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HIDROGÉIS À BASE DE ACRILAMIDA E ACRILATO PARA REMOÇÃO DE AZUL DE METILENO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA

MARCOS VINÍCIUS AQUINO QUEIRÓS

HIDROGÉIS À BASE DE ACRILAMIDA E ACRILATO PARA REMOÇÃO DE AZUL DE METILENO

(2)

MARCOS VINÍCIUS AQUINO QUEIRÓS

HIDROGÉIS À BASE DE ACRILAMIDA E ACRILATO PARA REMOÇÃO DE AZUL DE METILENO

Monografia submetida à Coordenação do Curso de Química Bacharelado da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial à obtenção do grau de Bacharel em Química.

Orientador didático-pedagógico: Prof. Dra. Judith Pessoa de Andrade Feitosa.

(3)

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação Universidade Federal do Ceará

Biblioteca de Ciências e Tecnologia

___________________________________________________________________________ Q41h Queirós, Marcos Vinícius Aquino.

Hidrogéis à base de acrilamida e acrilato para remoção de azul de metileno / Marcos Vinícius Aquino Queirós. – 2016.

48 f. : il. color.

Monografia (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Química Orgânica e Inorgânica, Curso de Bacharelado em Química, Fortaleza, 2016.

Orientação: Profa. Dra. Judith Pessoa de Andrade Feitosa.

1. Indústria têxtil - Resíduos industriais. 2. Polímeros - Adsorção. I. Título.

(4)
(5)

A Deus.

(6)

AGRADECIMENTOS

A Deus que me sustentou e me deu forças para chegar até aqui.

A meus pais Maria Ileide Aquino Queirós, José Alves Queiroz e Isaura Alves de Lima que tanto me apoiaram e me estimularam a alcançar minhas metas.

A todos os integrantes da banca: Prof. Dra. Judith Pessoa de Andrade Feitosa, Prof. Dr. Ronaldo Ferreira do Nascimento, Prof. Dr. Antonio Savio Gomes Magalhães e Prof. Dra. Maslândia Nogueira Bezerra.

A Prof. Dra. Judith Pessoa de Andrade Feitosa, pela orientação e por todo apoio. A prof. Dra. Maslandia N. Bezerra, pela ideia e pelas sugestões e a Maria Carolina R. da Rocha pela enorme ajuda dada ao trabalho.

A minha irmã, Izabela Queirós, pelo companheirismo e animação. A todos da minha família, por acreditarem no meu esforço.

A todos os professores que eu tive desde o ensino básico até a graduação, pelas enormes contribuições dadas a minha formação profissional e também pessoal.

(7)

“Do homem são as preparações do coração, mas do Senhor a resposta da boca.”

(8)

RESUMO

Com o avanço da indústria têxtil, há uma grande preocupação com o descarte de efluentes têxteis e seus impactos ambientais. Tem-se usado muitas técnicas para a remoção de corantes têxteis. Os hidrogéis tem se mostrado como uma alternativa viável para minimizar esse problema. Estes polímeros conseguem absorver e reter grandes quantidades de solvente aquoso sem se dissolver. Além disso, podem interagir por meio de ligações de hidrogênio e/ou interações eletrostáticas com muitos compostos, o que dá mais versatilidade a esses materiais. Neste trabalho, realizou-se o estudo de adsorção do corante azul de metileno (MB) pelo Pam Acril com 0,2 mol% (PA 0,2) e 1,5 mol% (PA 1,5) de agente reticulante. O Pam Acril é um copolímero a base de acrilamida e acrilato de potássio que por apresentar uma estrutura aniônica tem grande potencial para adsorver corantes catiônicos. Os experimentos de adsorção foram realizados em bateladas e acompanhou-se a variação das concentrações de corante por espectrofotometria. Verificou-se por cinéticas de adsorção que o Pam Acril mais reticulado e menos reticulado adsorveram o azul de metileno seguindo um modelo de pseudo-segunda ordem. Por meio das isotermas de adsorção também foi verificado que o PA 0,2 adsorve esse corante de acordo com o modelo de Freundlich, o qual se aplica a processos de adsorção em multicamadas. Os espectros de infravermelho também indicaram interações entre o hidrogel e o corante. As eficiências de remoção em todas as temperaturas estudadas foram superiores a 94%, indicando que o copolímero tem um grande potencial de remover azul de metileno em efluentes industriais.

