4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.2. CORANTE AMARELO
4.2.2. MODELO LINEAR PARA REMOÇÃO DO CORANTE AMARELO
Após a determinação do comprimento de onda correspondente à máxima absorbância, foi possível construir a curva de calibração, como mostra a Figura 4. A partir desta curva, determinou-se a concentração das soluções, após o tempo de equilíbrio.
Figura 15- Gráfico da Curva de Calibração Corante Amarelo reativo BF-3R 200%
Fonte: Autoria Própria
4.2.2. MODELO LINEAR PARA REMOÇÃO DO CORANTE AMARELO
A percentagem de remoção, obtida através do estudo de banho finito usando o planejamento fatorial 22 com triplicata no ponto central para argila Bentonita com corante amarelo pode ser vista na Tabela 7.
y = 0,016x R² = 0,998 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 10 20 30 40 50 A b s o rb â n c ia Concentração (mg/L)
Curva de Calibração
Tabela 7- Valores das variáveis codificadas para o planejamento experimental com o percentual de remoção da Argila Bentonita para o Corante amarelo
Ensaio x1 x2 % de Remoção 1 -1 -1 75,33 2 1 -1 85,57 3 -1 1 24,72 4 1 1 47,77 5 0 0 39,96 6 0 0 28,62 7 0 0 28,26
Fonte: Autoria Própria
De acordo com os resultados obtidos na Tabela 7, a melhor remoção para o corante amarelo também foi alcançada no ensaio 2 com 85,57%, onde foi usada a mesma razão entre massa de adsorvente por 100 mL para solução de 0,005 g/L e 0,015 com pHs 2 e 5, respectivamente.
A partir desses dados o modelo matemático que relaciona a percentagem de remoção com os dois fatores analisados, pode ser observado na Equação 5:
%𝑅𝑒𝑚 = 47,1763 − 22,1040𝑥2 (5)
A partir do gráfico de Pareto da Figura 16, a variável que apresenta influência estatística significativa na remoção da argila Bentonita com corante amarelo para o modelo linear é o pH. Por apresentar uma influência negativa, quanto menor o pH, maior é a percentagem de remoção.
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Figura 16- Gráfico de pareto do modelo linear para o corante amarelo
Fonte: Autoria Própria
As Figuras 17 e 18 mostram os gráficos da superfície de resposta e as curvas de níveis para a percentagem de remoção para o corante amarelo, respectivamente
Figura 17- Gráfico da Superfície de Resposta pelo modelo linear para corante amarelo
Figura 18- Gráfico das curvas de níveis descritas pelo modelo linear para a Argila Bentonita para corante amarelo
Fonte: Autoria Própria
Podemos observar que a variável X1 (Razão massa de adsorvente (g)/ 100 mL de solução) pouco influencia no percentual de remoção, enquanto valores baixos de pH favorecem um maior percentual de remoção.
Para verificar se o modelo proposto é significativo, preditivo e/ou apresenta falta de ajuste, fez-se uma análise da variância dos resultados obtidos. A Tabela 8 mostra a análise de variância para a percentagem de remoção para o corante amarelo.
Tabela 8- Análise de Variância para a percentagem de remoção da Argila Bentonita para modelo linear com corante amarelo
Fonte de variação Soma
Quadrática Graus de Liberdade Média Quadrática Fcalculado (95%) Ftabelado (95%) Fcal/Ftab Regressão 1954,35 1 1954,35 6,22 6,61 0,94 Resíduos 1571,56 5 314,31 Falta de Ajuste 1482,94 3 494,31 11,16 19,16 0,58 Erro puro 88,6174 2 44,31 Total 3525,91 6 % de variação explicada: 55,43 %
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De acordo com os dados da Tabela 8 observa-se que o modelo apresentou um coeficiente de determinação de 55,43 %, o que não representa um bom resultado, uma vez que 42,06 % de variação não pode ser explicada pelo modelo. Na verificação da regressão, como Fcal/Ftab > 1, a regressão não foi estatisticamente significativa. Como esse mesmo valor foi (Fcal/Ftab < 10), temos que o modelo não foi preditivo. Como não apresentou falta de ajuste, o modelo linear é adequado.
A Figura 19 apresenta o diagrama de dispersão dos valores calculados em função dos valores observados e o ajuste da regressão (linha sólida), com um intervalo de confiança de 95 % para o percentual de remoção.
Figura 19- Diagrama de dispersão para o modelo linear para corante amarelo
Fonte: Autoria Própria
4.2.3. MODELO QUADRÁTICO PARA REMOÇÃO DO CORANTE AMARELO
A tabela 9 mostra os valores de remoção para a argila Bentonita utilizando o planejamento composto central rotacional para o corante amarelo.
