsorção ((mg.g -1 ).(mg.l -1 ) -1/n ) n é o fator d htrognidad. Tanto os modlos cinéticos como os d quilíbrio d adsorção foram avaliados quanto a prcisão utilizando o Tst F para um nívl d 95% d confiança, sgundo dscrito por (Montgomry, 1). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Ponto d carga zro O ponto d carga zro (ph PCZ), indica o valor do ph no qual a suprfíci do matrial é nutra (Fritas t al., 15). Quando o ph da solução é mnor qu o ponto d carga zro prdominam na suprfíci do adsorvnt cargas létricas positivas, dixando-a com maior capacidad d adsorção para ânions (Dolin t al., 13). Como pod sr obsrvado na Figura 1 o ph PCZ é igual a 6,9 para o CA d 7, para o CP, m soluçõs com ph da solução infrior a st valor há um favorcimnto a adsorção do corant VR qu é aniônico. Sndo assim, a solução d

4 trabalho foi ajustada para ph com bas m Nascimnto t al. (14). ph ph inicial Casca d amndoim Carvão ativado Figura 1. Gráfico do ponto d carga zro. O valor d ph PCZ obtido corrobora com o obsrvado por Brgum t al. (14) qu obtv um ph ZPC d 6,7 para CA. 3. Cinética d Adsorção Modlos cinéticos são utilizados d forma a dtrminar o mcanismo controlador do procsso d adsorção. Sndo os modlos mprgados com maior frquência os d psudo-primira ordm psudo-sgunda ordm (Da Rocha t al., 1). Os valors xprimntais os ajusts dos modlos cinéticos d psudo-primira ordm, psudo-sgunda ordm para a adsorção do VR para o CA o CP stão aprsntados na Figura Dados xprimntais Psudo-primira ordm Psudo-sgunda ordm Tmpo (min) A Dados xprimntais Psudo-primira ordm Psudo-sgunda ordm Tmpo (min) Figura. Evolução cinética da adsorção do VR. A) CA B) CP. É possívl prcbr qu a cinética foi rápida ao longo dos primiros 5 minutos, tmpo no qual havia mais sítios d adsorção disponívis,, atingiu o quilíbrio após 9 minutos quando a adsorção s tornou mais lnta dvido a baixa disponibilidad d sítios ativos. Através do comportamnto das cinéticas d adsorção d psudo-primira psudo-sgunda ordm pod-s prcbr qu não houv grand difrnça no ajust aos dados xprimntais, o qu também foi constatado plo Tst F. O valor d F calculado foi infrior ao F tablado d 3,18, não xistindo difrnça significativa a um nívl d 95% d confiança ntr o ajust dos dois modlos. Os parâmtros calculados para os modlos cinéticos stão aprsntados na Tabla 1. Embora as capacidads adsortivas obtidas plos modlos tnham sido próximas aos valors xprimntais, o modlo psudo-sgunda ordm aprsntou mnor variância S R, sndo ss prfrívl para dscrvr o procsso. Rsultados smlhants foram obtidos por Zhong t al. (1) na rmoção do corant Azul brilhant d rmazol R por Zhang t al. (13) quando avaliaram a adsorção do corant Crystal Violt. B

5 Tabla 1. Parâmtros dos modlos psudo-primira ordm (PPO) psudo-sgunda ordm (PPS) ajustados aos dados xprimntais da adsorção do VR m CA CP. Parâmtro CA CP PPO PPS PPO PPS q (mg.ml -1 ) 18,1 ±,6 14, ±,3 13,6 ±, 14, ±,3 k1 (min -1 ),4 ±, -,8 ±,4 - k (g.mg -1.min -1 ) -,4 ±,1 -,4 ±,1 r,916,978,977,978 SR 3,74 18,6 3,48 3,9 3.3 Estudo d Equilíbrio d Adsorção Os dados obtidos para o studo do quilíbrio ralizados no tmpo d 9 minutos stão aprsntados na Figura Dados xprimntais Modlo d Langmuir Modlo d Frundlich C (mg.l -1 ) Dados xprimntais Modlo d Langmuir Modlo d Frundlich C (mg.l -1 ) Figura 3. Equilíbrio d adsorção. A) CA B) CP. A B Na Tabla pod-s obsrvar qu os valors d R L para o studo d adsorção d Langmuir foi favorávl mostrando-s no intrvalo < R L < 1, para os adsorvnts studados. Sndo rprsntada pla Equação 6: R L 1 1 C K o L (6) m qu R L é o fator d sparação. O valor d R L indica o tipo d isotrma d Langmuir para sr dsfavorávl (R L > 1), linar (R L = 1), favorávl ( < R L < 1) ou irrvrsívl (R L = ). Para o modlo d Frundlich foi constatado qu os valors d n foram supriors a 1, indicando qu a adsorção é favorávl nos dois casos, ratificando o obtido plo valor d R L. O valor d F calculado foi infrior ao F tablado (5,5) para ambos os matriais, não xistido assim difrnça significativa a um nívl d 95% para os ajusts dos dois modlos. No ntanto, o modlo d Frundlich aprsntou mnor rsíduo para CA, nquanto qu o modlo d Langmuir mlhor s ajustou aos dados xprimntais do CP. Rsultados similars foram obsrvados por Sulak Yatmaz (1) na adsorção do corant RV m carvão ativado d farlo d trigo, obtndo mlhor ajust ao modlo d Langmuir. Zhang Ou (13) também obtivram rsultados smmlhants para a adsorção do corant Cristal Violta utilizando carvão ativado com H SO 4 5% Na CO 3 1%. Os parâmtros dos modlos avaliados stão aprsntados na Tabla.