(9)

ABSTRACT

As textile industry has evolved, there is a worry with textile effluent discharge and its environmental problems. It has been used many techniques to remove textile dyes. Hydrogels have been shown as a viable alternative to minimize the textile dye removal from industrial effluents. These polymers can absorb and retain a large amount of aqueous solvent without dissolving. In addition, they can interact through hydrogen bond and/or electrostatic interactions with many compounds. Because of which, these materials have become more versatile. In this work, it was studied the adsorption of methylene blue (MB) by Pam Acril 0,2 mol% (PA 0,2) and 1,5 mol% (PA 1,5) of cross-link agent. Pam Acril is a copolymer based on acrylamide and potassium acrylate that presents an anionic structure, which has a great potential to adsorb cationic dyes. Adsorption experiments were performed in batch and the variation of dye concentration was verified by spectrophotometry. Adsorption kinetics shown Pam Acril 0,2 mol% and 1,5 mol% adsorb methylene blue following a pseudo-second order model. Through adsorption isotherms it was verified PA 0,2 adsorbs this dye according to Freundlich model, which applies to multi-layer adsorption processes. Infrared spectra also shown there are interactions between gel and dye. Removal efficiencies at all studied temperatures were up to 94% showing this copolymer has a great potential to remove methylene blue in industrial effluents.

(10)

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ... 12

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 14

2.1 Corantes têxteis ... 14

2.1.1 Classificação ... 14

2.1.1.1 Corantes reativos ... 14

2.1.1.2 Corantes diretos... 14

2.1.1.3 Corantes azoicos ... 15

2.1.1.4 Corantes ácidos ... 15

2.1.1.5 Corantes básicos ... 16

2.1.1.6 Corantes à cuba ... 16

2.1.1.7 Corantes de enxofre ... 17

2.1.1.8 Corantes dispersivos ... 17

2.1.1.9 Corantes pré-metalizados ... 17

2.1.1.10 Corantes branqueadores ... 18

2.1.2 Produção e consumo... 19

2.1.3 Impactos ambientais ... 19

2.2 Azul de metileno (MB)... 20

2.3 Alternativas para remoção de corantes ... 21

2.3.1 Hidrogéis superabsorventes como uma alternativa ... 22

3 OBJETIVOS ... 24

3.1 Geral ... 24

3.2 Específicos ... 24

4 MATERIAIS E MÉTODOS ... 25

4.1 Síntese dos hidrogéis ... 25

4.2 Análises de FTIR ... 26

4.3 Preparação da curva de calibração de azul de metileno ... 26

4.4 Cinéticas de adsorção de azul de metileno pelo PA e PA 1,5 ... 27

4.5 Isotermas de adsorção de azul de metileno pelo Pam Acril ... 27

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 28

5.1 Espectro de absorção do azul de metileno ... 28

(11)

5.3 Espectros de FTIR ... 29

5.4 Cinética de adsorção de MB pelo Pam Acril ... 31

5.4.1 Estudo do tempo de contato com o Pam Acril (0,2 mol%) ... 31

5.4.2 Estudo do tempo de contato com o Pam Acril (1,5 mol%)... 32

5.4.3 Modelos cinéticos ... 34

5.5 Isotermas de adsorção de MB no Pam Acril ... 36

5.5.1 Modelo de isoterma ... 36

5.5.2 Efeito da concentração inicial de MB ... 41

5.5.3 Efeito da temperatura ... 41

5.6 Comparação do Pam Acril com outros hidrogéis ... 42

6 CONCLUSÃO ... 44

(12)

1 INTRODUÇÃO

A produção de corantes tem se tornado uma intensa atividade industrial. Desde a descoberta dos corantes sintéticos pelo químico inglês W. H. Perkins (1838 – 1907) em 1856, houve o desenvolvimento de uma grande variedade destas substâncias.

Os corantes são constituídos por moléculas de estruturas complexas, cujo processo de síntese pode envolver até 500 reações intermediárias. De modo geral, estas moléculas possuem duas partes importantes em sua estrutura: o grupo cromóforo que é responsável pela cor ao receber energia radiante e os grupos auxiliares que possibilitam a afinidade entre o corante e a fibra têxtil (ZAZONI e CARNEIRO, 2001).

Os corantes sintéticos possuem algumas vantagens quando comparados aos corantes naturais, tais como: melhor afinidade pelos tecidos, manutenção da cor por mais tempo além de apresentarem uma ampla faixa de cores (KANT, 2012; ZAZONI e CARNEIRO, 2001). Entretanto, esses corantes apresentam certo nível de periculosidade por causa de sua toxicidade e de serem pouco degradáveis (PEIXOTO, MARINHO e RODRIGUES, 2013).

Mesmo em baixas concentrações, os corantes apresentam cores bem intensas. Se uma pequena quantidade é descartada em efluentes aquáticos pode haver uma mudança considerável na coloração das águas. Como consequência, haverá interferência na absorção de luz pelos animais e vegetais que vivem nesses ambientes aquáticos e, além disso, se os corantes forem bastante solúveis, há a possibilidade de eles serem transportados para reservatórios que abastecem a população (GUARATINI e ZANONI, 2000).