Tabela 9- Valores das variáveis codificadas estudadas no modelo quadrático para o corante amarelo Ensaio x1 x2 % de Remoção 1 -1 -1 75,33 2 1 -1 85,57 3 -1 1 24,72 4 1 1 47,77 5 0 0 39,96 6 0 0 28,62 7 0 0 28,26 8 -1,41 0 21,79 9 0 1,41 29,35 10 1,41 0 44,60 11 0 -1,41 89,23
Fonte: Autoria Própria
A partir da tabela 9 a melhor remoção para o modelo quadrático foi o ensaio 11, com um percentual de remoção 89,23%, onde foi usada a razão entre massa de adsorvente por 100 mL para solução de 0,003 g/L e 0,010 com pHs 1,38 e 3,5; respectivamente.
Com dados tratados no software Statistica 7.0, determinou-se o seguinte modelo matemático (Equação 6):
%Rem= 32,2807 - 21,6370 X2 + 16,5322 X22 (6)
No gráfico de Pareto (Figura 20) observou-se que a única variável que influenciou significativamente tanto para o termo linear quanto para o quadrático foi o pH. Pois ambos ultrapassaram a linha para p = 0,5. O termo linear para o pH tem influência negativa. Já os termos quadráticos o pH influencia quando positivo, ou seja, quanto maior o pH da solução maior o percentual de remoção.
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Figura 20- Gráfico de pareto do modelo quadrático para o corante amarelo
Fonte: Autoria Própria
Já as Figuras 21 e 22 mostram os gráficos da superfície de resposta e as curvas de nível criadas a partir do modelo estatístico para o planejamento experimental 22 ampliado em estrela, respectivamente, para o corante amarelo.
Figura 21- Gráfico da Superfície de Resposta pelo modelo quadrático para o corante amarelo
Figura 22- Gráfico das curvas de níveis descritas pelo modelo quadrático para a Argila Bentonita para corante amarelo
Fonte: Autoria Própria
A partir das Figura 21 e 22 pode notar-se que na região do ponto central (pH= 3,5) e nos valores abaixo prevalecem os maiores percentuais de remoção, indicando que para um pH mais baixo, a remoção é bem maior.
Para verificar se o modelo proposto é significativo, preditivo e/ou apresenta falta de ajuste, a tabela 10 mostra a análise de variância para a percentagem de remoção.
Tabela 10- Análise de Variância para a percentagem de remoção da Argila Bentonita para modelo quadrático com corante vermelho
Fonte de variação Soma
Quadrática Graus de Liberdade Média Quadrática Fcalculado (95%) Ftabelado (95%) Fcal/Ftab Regressão 5288,70 2 2644,35 21,74 4,46 4,87 Resíduos 973,27 8 121,66 Falta de Ajuste 884,65 6 147,44 3,33 19,33 0,17 Erro puro 88,6174 2 44,31 Total 6261,97 10 % de variação explicada: 84,46 %
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De acordo com os dados da Tabela 10 observa-se que o modelo apresentou um coeficiente de determinação de 84,46 %, que é um bom resultado, já que apresenta 14,12 % de variação não pode ser explicada pelo modelo.Na verificação da regressão, como Fcal/Ftab > 1, a regressão é estatisticamente significativa, mas não foi preditiva ( Fcal/Ftab < 10). Como não apresentou falta de ajuste, o modelo quadrático é adequado.
A Figura 23 apresenta o diagrama de dispersão dos valores calculados em função dos valores observados e o ajuste da regressão (linha sólida), com um intervalo de confiança de 95 % para o percentual de remoção.
Figura 23- Diagrama de dispersão do modelo quadrático para corante amarelo
3. CONCLUSÃO
O planejamento experimental foi um método eficiente para verificar a influência que as variáveis relação entre massa de adsorvente por 100 ml de solução e o pH apresentaram com a percentagem de remoção da argila Bentonita para os corantes reativos Vermelho BF-4B e Amarelo BF- 3R 200%. De maneira geral, o modelo quadrático se ajustou melhor em relação ao modelo linear, apresentando um percentual de remoção de 74,18% para o corante vermelho e 84,46% para o corante amarelo. Foi observado ainda que a remoção foi mais eficaz em pHs mais ácidos e que este fator influencia mais significativamente que a relação entre massa e volume de solução. A análise de variância apresentou um bom ajuste entre os valores observados e preditos e o modelo proposto pelo planejamento composto central rotacional, pode ser utilizado para estimar o percentual de remoção dentro do domínio estudado neste trabalho. Assim, a argila Bentonita pode ser considerada um bom adsorvente, devido à sua disponibilidade na natureza, baixo custo e boa eficiência.
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4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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