Pesquisa
Adsorção de metais pesados em resíduos de laranja modificados quimicamente
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: João Valdir Tadioto Miranda De Souza
Orientador: Douglas Cardoso Dragunski
Defendido em: 14/03/2011
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Resumo
Um dos problemas mais sérios que afetam o meio ambiente é a poluição química promovida pelos metais pesados decorrentes dos despejos industriais. Apesar de muitos metais serem essenciais à saúde humana, muitos deles tornam-se tóxicos, tanto aos seres humanos, quanto à fauna e flora, quando ingeridos. Portanto, há uma necessidade de retirar ou não introduzir estes poluentes no meio ambiente. Por essas razões, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de adsorção de metais como cromo, chumbo e cobre em resíduos de laranja, tais como: casca, bagaço e casca com bagaço na forma in natura, e quimicamente modificada. As modificações foram realizadas utilizando NaOH e NaOH/ácido cítrico. Para a adsorção de cromo foi avalida apenas adsorção com NaOH. Estas reações químicas visam à introdução de grupos carboxilatos na estrutura da biomassa, sendo confirmada por meio de espectroscopia de infravermelho. Também foram realizados ensaios em sistemas de batelada, separadamente contendo: cromo, chumbo e cobre, sendo as concentrações determinadas por espectrofotômetro de absorção atômica com chama. Analisou-se a adsorção em função do pH, tempo de contato, concentração dos metais, capacidade de dessorção e fatores termodinâmicos. As modificações químicas foram confirmadas por espectroscopia infravermelho pelo surgimento de um pico em 1730cm-1, o qual se refere aos grupos carboxilatos. O tempo necessário para todos os sistemas de adsorção atingir o equilíbrio foi 500 minutos, aproximadamente, e a cinética seguiu um comportamento descrito pela equação de pseudo-segunda ordem para os três metais. Avaliaram-se a adsorção em relação aos modelos de Langmuir e Freundlich, sendo o modelo de Freundlich aplicado para o sistema de adsorção de cromo e os dois modelos, Langmuir e Freundlich, aplicáveis para os sistemas de chumbo e cobre. Foi observado que para cromo a capacidade máxima de adsorção foi 75,64mg.g-1 para a casca modificada com NaOH, porém, para adsorção de Chumbo e Cobre, foram encontrados os melhores valores para a casca modificada com NaOH/Ác. Cítrico, respectivamente iguais à 84,53 mg.g-1 e 39,29 mg.g-1. Além de promover uma variação na capacidade de adsorção, os sistemas também apresentaram maior espontaneidade, que pode ser observado através dos valores negativos de energia de Gibbs. Sendo assim, pode-se considerar que este tipo de resíduo poderá ser utilizado para auxiliar na retirada destes metais de efluentes, promovendo uma melhoria da qualidade ambiental.
Palavras-chave
adsorção, metais pesados, modificação química, resíduos de laranja
Abstract
One of the most serious problems affecting the environment is the chemical pollution promoted by heavy metals resulting from industrial effluents. Although many metals are essential to human health, many of them become toxic to humans, fauna and flora when ingested. So, there is a need to withdraw or not to introduce those pollutants into the environment. For these reasons, the objective of this work was to evaluate the adsorption capacity of metals such as chromium, lead and copper residues in orange, such as: bark, mulch, bark and containing mulch in in natura form, and modified chemically. The modifications were carried out using NaOH and NaOH / citric acid. For the adsorption of chromium, was evaluated the only by NaOH modification. These chemical reactions aimed at introducing carboxylate groups in the structure of biomass, which were confirmed through infrared spectroscopy. Experiments were accomplished in batch systems, separately containing: chromium, lead and copper concentrations whase determination by carried out infrared spectroscopy. We analyzed the adsorption as a function of pH, contact time, concentration of metals, desorption capacity and thermodynamic factors. The changes were observed in the infrared by the emergence of a peak at 1730cm-1, which refers to carboxylate groups. The required time for all systems reach equilibrium adsorption was 500 minutes or so, and the kinetic followed a behavior described by equation of pseudo-second order for the three metals. It was evaluated in relation to the adsorption models of Langmuir and Freundlich model being applied to the Freundlich adsorption system of chromium and the two models, Langmuir and Freundlich, applicable to the systems of lead and copper. It was observed that for chromium the maximum adsorption capacity was 75.64 mg.g-1 for the bark modified with NaOH, however, for adsorption of lead and copper, were found the best values for the bark modified with NaOH / AC. Citric acid, respectively, equal to 84.53 and 39.29 mg.g-1. In addition to promoting a change in adsorption capacity, the systems also had more spontaneity, which can be observed through the negative values of Gibbs energy. Thus, it can be considered that this type of waste could be used to assist in removing these metals from wastewater, providing a better environmental quality.
Keywords
adsorption, heavy metals, modified chemically, orange waste