Tendo em vista os impactos ambientais causados pelo descarte de corantes têxteis, tem-se pensado em processos que minimizam a gravidade da situação. Para o tratamento de efluentes existem métodos físicos, tais como: sedimentação, filtração, coagulação, osmose reversa, extração por solventes, adsorção, dentre outros. Há também os métodos químicos que empregam, por exemplo, neutralização, redução, oxidação, catálise, troca iônica e eletrólise. Já os métodos biológicos utilizam digestão anaeróbica, tratamento fúngico, etc. (KANT, 2012).

As pesquisas atuais visam a obtenção de tecnologias que sejam mais baratas e que apresentem melhor potencial de remoção, sem geração de resíduos após o tratamento (PEIXOTO, MARINHO e RODRIGUES, 2013).

(13)

estes interagem com a superfície dos adsorventes.

Os hidrogéis superabsorventes podem ser uma alternativa para a remoção de corantes em águas residuais. Estes materiais são polímeros reticulados e hidrofílicos que podem absorver água e manter sua forma devido a sua estrutura tridimensional permanente (HARSH e GEHRKE, 1991). As moléculas do corante em contato com a água podem ou não penetrar no hidrogel, dependendo das interações físico-químicas presentes entre essas moléculas e as redes poliméricas (YI e ZHANG, 2008).

(14)

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Corantes têxteis

2.1.1 Classificação

Os corantes podem ser classificados segundo o método no qual eles são fixados às fibras têxteis. Descreve-se a seguir essa classificação com base nos trabalhos de Guaratini e Zanoni (2000) e Corbman (1985). Alguns tipos de corantes estão exemplificados por estruturas e processos de tintura adaptados do trabalho de Guaratini e Zanoni (2000).

2.1.1.1 Corantes reativos

São aqueles que possuem um grupo eletrofílico, o grupo reativo, o qual pode reagir com hidroxilas das fibras celulósicas, com grupos tióis, hidroxila e amino das fibras protéicas e também com os grupos amino das poliaminas. Este grupo é caracterizado por apresentar alta solubilidade em água e alta estabilidade na cor, por causa da ligação covalente que se estabelece entre o corante e a fibra. As equações químicas abaixo exemplificam o processo de tintura do algodão usando um corante que tem o grupo sulfatoetilsulfona como centro reativo:

Figura 1 – Exemplo de processo de tintura do algodão usando corante reativo.

R-SO2-CH2-CH2-OSO3Na R-SO2-CH=CH2 + Na2SO4 R-SO2-CH=CH2 + O-Celulose R-SO2-CH2-CH2-O-Celulose

OH- OH-

2.1.1.2 Corantes diretos

(15)

Figura 2 – Estrutura do corante direto corante Vermelho Congo.

NH2 N

N N

N

NH2 SO3Na

SO3Na

2.1.1.3 Corantes azóicos

Não são solúveis em água e são sintetizados sobre a fibra durante o processo de tingimento. Para isso, é necessário impregnar a fibra com um composto solúvel em água que é chamado de agente de acoplamento. Depois, adiciona-se um sal de diazônio (RN2+) que

reagirá com o agente de acoplamento resultando em um corante insolúvel em água. Este método permite boa fixação e alta resistência à luz e à umidade.

2.1.1.4 Corantes ácidos

(16)

Figura 3 – Estrutura química do ácido Violeta.

NH

CH3

SO3

-O3-S O

CH3

N+ CH3 CH3

2.1.1.5 Corantes básicos

São corantes catiônicos que geralmente são utilizados com outros agentes que os ligam às fibras de algodão, acetato, nailon, poliésteres, etc. Eles são mais usados em fibras acrílicas do que em fibras naturais. Esses corantes também são usados com frequência em tecidos que foram tingidos anteriormente com corantes ácidos.

2.1.1.6 Corantes à cuba

(17)

2.1.1.7 Corantes de enxofre

Ao serem aplicados, os corantes de enxofre formam macromoléculas com pontes polissulfeto muito insolúveis em água. O corante é aplicado depois de uma pré-redução em banho de ditionito de sódio para dar-lhe certa solubilidade em água. Depois, ocorrem subsequentes reoxidações sobre a fibra. Uma desvantagem de seu uso é que estes corantes costumam gerar resíduos muito tóxicos.

Figura 4 – Processo de tintura utilizando corante de enxofre.

R-S-SO3- + S2- R-S- + S-SO3

2-corante

R-S-SO3- + R-S- R-S-S-R + SO3

2-2.1.1.8 Corantes dispersivos

Sendo insolúveis em água, estes corantes são aplicados em fibras de celulose por meio de suspensões. Durante o tingimento, o corante é hidrolisado fazendo com que sua forma insolúvel precipite lentamente na forma dispersa sobre o acetato de celulose. Geralmente é necessário o uso de agentes dispersantes para estabilizar a suspensão do corante.

Figura 5 – Corante vermelho de lonamina KA temporariamente solubilizado por meio de hidrólise.

