Biossorção de Metais Pesados Utilizando Resíduo de Palmito Pupunha (Bactris gasipaes, Kunth)

Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Antonio de Padua Andrade Salvado
Orientador: Douglas Cardoso Dragunski
Defendido em: 28/09/2011

Resumo

O constante crescimento demográfico e industrial de muitas regiões vem aumentando a geração de efluentes contendo metais pesados como Cromo (Cr (III)) e Chumbo (Pb (II)). A maioria destes metais é prejudicial à fauna, flora e inclusive a saúde humana. A presença de metais muitas vezes está associada à localização geográfica, seja na água ou no solo, e pode ser controlada, limitando o uso de produtos agrícolas e proibindo a produção de alimentos em solos contaminados com metais pesados. Por essas razões, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de adsorção de metais como Cr (III) e Pb (II) em resíduos de bainha de palmito de pupunha in natura, e quimicamente modificada. As modificações foram realizadas utilizando hidróxido de sódio (NaOH) e NaOH/ácido cítrico. Estas reações químicas visam à introdução de grupos carboxilatos na estrutura da biomassa, sendo confirmada através de espectrometria de infravermelho. Foram avaliadas as mudaças superficiais analisando o ponto de carga zero – PCZ e a caracterização morfológica, utilizando a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foram realizados ensaios em sistemas de batelada, separadamente contendo: Cr (III) e Pb (II), 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 foram constatadas no infravermelho pelo surgimento de um pico em 1740 cm-1, o qual se refere aos grupos carboxilatos. Após a modificação, um aumento na porosidade foi constatado pelo MEV. O tempo necessário para todos os sistemas de adsorção atingir o equilíbrio foi de 500 minutos, e a cinética seguiu um comportamento descrito pela equação de pseudo-segunda ordem para os dois metais. Avaliaram-se a adsorção em relação aos modelos de Langmuir e Freundlich, sendo o modelo de Langmuir melhor aplicado aos dois metais Cr (III) e Pb (II). Foi observado que para Cr (III) e Pb (II) a capacidade máxima de adsorção foi 68,96 mg g-1 e 65,32 mg g-1 para bainha de palmito pupunha modificada com NaOH, indicando que não há uma diferença significativa na adsorção dos dois metais. Os valores máximos de desorção foram de Cr (III) 9,95 % e Pb (II) 74,72 % para a modificação com NaOH, comprovando uma melhor retirada do metal chumbo. Além de promover um aumento 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, cromo, chumbo, bainha de palmito pupunha

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Abstract

The steady population growth and industrial development of many regions has increased the generation of effluents containing heavy metals such as chromium (Cr (III)) and Lead (Pb (II)). Most of these metals is harmful to wildlife, including flora and human health. The presence of metals is often associated with geographic location, whether in water or soil, and can be controlled by limiting the use of agricultural products and prohibiting food production on soils contaminated with heavy metals. For these reasons, the objective of this study was to evaluate the adsorption capacity of metals such as Cr (III) and Pb (II) in waste sheath of peach palm in nature, and chemically modified. The modifications were carried out using sodium hydroxide (NaOH) and NaOH / citric acid. These chemical reactions aimed at the introduction of carboxylate groups in the structure of biomass, which was confirmed by infrared spectroscopy. Mudaças surface were evaluated by analyzing the point of zero charge - PCZ and morphological characterization using scanning electron microscopy (SEM). Tests were also conducted in batch systems separately containing: Cr (III) and Pb (II), and the concentrations determined by atomic absorption spectrophotometer with flame. 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 appearance of a peak at 1740 cm-1, which refers to the carboxylate groups. After modification, an increase in porosity was observed by SEM. The time required for all adsorption systems reach equilibrium was 500 minutes, and followed a kinetic behavior described by the equation of pseudo-second order for the two metals. Were evaluated in relation to the adsorption models of Langmuir and Freundlich, the Langmuir model is best applied to both metals Cr (III) and Pb (II). It was observed that Cr (III) and Pb (II) the maximum adsorption capacity was 68.96 mg g-1 and 65.32 mg g-1 for sheath of peach palm modified with NaOH, indicating that there is a significant difference the adsorption of both metals. Maximum values were desorption of Cr (III) and 9.95% Pb (II) 74.72% for the modification with NaOH, proving a better removal of the metal lead. In addition to promoting an increase in adsorption capacity, the systems also had more spontaneity, which can be observed through the negative values of Gibbs energy. Thus, one can consider that this type of waste could be used to assist in removing these metals from effluents, promoting an improvement of environmental quality.

Keywords

adsorption, chromium, lead, sheath of peach palm.