NANOMODIFIED SUGARCANE BAGASSE ACTING IN THE REMOVAL OF METHYLENE BLUE DYE
6.6 ADSORÇÃO DO AZUL DE METILENO
Os ensaios de adsorção, em triplicata, foram realizados em 15 erlenmeyer de 125 mL, neles foram adicionadas 50 mL de uma solução contendo 8 mg/L de azul de metileno e massas do compósito de 0,075, 0,15 e 0,225 g, as análises foram feitas como indicado na Tabela 1.
Tabela 1: Condições experimentais para remoção do azul de metileno.
Amostras Bagaço de cana-de-açúcar (g)
Magnetita
(g) Tempo (min) pH Agitação
1 0,05 0,025 15 30 60 6 110
2 0,1 0,05 15 30 60 7 110
3 0,15 0,075 15 30 60 8 110
4 0,15 0,075 240 7 110
5 0,15 - 1440 7 110
As alíquotas foram transferidas para tubos de ensaios, as amostras foram centrifugadas por 1 min a 2000 rpm. Analisou-se o sobrenadante por espectroscopia UV-Visível a 665 nm para verificação da capacidade de remoção do corante AM. Utilizou-se a Equação 1 para encontrar as concentrações inicial e final, e a Equação 2 para encontrar o percentual de remoção.
Lambert-Beer A= εbc (Eq. 1)
Remoção (%)= Co- Cf
Co x 100 (Eq.
2)
Sendo que: Co e Cf são concentrações da solução de azul de metileno no tempo inicial e tempo final.
7 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A porosidade e superfície de contato são fatores que influenciam diretamente na adsorção, as operações de trituração e peneiramento do bagaço de cana-de-açúcar (BC) auxiliaram significativamente nesses fatores (Figura 1A e 1B), além de facilitar a sua junção ao material magnético na operação de maceragem, após o aumento da superfície de contato a interação entre as partículas se torna maior. A magnetita sintética apresentou alta
capacidade de magnetismo, de forma que toda a sua matéria é facilmente atraída por um ímã (Figura 1C).
Figura 1: Operação de trituração do bagaço de cana-de-açúcar (BC) (A), operação de peneiramento (B) e teste da eficiência magnética (C).
Na produção do compósito houve uma mudança de cor e uma reação de complexação, onde formam ligações coordenadas com um átomo central metálico e moléculas aglomeradas a sua volta denominados de ligantes. A operação de maceragem do adsorvente e da magnetita com gral e pistilo ocorreu para aumentar a sua superfície de contato, os resultados foram satisfatórios visto que o fator de remoção é ampliado, contribuindo para a retirada de todos os componentes do meio após a aplicação de um campo magnético, fator que é facilitado pela junção das partículas e formação do compósito (Figura 2). Os
testes realizados antes da operação de maceragem não resultaram em um arraste total da matéria.
Figura 2: Compósito: bagaço de cana-de-açúcar e magnetita – forma final.
A operação de maceragem dos materiais influenciou diretamente na eficiência do compósito, facilitando a sua mistura de forma homogênea, resultando em uma melhor interação das suas particularidades, fator facilitado devido a porosidade do adsorvente e atração da magnetita. Antes desta operação apenas uma pequena parte do adsorvente era atraída junto ao xisto de ferro.
A adição da magnetita para a formação do compósito auxilia significativamente na remoção dos contaminantes, favorecendo a decantação através da aplicação de um campo magnético (Figura 3A), visto que, a operação de decantação em grande escala leva bastante tempo para ocorrer por completo.
A sedimentação total do compósito com o auxílio de um imã ocorre em poucos minutos, como indicado na (Figura 3B).
Figura 3: Aplicação de um campo magnético (15 segundos) em uma solução de azul de metileno contendo o compósito (A); decantação total do compósito em 15 minutos
(B).
A influência do tempo de contato na remoção do azul de metileno foi estudado em um sistema de agitação com velocidade constante e concentração de 8 mgL-1, pH 7, utilizando como adsorvente bagaço de cana de açúcar in natura e magnetita sintética. Foram tomadas amostras em um período de tempo de 20 minutos a 24 horas.