N N O2N

NO2

N CH3

NaO3S

hidrólise durante banho de tintura

N N O2N

NO2

NH CH3

Forma dispersiva

2.1.1.9 Corantes pré-metalizados

(18)

interações entre o metal e os grupos funcionais com pares de elétrons livres, por exemplo, aqueles presentes nas fibras protéicas. Por isso eles são muito usados nessas fibras, mas também são úteis em fibras de poliamida. Como desvantagem, produzem alto conteúdo de metal nas águas de rejeito.

Figura 6 – Corante pré-metalizado cromo/corante 1:1 sendo utilizado para corar lã através do grupo amino do tecido que se coordena ao centro metálico do corante.

H2O

O

N N

O Cr OH2

OH2

+

X-

+

O -O N

H2

NH Cr

H2O R H2O

2.1.1.10 Corantes branqueadores

(19)

Figura 7 – Estrutura química do corante branqueador corante fluorescente 32.

NH N

N N O H

NH

SO3H HO3S

NH N

N

N

OH NH

2.1.2 Produção e consumo

A maior fonte exportadora de corantes é a indústria dos Estados Unidos, que é responsável pela inserção de aproximadamente 2000 diferentes tipos de corantes sintéticos no mercado. Já no Brasil, a produção industrial atende 60% da demanda doméstica (GUARATINI e ZANONI, 2000; MCMULLAN et al., 2001). A indústria têxtil dispõe de mais de 10.000 corantes, cujo consumo é de 7,5·105 toneladas anualmente. Essa ampla variedade comercial de corantes se deve à grande demanda relacionada a cores e tons (RAJAGURU et al., 1999; GUARATINI e ZANONI, 2000).

Para se ter ideia da crescente demanda na produção de corantes, relata-se que o mercado de exportação e importação de corantes diretos e suas preparações aumentaram de 53.848 t em 1991 para 181.998 t em 2011. Para esse mesmo ano, estima-se que o mercado de importação e exportação dos corantes ácidos foi de 680.000 t. Os corantes dispersivos por sua vez apresentaram um aumento de 150.000 t em 1998 para 570.000 t em 2011 (UNSD, 2013).

2.1.3 Impactos ambientais

(20)

A transparência da água também é afetada, e com isso há uma diminuição da atividade fotossintética. A solubilidade dos gases também se altera, o que danifica as guelras e brânquias dos animais aquáticos (ZAZONI e CARNEIRO, 2001). Tem-se reportado que os corantes afetam o desenvolvimento vegetal. Um estudo verificou que soluções do corante azul brilhante G mostraram efeito inibitório no comprimento dos brotos e raízes de plantas. As soluções sintéticas deste mesmo corante apresentaram inibição na germinação de duas espécies estudadas (WATHARKAR et al., 2013).

2.2 Azul de metileno (MB)

O corante básico azul de metileno (MB, do inglês methylene blue) é um corante catiônico que, em geral, está disponível comercialmente como um sal cloridrato orgânico e está apresentado em duas estruturas de ressonância na Figura 8 (GONSALVES et al., 2014).

Figura 8 – Possibilidades de estruturas de ressonância do azul de metileno (Adaptado de GONSALVES et al., 2014).

N

S+

N N

CH3 CH3 C

H3

CH3 Cl

-N

S

N N+

CH3 CH3 C

H3

CH3

Cl

-O MB é utilizado para corar tecidos de algodão e lã (GH-OSH e BHATTACHARYYA, 2002). Além disso, ele possui muitas outras aplicações como desinfetante e antisséptico, análise de detergentes, peróxidos e ácido ascórbico, dentre outras (GONSALVES et al., 2014).

(21)

Grandes doses podem causar dores abdominais e no peito, dor de cabeça, confusão mental, além de outras complicações (GHOSH e BHATTACHARYYA, 2002).

2.3 Alternativas para remoção de corantes

Um dos maiores problemas para a indústria têxtil é a remoção dos corantes residuais dos rejeitos industriais. Uma dificuldade implicada pelos corantes é que eles constituem uma variedade de substâncias com diversos grupos funcionais, que conferem propriedades diferenciadas para cada um deles. Isto leva à busca de métodos peculiares de identificação, quantificação e degradação. Por isso, torna-se impossível a remoção de qualquer corante por meio de apenas um procedimento (ZAZONI e CARNEIRO, 2001).

Entre os métodos químicos podem ser citados: processos oxidativos, uso de sais de Fe2+ com H2O2, ozonização, método fotoquímico, uso de hipoclorito de sódio, destruição

eletroquímica, etc.

Os processos oxidativos são os mais comumente utilizados para a descolorização de resíduos. O peróxido de hidrogênio (H2O2) é o principal agente oxidante. Sua ativação

depende de outros meios como, por exemplo, a radiação ultravioleta (ROBINSON et al., 2001). Nagel-Hassemer et al. (2012) mostraram que o processo oxidativo UV/H2O2 se

mostrou promissor para o pós-tratamento de efluentes da indústria têxtil. A degradação dos mesmos foi evidenciada por uma eficiência de remoção de cor de 96%.

