5.6 CARACTERIZAÇÃO DO ADSORVENTE APÓS A ADSORÇÃO
5.6.1 Espectroscopia de Infravermelho FT-IR para a casca de amendoim e
Análises por espectroscopia de infravermelho foram realizadas no corante e na biomassa antes e depois do processo de adsorção, para verificação das mudanças ocorridas na estrutura do material em função da adsorção do corante. Tal técnica analítica pode auxiliar na avaliação e entendimento de quais são os principais grupos funcionais presentes na casca de amendoim que podem ser responsáveis pela união do corante a casca de amendoim.
Na Figura 26, pode ser observado o espectro FT-IR do corante Reactive Blue 203 obtido por Albornoz 2015.
Figura 26 - FT-IR corante Reactive Blue 203
Fonte: Adaptado de Albornoz 2015
A Tabela 17 descreve as bandas identificadas e os possíveis constituintes.
Tabela 17 - Principais bandas de absorção presentes no corante Reactive Blue 203 na região do infravermelho
Número da Banda
Intervalo da Banda (cm-1)
1 3456 O-H Alongamento Grupo Hidroxila álcoois, fenóis
2 1640 Ligações duplas C=C ou anéis aromáticos
Compostos aromáticos
3 1617 N-H Flexão Amida 4 1589 Grupos nitro N=O (R-NO2) e C-N 5 1550 Dobramento N-H Amida
6 1499 Aromático Benzeno assimetricamente trissubstituídos
7 1465 Dobramento de CH2 Metileno
8 1420 Anel aromático Benzeno 9 e 10 1383 e 1338 S=O Estiramento assimétrico Sulfonas
11 1294 Sulfonatos 12 1221 Deformação CH2
13 1141 Estiramento simétrico forte em Ar-SO2-R
Sulfonas
14 1119 C-O 1100 cm-1 confirmando O-H H álcoois e fenóis 15 1048 Ar-SO3- Sulfonatos
16 1017 Estiramento S-O
17 1001 C-N Aminas 18 916 Padrão de substituição do anel Aromático 19 896 -CH=CH2 Vinil
20 851 Anéis para dissubstituídos
21 819 Dobramento C-H fora do plano em
Compostos benzênicos substituídos 1,2,4
22 769 Anéis meta dissubstituídos 1,2,3 23 746 Anéis orto-dissubstituídos
24 712 Movimento de deformação associado com CH2
25, 26 675 e 644 Anéis meta dissubstituídos
27 617 R – SO2 – O – Íons sulfonatos
28 e 29 548 e 521 R – X Enxofre
Fonte: Adaptado de Albornoz 2015
O espectro FT-IR das cascas de amendoim com granulometria de 0,250 mm in natura está descrito na Figura 27.
A Tabela 18 apresenta todas as bandas identificadas (20 bandas) no espectro e os possíveis grupos funcionais aos quais podem ser atribuídas.
Figura 27 - FT-IR casca de amendoim in natura com granulometria de 0,250 mm
Tabela 18 - Bandas avaliadas e possíveis constituintes da casca de amendoim Númeroda
Banda
Intervalo de Banda (cm-1)
Grupo Funcional Possível Constituinte
1 3422 –OH com ligação de H e – NH alongamento Polissacarídeos (celulose), ácidos, metanol 2 2920 Estiramento – C – H vibração assimétrica em grupos CH2 Alquilos, compostos aromáticos (hemicelulose) 3 2851 Estiramento – C – H vibração simétrica em grupos CH2 Alifáticos
4 1711 Estiramento C=O Cetona alifática normal, ácido carboxílico
5 1642 Grupo carbonila –CO Carbonila (hemicelulose e lignina)
6 1543 Grupos nitro N=O (R-NO2) CN alongamento
Amida II, ligação peptídica de proteínas
7 1516 N-H Flexão CN alongamento Amida II
8 1416 Grupos nitro N=O (R-NO2) O-H, C-O alongamento
9 1373 Absorção de dobramento C-H flexão
Grupos metila CH3
10 1316 C-O Éteres
11 1262 C-O estiramento ácidos carboxílicos e aril- alquilo ligação éter
12 e 13 1161 e 1104 C-O estiramento Polissacarídeos
14, 15 1057, 1025 C-O estiramento Carboxílicos e alcóolicos 16 718 Deformação CH2
17 620 Vibração de deformação fora do plano C–H
Vinil
18 585 R – CH = CH – CH3 Alcenos cis
19 561 R – CH = CH – CH3 Alcenos
20 530 C = CH Alcenos
A interpretação dos espectros foram feitas com auxílio das tabelas de correlação simplificada utilizando como referência o Pavia et al., (2010).