Por se tratar de soluções com baixas concentrações de azul de metileno a variação de remoção de acordo com a concentração de compósito não foi tão evidente, visto que o equilíbrio foi rapidamente encontrado, resultando em pequenas variações, porém significativas, visto que se tratando de limpeza dos efluentes valores mínimos são estudados a fim de avaliar os melhores meios de remoção dos contaminantes. Apesar da proximidade dos valores, a amostra 3 obteve uma melhor constância na adsorção e remoção, levando em conta a concentração de magnetita pelo de massa do adsorvente, essa relação foi considerada para as análises subsequentes (Figura 4).
Dentre as relações de adsorvente e magnetita analisadas, a relação com maior capacidade adsorvente encontrada foi de 2:1 respectivamente, de modo que não afetasse o desempenho do adsorvente, verificou-se que uma maior massa de magnetita facilita a remoção por magnetismo, facilitando a uniformização da massa do compósito, de modo a auxiliar na remoção e separação das fases, a separação das amostras para leitura no espectro é facilitada após a aplicação do campo magnético não necessitando da etapa de centrifugação.
Para concentrações maiores de corantes necessita-se de um volume maior de adsorvente, pois em concentrações muito altas os sítios ativos do adsorvente são saturados mais rapidamente já que a superfície da fase sólida se encontra coberta de moléculas (JORGE; TAVARES; SANTOS, 2015).
O tempo de contato é um fator que interfere diretamente no percentual de remoção, visto que, quanto maior interação entre o compósito e o contaminante, maior será o índice de remoção, os resultados superiores do compósito em relação ao bagaço de cana in natura se dão pela porosidade da magnetita, que auxilia na adsorção das substâncias, entretanto este não é o seu objetivo principal.
Figura 3: Porcentagem de remoção - Amostras 1,2,3 e 4 contendo o compósito (nos tempos 20, 40, 60 min e 4h), e amostra 5 somente o bagaço de cana-de-açúcar (após 24h).
A partir dos resultados obtidos observou-se que a adsorção das amostras ocorreu em tempo de equilíbrio relativamente baixo (20 min) apresentando capacidade de adsorver o corante azul de metileno com eficiência em determinados tempos, foram avaliados na remoção o tempo e a quantidade de adsorvente utilizados, observa-se que utilizando maior massa de adsorvente houve uma maior remoção do corante azul de metileno, devido à presença de uma maior quantidade de sítios ativos capazes de adsorver o corante.
Observou-se a desagregação da magnetita em meio ácido (pH 3) ocorrendo uma pequena perda de unidade de sua estrutura, estudos demonstram que é possível fazer o tratamento da magnetita, a fim de, obter uma maior estabilidade de suas partículas, evitando a sua fragmentação e perda de suas propriedades magnéticas.
No caso do compósito nanomodificado, o tratamento do bagaço de cana com uma solução ácida deverá ser acompanhado do tratamento da magnetita com metassilicato de sódio, a fim de obter uma camada superficial quimicamente estável em soluções ácidas. A conciliação de ambos tratamentos aumentaria a estabilidade e desempenho do compósito.
Verificou-se, que a separação por adsorção se mostrou eficaz para a remoção de poluentes diluídos em efluentes líquidos, os resultados dos testes de adsorção em soluções muito diluídas demonstraram alta eficiência, chegando a 97,27 % de remoção. O estudo demonstrou que compósito nanomodificado tem seu efeito de remoção superior ao do bagaço de cana in natura, alcançando
um maior índice de remoção, em um menor tempo de contato, remoção de 95,11
% em 4 horas. O bagaço de cana in natura teve um percentual de remoção menor em um maior tempo, removendo 90,91 % em 24 horas.
8 CONCLUSÕES
A magnetita sintética apresentou capacidade magnética viável, facilitando a remoção do adsorvente do meio aquoso. Após a aplicação do campo magnético a operação de decantação ocorre de forma espontânea e acelerada, influenciando no tempo gasto, visto que essa operação leva bastante tempo para ocorrer por completo. A adsorção se mostrou, portanto, eficaz para a remoção de azul de metileno em efluentes quando utilizado um compósito constituído por magnetita e bagaço de cana de açúcar.
9 REFERÊNCIAS
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