A destruição eletroquímica, por sua vez, gera subprodutos que são, em geral, não-tóxicos, mas apesar de quase não usar reagentes químicos, esta técnica tem um custo de eletricidade comparável ao preço dos reagentes (ROBINSON et al., 2001). Paschoal e Tremiliose-Filho (2005) trabalharam com um método eletroquímico chamado eletrofloculação onde foi possível recuperar índigo blue, um corante usado na manufatura do jeans. Neste caso, utilizou-se um processo eletroquímico para precipitar o corante tornando possível a sua reutilização.

Também há métodos biológicos, os quais se baseiam no uso de culturas microbianas, biomassa microbiana viva ou morta para adsorção e sistemas anaeróbicos de biorremediação de corantes têxteis (ROBINSON et al., 2001). As desvantagens dos tratamentos biológicos são a presença de metais tóxicos nos efluentes os quais acabam afetando os microorganismos. Outro fato é que muitos corantes não são biodegradáveis ou requerem um tempo longo para tratar o efluente (GHALY et al., 2014).

(22)

filtração, troca iônica, irradiação, coagulação eletrocinética, dentre outros. A adsorção envolve um conjunto de técnicas que tem ganhado muita atenção por causa da eficiência de remoção de poluentes (ROBINSON et al., 2001). Este processo consiste na transferência de massa de determinadas substâncias presentes em fluidos líquidos ou gasosos para a superfície de certos sólidos, possibilitando que os componentes desses fluidos sejam separados. A espécie que está sendo acumulada na superfície do sólido chama-se adsorvato e a superfície sólida denomina-se adsorvente (RUTHVEN, 1984).

A adsorção pode ser dividida em quimissorção e fisissorção. A primeira tem como algumas características: especificidade química; mudanças no estado eletrônico que pode ser detectado por algumas técnicas como, por exemplo, espectroscopia no infravermelho; a energia envolvida na quimissorção tem a mesma ordem de magnitude da energia de uma reação química entre um sólido e um fluido, etc.; a fisissorção, por sua vez, tem como características: podem ocorrer interações moleculares específicas; evidências de perturbação nos estados eletrônicos do adsorvente e adsorvato são mínimas, dentre outras (IUPAC, 2016). Muitos materiais são usados para adsorção: carvão ativado, madeira, argila, etc. (ROBINSON et al., 2001). O carvão ativado é o adsorvente mais utilizado (UPADHYE e JOSHI, 2012). Apesar de ser efetivo na remoção de muitos tipos de corantes, este material é caro e sua reativação resulta numa perda de 10-15% de sorvente (ROBINSON et al., 2001).

2.3.1 Hidrogéis superabsorventes como uma alternativa

Os hidrogéis de poliacrilamida tem se tornado um dos materiais mais versáteis com relação à adsorção no tratamento de águas residuais por causa de sua estrutura molecular incomum. Os grupos amida (-CONH2) presentes na poliacrilamida atuam como sítios ativos

na remoção de íons solúveis em água por meio de coordenação e quelação (ZHOU et al., 2014).

Além disso, a literatura também reporta o uso de um copolímero aniônico à base de acrilamida e ácido itacônico para remoção de corantes catiônicos. Verificou-se que a presença de grupos carboxila (-COO-) aumentou as interações destes com os grupos catiônicos do corante. Por outro lado, a interação entre esses hidrogéis com corantes aniônicos é pequena devido à repulsão entre os grupos carboxila do hidrogel e os grupos negativamente carregados do corante (KARADAĞ, SARAYDIN e GÜVEN, 1996).

(23)

adsorção de janus green B, um corante catiônico, por matrizes à base de poli(acrilamida-co-ácido acrílico) e poliacrilamida. O primeiro polímero foi efetivo na adsorção do corante enquanto que o segundo por ser um polímero não-iônico não apresentou o mesmo comportamento.

(24)

3 OBJETIVOS

3.1 Geral

Sintetizar e avaliar a capacidade de adsorção de azul de metileno pelo hidrogel de poli(acrilamida-co-acrilato de potássio) por meio de estudos de adsorção.

3.2 Específicos

Sintetizar os hidrogéis: Pam Acril 0,2 e Pam Acril 1,5;

Caracterizar o hidrogel antes e depois da adsorção de azul de metileno por espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR);

Determinar os parâmetros de adsorção (capacidade de adsorção, coeficientes de partição, concentração de corante no equilíbrio, eficiência de remoção) por meio de cinéticas e isotermas de adsorção;

Determinar o modelo que melhor se ajusta às isotermas de adsorção;

(25)

4 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Síntese dos hidrogéis

O copolímero de poli(acrilamida-co-acrilato de potássio) chamado Pam Acril foi sintetizado a partir de metodologia descrita por Magalhães et al. (2013). Os monômeros utilizados foram acrilamida (Sigma-Aldrich) e acrilato de potássio, o qual foi obtido por neutralização de ácido acrílico (Vetec) com hidróxido de potássio (Vetec). A N,N’ -metilenobisacrilamida (Sigma-Aldrich) foi o agente reticulante. A polimerização ocorre via radicais livres e é iniciada pelo par redox persulfato de potássio (Sigma-Aldrich) e N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamino (Sigma-Aldrich). A Figura 9 apresenta as estruturas químicas desses reagentes.

