Adsorção de metais pesados utilizado resíduos de cervejaria e palha de milho in natura e modificados com NAOH

Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Diandra Gonçalves Góis
Orientador: Douglas Cardoso Dragunski
Defendido em: 16/12/2014

Resumo

Resumo Geral: O desenvolvimento tecnológico referente ao uso de metais foi de grande importância no contexto socioeconômico da humanidade. Por outro lado, contribuiu decisivamente para a poluição ambiental, afetando todas as formas de vida, pois são integrantes do meio ambiente. Vários métodos são utilizados para a remoção destes íons metálicos em solução aquosa, porém, a adsorção é o mais empregado. Por estas razões, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de adsorção dos íons metálicos Cu2+ e Pb2+, utilizando resíduos provenientes da cevada e da palha de milho, tanto na forma in natura como modificados com NaOH. Para analisar a morfologia e os grupos funcionais presentes nas superfícies dos materiais adsorventes foram realizadas análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e infravermelho (FTIR). Através do infravermelho constatou-se que os principais grupos funcionais que foram encontrados são hidroxila e carboxila os quais são os principais responsáveis pela interação do íon metálico com a superfície do material adsorvente. Ao analisar o MEV, verificou-se que houve o surgimento de orifícios no resíduo de cevada e no resíduo de palha de milho a superfície se tornou mais plana após a modificação com NaOH. Determinou-se o pH onde a carga da superfície do adsorvente é zero (pHpcz), em que, após a modificação com NaOH, ocorreu um aumento deste valor para os dois resíduos. As concentrações das soluções foram determinadas pelo espectrofotômetro de absorção atômica com chama. Para o sistema de adsorção foram analisados o pH, tempo de contato, isotermas de adsorção, temperatura e dessorção. Em relação ao pH, observou-se maior adsorção na faixa de 5 a 6, para os dois resíduos, desta forma optou-se por trabalhar em pH 5 para evitar uma precipitação do íon metálico. O tempo necessário para adsorção dos íons metálicos foi de 150 minutos para o resíduo de cevada e 200 minutos para resíduo da palha de milho, os quais seguiram uma cinética de pseudo-segunda ordem. Todos os resíduos seguiram o modelo da isoterma de Langmuir. Para os valores termodinâmicos, pode-se verificar que o sistema foi espontâneo, comprovado pelos valores negativos da energia livre de Gibbs. Os resíduos também apresentaram bons valores de dessorção. Constatou-se que, principalmente, após a modificação ocorreu um aumento na adsorção dos íons, sendo este mais significativo para o resíduo de cevada, o qual pode ser reutilizado novamente devido ao alto valor de dessorçao, no entanto, devido a grande disponibilidade recomenda-se incinerar este material.

Palavras-chave

biossorção, cobre, chumbo, cevada, milho

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Abstract

The technological development related to the use of metals was of great importance in socioeconomic context of humanity. On the other hand, contributed decisively to the environmental pollution, affecting all forms of life, because they are members of the environment. Various methods are used for the removal of these metal ions in aqueous solution, however, the adsorption is the most commonly used. For these reasons, the goal of this work was to evaluate the capacity of adsorption of metal ions Cu2+ and Pb2+, using residues from barley and corn straw, both in natura as modified with NaOH. To analyze the morphology and functional groups present on the surfaces of adsorbing materials analyzes were carried out on scanning electron microscopy (SEM) and infrared (FTIR). Through the infrared it was found that the main functional groups that were found are hydroxyl and carboxyl which are the main responsible for the interaction of the metal ion with the surface of the adsorbent material. To analyze the SEM, it was found that there was the appearance of holes in residue of barley and straw residue of corn the surface became more flat after modification with NaOH. It was determined that the pH where the surface charge of the adsorbent is zero (pHpcz), in which, after the modification with NaOH, there was an increase of this value for the two residues. The concentrations of the solutions were determined by spectrophotometer flame atomic absorption. For the system of adsorption were analyzed for pH, contact time, isotherms of adsorption, temperature and desorption. In relation to pH, we observed a higher adsorption in the range of 5 to 6 for the two residues, thus we chose to work at pH 5 to avoid precipitation of metal ion. The time required for adsorption of metal ions was 150 minutes for the residue of barley and 200 minutes for residue of corn straw, which followed a kinetics of pseudo-second order. All waste followed the model of Langmuir isotherm. For the thermodynamic values, it can be seen that the system was spontaneous, proven by negative values of the Gibbs free energy. The waste also showed good values of desorption. It was found that, especially after the modification occurred an increase in adsorption of ions, this being more significant for the residue of barley, which can be reused again due to the high value of dessorçao, however due to the high availability it is recommended to incinerate this material.

Keywords

biossorção, copper, lead, barley, maize