Pesquisa
Adsorção de metais pesados utilizando cascas de eucalipto (Eucalyptus ssp) quimicamente modificada
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Nelton Buzinaro
Orientador: Douglas Cardoso Dragunski
Defendido em: 26/04/2012
Resumo
O constante crescimento populacional promoveu um aumento nas instalações indústrias com a finalidade de suprir as necessidades e a demanda desta população, porém, junto com este desenvolvimento também se tem um aumento na quantidade de efluentes destinado ao meio ambiente. Caso estes efluentes não passem por um tratamento adequado, os mesmos poderão contaminar rios, lagos, nascentes entre outros. Assim, uma das principais preocupações do meio científico é a quantidade exacerbada de metais pesados que estão sendo descartados, sem tratamento prévio, no meio ambiente. Dentre estes metais pode-se destacar o íon Pb2+ e o íon Cu2+, sendo que o primeiro possui alto grau de toxicidade, mesmo em baixas concentrações, já o segundo em altas concentrações pode promover danos à biodiversidade, incluindo a saúde humana. Muitas vezes, a presença desses metais está associada à localização geográfica, seja em água ou solo, onde os mesmos podem ser controlados, desde que se limite ou proíba o uso de produtos agrícolas e a produção de alimentos em solos contaminados. Por essa razão o presente estudo teve como objetivo determinar a capacidade de adsorção de íons Pb2+ e Cu2+ em resíduo de Eucalyptus ssp in natura e modificada quimicamente, onde as modificações foram feitas utilizando hidróxido de sódio (NaOH) e NaOH + ácido cítrico, com estas modificações pretende-se introduzir grupos funcionais que possam auxiliar na adsorção do metal. As alterações químicas foram comprovadas por espectrometria na região do infravermelho, indicando o surgimento de grupos ésteres em 1738 cm-1. Também, foram analisadas as mudanças superficiais avaliando o potencial de carga zero – PCZ e também a caracterização morfológica através da microscopia eletrônica de varredura (MEV), a qual indicou mudanças na morfologia um do resíduo após a modificação química. Foram realizados ensaios utilizando sistema de batelada com presença de íons Pb2+ e Cu2+ em diferentes concentrações, as quais foram determinadas por espectrometria de absorção atômica com chama. Foram analisados adsorção em função do pH, tempo de contato (cinética), concentrações dos metais (isotermas), capacidade de dessorção e parâmetros termodinâmicos. Os resíduos apresentaram melhores comportamentos de adsorções em pH 5 e um comportamento governado pelo modelo de cinética de pseudo-segunda ordem, indicando quimiossorção entre adsorvente e adsorbato. Para a adsorção do íon Cu2+ também se observou um processo cinético influenciando pela difusão intrapartícula, em que após a modificação apresentou dois estágios. Houve uma diferença no tempo de 100 min. na estabilização da adsorção quando se comparam os dois metais, sendo que o íon Cu2+ teve um tempo menor 400 min. Constatou-se que o íon Pb2+ apresentou maior adsorção (46,43 mg g-1) quando comparado com o íon Cu2+ (25,64 mg g-1), isto pode ser explicado mediante a maior eletronegatividade e maior raio iônico do chumbo, promovendo uma maior adsorção do mesmo. Os estudos relacionados aos íons Pb2+ e Cu2+ podem ser explicados pela isoterma de Freundlich, indicando que adsorção ocorre em multicamadas. A forte interação entre o material adsorvente e o adsorbato para o metal íon Cu2+ foi comprovado pelos baixos valores de dessorção, sendo que para o íon Pb2+ apresentou uma alta dessorção, principalmente após a modificação. Com esses dados obtidos, pode se dizer que o material utilizado e quimicamente modificado com NaOH é um bom adsorvente do íon metálico Pb2+ e Cu2+, podendo equipar futuros filtros para um pré-tratamento de efluentes industriais.
Palavras-chave
adsorção. Cobre. Chumbo. *Eucalyptus* ssp. esterificação.
Title
Adsorption of heavy metals using peel eucalyptus (*Eucalyptus* spp) chemically modified
Abstract
The permanent population growing promoted an increase in the industry setup with the goal of provides the requirements and the demand of this population, but with this development we have an increase in the quantity of effluents destined to the environment. If these effluents do not have a right treatment, they can infect rivers, lakes, sources and more. Considering this fact, one of the main concerns in the scientific ambient is the exacerbated quantity of heavy metals which have been discarded, without the previous treatment, in the environment. Among this materials, we can detach the lead Pb2+ and the copper Cu2+, considering that the first has a high degree of toxicity, even in low concentrations, and the second, in high concentrations can promote damages to the biodiversity, including the human health. Many times, the presence of this materials is associated to the geographical location, in water or soil, where they can be controlled provided that it is limited or forbidden the agricultural products and the production of food in contaminated soil. Because of this, the present project has as a purpose, quantify the adsorption capacity of the ion Pb2+ and Cu2+ in the residue of Eucalyptus ssp fresh and chemically changed, where the changes were done using sodium hydroxide (NaOH) and NaOH with citric acid, with this changes, we intend to introduce something that can help in the metal adsorption. The chemistry changes were proven spectrometry in the infra-red region, indicating the appearance of infertile groups in 1738 centimeters. It was analyzed the superficial changes too, evaluating the pressure of zero charge – PCZ and the morphological characterization through the electronic microscopy of sweep, which indicated an increase of porosity at the residue surface after the chemistry change. It was accomplished tests using the batch system with Pb2+ and Cu2+ in different concentrations, which were determined by spectrometry of atomic absorption with flame. It was analyzed the adsorption according to the pH, contact time (kinetics), metal concentrations (isotherms), desorption capacity and the thermodynamic parameters. In all the residues and to both metals, it has the beste adsorptions in pH 5 and a conduct governed by kinetics model of second pseudo order, indicating a strong attraction between adsorbent and adsorbate. To the copper adsorption, we also observed a kinetics process affected by intraparticle diffusion, in which, after the change, showed two phases. There was a difference at the time of 100 minutes in the adsorption stabilization when it was compared two metals, considering that the copper had a shorter time 400 minutes. It was found that the Pb2+ had a better adsorption (66,78 mg.g-1) when compared to the Cu2+ (25,64 mg.g-1), this can be explained by the greater electro negativity and greater lead ionic radius, promoting a greater adsorption of the same. The studies related to Pb2+ and Cu2+ can be explained by the isotherm of Langmuir and Freundlich, respectively, indicating that depending on the metal, it is changed the way that this adsorption happen. The strong interaction between the material adsorbent and adsorbate to the metal Cu2+ was proven by the low values of desorption, considering that to the ion Pb2+ showed a high desorption, mainly after the change. From this obtained datas, we can say that the used material, chemically changed with NaOH, is a good adsorbent of Pb2+ and Cu2+ and can equip future filters to a pretreatment of industry effluents.
Keywords
adsorption. Copper. Lead. *Eucalyptus* SSP. esterification