Figura 9 – Estruturas químicas dos reagentes empregados na síntese do Pam Acril.

NH2 C H2 O Acrilamida O -C H2 O K+ Acrilato de potássio

C H2

NH NH

CH2

O O H C

3

N N CH3

CH3

CH3

N, N'-Metilenobisacrilamida N, N, N', N'-tetrametiletilenodiamino

(Am) (KAc) Persulfato de potássio

(KPS) (TEMED) (MBA) S O O O O -O S O O -O

K+ K+

(26)

destilada e seco em estufa à 70 °C. O material seco é, posteriormente, macerado e separado em três frações granulométricas: 24-35 mesh (fração 1), 35-48 mesh (fração 2) e > 48 mesh (fração 3). O fluxograma mostrado na Figura 10 resume o processo de síntese. Dois géis com diferentes graus de reticulação foram sintetizados: um com 0,2 mol% de MBA, chamado Pam Acril (PA 0,2), e outro com 1,5 mol% de MBA (PA 1,5). A porcentagem molar é feita em relação ao número total de mols de monômeros utilizados na síntese. O procedimento para determinar o intumescimento dos hidrogéis foi feito pelo método do cadinho e a caracterização do Pam Acril 0,2 é descrito por Bezerra, 2015.

Figura 10 – Esquema de síntese do Pam Acril.

4.2 Análises de FTIR

Os espectros de FTIR do Pam Acril (PA 0,2), azul de metileno (MB) e PA 0,2 com MB adsorvido foram obtidos por espectrofotômetro de FTIR da Shimadzu modelo FTIR-8500. As amostras foram preparadas em pastilhas de KBr e a radiação incidente variou de 400-4000 cm-1.

4.3 Preparação da curva de calibração de azul de metileno

Utilizou-se espectrofotômetro UV (UV-1800, Shimadzu) para gerar o espectro de absorção eletrônica na região do ultravioleta-visível por meio de varredura de 200 a 800 nm com intervalos de 0,2 nm em uma solução 7,8 mg L-1 de MB em água destilada. O branco utilizado para obter o espectro foi água destilada. As leituras de absorbância foram realizadas

~30 min 10 min 10 min

Am + KAc

+ Água KPS TEMED MBA +

MACERAÇÃO SECAGEM (70 °C) LAVAGEM

GEL

24 h

(27)

no comprimento de onda de 664 nm utilizando cubeta de quartzo com caminho óptico de 10 mm.

A curva de calibração foi feita em triplicata, onde cada replicata utilizou amostras independentes. Preparou-se três soluções estoque de azul de metileno (Sigma-Aldrich) em água destilada com concentração 18,0 mg L-1. As outras concentrações foram obtidas por diluições das soluções estoque. As absorbâncias usadas para quantificar o analito foram corrigidas subtraindo-se a absorbância do branco (água destilada).

4.4 Cinética de adsorção de azul de metileno pelo PA 0,2 e PA 1,5

Colocou-se cerca de 15,0 mg de hidrogel com granulometria de 24-35 mesh em 50 mL de uma solução de MB com concentração inicial de 10 mg L-1. O procedimento foi realizado em batelada. A cinética foi conduzida a 25 °C e agitação de 75 rpm por um período de 4 h utilizando incubadora da Cientec, modelo CT-712R. Ao todo, preparam-se 10 béqueres para serem coletados em 10 intervalos de tempo diferentes (5, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120,180 e 240 min). A variação da concentração de MB foi acompanhada por espectrofotometria de absorção no UV-VIS no comprimento de onda de 664 nm. A cinética do PA 0,2 foi feita em triplicata e a do PA 1,5 em duplicata. A capacidade de adsorção (qt) e a eficiência de remoção

(E%) foram determinadas pelas Equações 1 e 2, respectivamente (SABER-SAMANDARI et al., 2014):

𝑞

𝑡

=

(𝐶0− 𝐶𝑡)

𝑚

× 𝑉

(1)

𝐸(%) =

(𝐶0− 𝐶𝑡)

𝐶0

× 100

(2)

onde C0 é a concentração inicial de corante em mg L

-1,

Ct é a concentração de corante para um tempo t (mg L-1), V é o volume da solução de MB em litros e m é a massa de hidrogel seco em gramas.