Song et al., (2011) em estudos utilizando cascas de amendoim, a partir de análise por FT-IR identifica a presença de grupos ionizáveis (carboxila e hidroxila) capazes de interagir com prótons, metais e íons positivos de corantes. Neste contexto, a banda larga na região de 3400 cm-1 pode ser atribuída
ao grupo hidroxila, correspondente a vibrações de estiramento de –OH (YANG, et al., 2017). A banda na região de 2920 cm-1 pode ser atribuída ao alongamento
assimétrico de C – H dos grupo metil na superfície, estes grupos estão presentes na estrutura da lignina (HAN, et al., 2010). A banda na região de 2850 cm-1 pode
ser atribuída ao estiramento –C – H de uma vibração simétrica em grupos CH2
de um alifático. A banda na região de 1640 cm-1 pode ser atribuída ao grupo
carbonila –CO, conjugado a um anel aromático (HAN, et al., 2010). O número de onda observado a 1060 cm-1 pode ser atribuído ao grupo C-O de grupos
carboxílicos e alcoólicos (SONG, et al., 2011).
O espectro FT-IR das cascas de amendoim com granulometria de 0,250 mm após o processo de adsorção está descrito na Figura 28.
Figura 28 - FT-IR após a adsorção
Para melhor verificação das mudanças ocorridas no espectro após a adsorção foi feita a interposição dos gráficos, o mesmo está demonstrado na Figura 29.
Figura 29 – Interposição dos espectros biomassa pura (1) e biomassa após adsorção (2)
As mudanças observadas se deram nas regiões de 1712 cm-1, onde
ocorreu uma intensificação da vibração proveniente de uma ligação C=O de uma cetona ou ácido carboxílico. Ocorreu o surgimento de uma vibração na região de 1740cm-1 proveniente de uma ligação C=O de um éster. Também foi observado
a intensificação de duas vibrações em 1464 cm-1 proveniente de uma ligação de
conjugação de C=O com fenil e 1514 cm-1 proveniente de vibração N-H de amida
(PAVIA; et al, 2010). A intensificação destas regiões após a adsorção do corante sugerem a formação de ligações do corante Reactive Blue 203 com a casca de amendoim, indicando que ocorre uma adsorção química conforme observado anteriormente a partir dos parâmetros termodinâmicos.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os dados de caracterização da casca de amendoim indicaram que esta biomassa possui baixo teor de resíduo mineral fixo (1,98%), elevado conteúdo
de fibras, lignina e polissacarídeos do tipo glucana e xilana. Apresenta pH de carga zero (pHpcz) de 6,9 e uma área superficial de 0,4431 m2.g-1 para um
tamanho de partícula de 0,250 mm.
A capacidade máxima de adsorção teórica da casca de amendoim para o corante Reactive Blue 203 determinado a partir das isotermas foi de 49,2956 mg.g-1. As melhores condições de processo para a remoção de cor determinadas
pelo planejamento experimental empregado foram pH 3,0, temperatura 30oC e
granulometria de 0,250 mm.
O modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou ao processo de adsorção do corante Reactive Blue 203 em casca de amendoim.
O equilíbrio de adsorção foi atingido após 400 minutos de contato, tempo este considerado baixo.
O modelo da isoterma de Langmuir teve melhor ajuste ao processo de adsorção do corante Reactive Blue 203 em cascas de amendoim fazendo com que a adsorção ocorra em locais específicos e homogêneos.
Os parâmetros termodinâmicos demonstraram através da energia livre de Gibbs que o processo não é espontâneo e pode ser reversível devido seus valores positivos, já os valores negativos da entalpia sugerem que ocorre uma liberação de calor (energia) pois o processo é exotérmico e os valores negativos da entropia indicam que devido a acomodação do corante na superfície da biomassa ocorre um aumento no grau de organização do sistema.
Os valores de energia de ativação da adsorção do corante Reactive Blue 203 sobre casca de amendoim indicaram uma adsorção química ativada.
O processo de reuso não foi favorável nas condições estudadas podendo ser otimizando alterando condições de processo.
A casca de amendoim se mostrou eficiente na remoção do corante Reactive Blue 203 em meio sintético, sendo verificado percentuais de remoção de cor de 99,4%.
O estudo com o efluente industrial mostrou uma alta eficiência de remoção de cor (66,83%), porém mostrou valores de DBO e DQO ainda fora dos padrões estabelecidos pela legislação. Tais resultados podem ser otimizados utilizando diferentes condições de processo, sendo este resultado apenas de uma avaliação preliminar, levando em conta que o efluente industrial possui diversos compostos que interagem com a biomassa.
7 PROPOSTA PARA TRABALHOS FUTUROS
Como proposta para trabalhos futuros podem ser mencionadas as seguintes possibilidades:
Avaliação da remoção de cor do efluente sintético empregando a casca de amendoim em sistema contínuo (colunas de adsorção);
Avaliar e definir as melhores condições de dessorção, buscando o reuso do material adsorvente;
Melhorar as condições de processo em sistema de adsorção utilizando efluente têxtil industrial, buscando atender a legislação de forma efetiva com o uso apenas da adsorção como forma de tratamento.
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