6 Tabla. Parâmtros dos modlos d Langmuir Frundlich ajustados aos dados xprimntais da adsorção do corantvrmlho Rmazol m casca carvão ativado d amndoim. Parâmtro CA CP Langmuir Frundlich Langmuir Frundlich q max (mg.l -1 ) 17 ± - 11,6 ±,7 - k L (L. g -1 ),15 ±,7 -,5 ±,1 - k F (mg.g 1 ).(g.l 1 ) 1/n - 5,7 ±,6 -,1 ±,5 n - 4,1 ±,5 -,8 ±,5 r,939,98,984,963 S R 11,5 3,31 1,73,533 R L,93 -,76-4. CONCLUSÃO A casca d amndoim aprsntou a capacidad máxima adsortiva maior qu o carvão ativado com ácido fosfórico para o corant VR, no ntanto os valors foram próximos dmonstrando qu ambos aprsntaram ficiência. Val rssaltar qu o uso da casca d amndoim é mais atrant por não prcisar d tapas adicionais na sua prparação. 5. AGRADECIMENTOS Ao NUQAAPE/FACEPE à FADE-UFPE. 6. REFERÊNCIAS ALJEBOREE, A. M.; ALSHIRIFI, A. N.; ALKAIM, A. F. Arab. J. Chm., v. 1, p. S3381- S3393, 17. BERGUM, H. A.; ISLAM, M. A.; MUSLIM, T. Bangladsh Pharmac. J., v. 17, p , 14. CORONA-RIVERA, M. A.; OVANDO-MEDINA, V. M.; BERNAL-JACOME, L. A. Colloid Polym. Sci., v. 95, p. 7-36, 16. DA ROCHA, O. R. S.; NASCIMENTO, G. E.; CAMPOS, N. F.; DA SILVA, V. L.; DUARTE, M. M. M. B. Quim. Nova, v. 35, p , 1. DEOLIN, M. H. S.; FAGNANI, H. M. C.; ARROYO, P. A.; BARROS, M. A. S. D. Encontro Intrnacional d Produção Cintífica, 13. FERNANDEZ, M. E.; NUNELL, G. V.; BONELLI, P. R. CUKIERMAN, A. L. Ind. Crop. Prod., v. 6, p , 14. FREITAS, F. B. A.; CÂMARA, M. Y. F.; MARTINS, D. F. F. Bluchr Chmistry Procdings, v. 3, 15. GUO, Z.; LI, J.; GUO Z.; GUO, Q.; ZHU, B. Environ. Sci. Pollut. R., v. 4, p , 17. HALL, K.R., EAGLETON, L.C., ACRIVOS, A., VERMEULEN, T. J. Ind. Eng. Chm. Fundam., v. 5, p. 1-3, KUPPIREDDY, S. K. R.; RASHID, K.; SHOAIBI, A. A.; SRINISAKANNAN, C. Chm. Eng. Commun., v. 1, p , 14. MANEERUNG, T.; LIEW, J.; DAI, Y.; KAWI, S.; CHONG, C.; WANG C. H. Biorsourc Tchnol., v., p , 15. MENDES, C. R.; DILARRI, G.; PELEGINI, R. G. Rvista Matéria, v., p , 15. MONTGOMERY, D. C. Introdução ao control statístico da qualidad. s.l.: LTC, 1. MUNAGAPATI, V. S.; YARRAMUTHI, V.; KIM, Y.; LEE, K. M.; KIM, D. S. Ecotox. Environ. Saf., v. 148, p , 18. NASCIMENTO, G. E.; DUARTE, M. M. M. B.; CAMPOS, N. F.; DA ROCHA, O. R. S.; DA SILVA, V. L. Environ. Tchnol., v. 35, p , 14.

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