4.5 Isotermas de adsorção de azul de metileno pelo Pam Acril

(28)

iniciais de MB (5, 10, 25, 50, 75 e 100 mg L-1) durante um tempo fixo de 2 h. Os experimentos foram realizados em duplicata para as temperaturas de 25, 35 e 45 °C. Além dos parâmetros das Equações 1 e 2, calculou-se o coeficiente de partição (Kd) pela Equação 3,

onde Ceq é a concentração de corante no equilíbrio (PAULINO et al., 2006).

𝐾

𝑑

=

(𝐶0− 𝐶𝑒𝑞)

𝐶𝑒𝑞 (3)

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 Espectro de absorção do azul de metileno

A Figura 11 mostra o espectro de absorção do azul de metileno na faixa de 400 a 800 nm. Essa faixa apresenta uma intensa banda de absorção em 664 nm, correspondente à transição n-σ* (GONSALVES et al., 2014). Neste comprimento de onda, a absortividade

molar do azul de metileno é máxima chegando a um valor de 65.629 L mol-1 cm-1 e, por isso, este comprimento de onda foi selecionado para realizar as leituras durante todo o trabalho.

Figura 11 – Espectro de absorção do azul de metileno na concentração 7,8 mg L-1.

400 500 600 700 800

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

Ab

so

rb

ân

cia

(29)

5.2 Curva de calibração do azul de metileno

A Figura 12 mostra a curva de calibração obtida para o azul de metileno com sete pontos, variando a concentração de 0 até 6,0 mg L-1. O coeficiente de determinação obtido foi de 0,9976. A Equação 4 foi encontrada com base na curva de calibração. A absorbância é representada por A e a concentração (mg L-1) é representada por C.

A = 0,1915(±0,00214)C – 0,01181(±0,00628) (4)

Figura 12 – Curva de calibração de azul de metileno (λ = 664 nm).

5.3 Espectros de FTIR

A Figura 13 mostra os espectros de infravermelho do Pam Acril antes e depois de entrar em contato com a solução de MB comparando-se também com o espectro do azul de metileno. É mostrada, também, uma ampliação da Figura 13 na região de 750-1750 cm-1.

O espectro de FTIR do Pam Acril 0,2 após contato com a solução de azul de metileno (Figura 13b) apresenta uma banda característica do azul de metileno (885 cm-1 da Figura 13c) que corresponde a uma deformação de C-H aromático fora do plano presente no MB (KEILUWEIT, NICO e JOHNSON, 2010). No espectro ampliado é possível ver outras bandas características do azul de metileno presentes no Pam Acril 0,2 (Figura 13b do espectro ampliado), tais como em 1037, 1064, 1180, 1249, 1488 e 1600 cm-1. A absorção em 1402 cm-1 presente no PA 0,2 (Fig. 13a) se deslocou para 1384 cm-1. Esta banda corresponde ao

0 2 4 6

0,0 0,3 0,6 0,9 1,2

Concentraçao (mg/L)

Concentração (mg L-1)

A

bsor

nci

(30)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 (c) (b)

Número de onda (cm

-1

)

(a)

A

bsor

bân

cia

1750 1500 1250 1000 750

1402

(c) (a)

Número de onda (cm

-1

)

(b)

A

bsor

bân

cia

1600

1037 1064

885 1488

1249 1180 1384

estiramento simétrico do grupo carboxilato (KIRWAN, FAWELL e VAN BRONSWIJK, 2004). O deslocamento dessa banda indica que esse grupo funcional está interagindo com o corante.

Figura 13 – Espectros de FTIR do (a) Pam Acril 0,2, (b) Pam Acril 0,2 após adsorção de azul de metileno e (c) azul de metileno seguido de ampliação da região de 750-1750 cm-1.

(31)

A afinidade do MB pelo hidrogel é facilmente verificada pela variação de cor tanto da solução quanto do hidrogel.

Figura 14 – Solução de MB antes e após tempo de contato com hidrogel. Abaixo, amostra de hidrogel antes e após adsorção de MB.

5.4 Cinética de adsorção de MB pelo Pam Acril

5.4.1Estudo do tempo de contato com o Pam Acril (0,2 mol%)

(32)

O perfil da curva foi semelhante ao encontrado por Saber-Samandari et al. (2014) os quais trabalharam com hidrogéis de pululana-graft-poliacrilamida. No referido trabalho, os autores mostraram que este resultado ocorre devido à saturação dos sítios ativos que estão disponíveis na estrutura do hidrogel pelas moléculas do corante.

Figura 15 – Cinética de adsorção de MB com concentração inicial de 10,0 mg L-1 a 25 ºC utilizando o Pam Acril (0,2 mol%).

0 50 100 150 200 250

10 15 20 25 30 35 40

q

(

t

m

g g

-1

)

Tempo (min)

5.4.2 Estudo do tempo de contato com o Pam Acril (1,5 mol%)

(33)

Figura 16 – Espectros de absorção de MB em função do tempo de contato com o PA (1,5 mol%).

400 500 600 700 800

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

A

bsor

bân

cia

Comprimento de onda (nm)

0 min 5 min 10 min 20 min 30 min 45 min 60 min 90 min 240 min

A cinética de adsorção utilizando o Pam Acril (1,5mol%), na Figura 17, apresenta um comportamento semelhante ao PA 0,2, atingindo uma capacidade máxima de adsorção de 32,4 ± 0,2 mg g-1 com 98,0% de eficiência de remoção em um tempo de equilíbrio de cerca de

(34)

Figura 17 – Cinética de adsorção de MB com concentração inicial de 10,0 mg L-1 a 25 ºC utilizando o Pam Acril (1,5 mol%).

0 50 100 150 200 250

15 20 25 30 35 40

q

t

(

m

g g

-1

)

Tempo (min)

5.4.3 Modelos cinéticos

Os valores experimentais foram testados em três modelos cinéticos: pseudo-primeira ordem (Equação 5), pseudo-segunda ordem (Equação 6) e Equação de Elovich (Equação 7). Com base na Figura 17, verifica-se claramente que o segundo modelo foi o que se mostrou mais adequado para os hidrogéis. Neste modelo a razão t/qt é plotada em função

do tempo, seguindo uma relação linear (Equação 6):

log(qeq– qt) = lnqeq– k1t (5)

𝑡

𝑞𝑡

=

1

𝑘2(𝑞𝑒)2

+

𝑡

𝑞𝑒 (6) qt = ln( + ln(t) (7)

k1 (min-1) e k2 (g mol-1 min-1) são, respectivamente, as constantes de velocidade de

pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem; é a taxa de sorção inicial (mol g-1 min-1) e

(35)

Figura 18 – Modelos de (a) pseudo-primeira ordem, (b) pseudo-segunda ordem e (c) Equação de Elovich para a adsorção de MB a partir de uma solução de 10,0 mg L-1 (50 mL) a 25 °C

com 15,0 mg de hidrogel: PA 0,2 (a, b e c) e PA1,5 (d, e e f).

O quadrado do coeficiente de determinação para a equação da reta obtida pelo modelo de pseudo-segunda ordem foi de 0,9989 para o PA 0,2 e 0,9994 para o PA 1,5. Com o auxílio da Equação 6, calculou-se a capacidade de adsorção no equilíbrio (qeq) e a constante

de velocidade de pseudo-segunda ordem (k2) para os dois géis. Os resultados obtidos constam

na Tabela 1.

0 50 100 150 200 250

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 log (q eq qt ) Tempo (min) (a) R2 = 0,5946

0 30 60 90 120 150 180

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 log (q eq qt ) Tempo (min) (d) R2 = 0,7100

0 50 100 150 200 250

0 2 4 6 8 t/q t (m

in g mg

-1 )

Tempo (min)

(b)

R2

= 0,9993

0 50 100 150 200 250

0 2 4 6 8 t/q t ( m

in g mg

-1 )

Tempo (min)

(b)

R2

= 0,9989

2 3 4 5 6

15 20 25 30 35 q t ( m g g -1 ) ln(t) (f) R2 = 0,7517

1 2 3 4 5 6

10 15 20 25 30 35 qt (m g g -1 ) ln(t) (c)

(36)

Tabela 1 – Parâmetros experimentais e determinados pelo modelo de pseudo-segunda ordem para os hidrogéis PA 0,2 e PA 1,5.

Hidrogel E (%) qeq (mg g

-1)

experimental

qeq (mg g-1) por

p-segunda ordem

k2 (g mg-1 min-1)

Intumescimento (g de água/g de

gel)

PA 0,2 95,2 31,5 32,4 6,60×10-3 502,2

PA 1,5 98,0 32,4 33,2 8,70×10-3 239,4

Para o Pam Acril 0,2, os resultadosobtidos pela cinética de pseudo-segunda ordem são, respectivamente, 32,4 mg g-1 e 6,60×10-3 g mg-1 min-1. O valor de qeq obtido a partir do

modelo cinético de pseudo-segunda ordem foi apenas 2,9% superior ao qeq obtido diretamente

da curva da Figura 14, mostrando uma boa concordância com uma cinética de pseudo-segunda ordem. Já para o Pam Acril 1,5 mol% encontraram-se 33,2 mg g-1 como valor de qe e

8,70×10-3 g mg-1 min-1 como k2. A diferença em relação à capacidade máxima de absorção foi

de 2,5%. O PA1,5 também apresentou uma constante de velocidade de pseudo-segunda ordem maior do que o PA, indicando que a velocidade de adsorção de MB pelo PA1,5 também é ligeiramente superior.

No trabalho de Zhou et al. (2014) também foi observado um comportamento de pseudo-segunda ordem para os hidrogéis parcialmente hidrolisados de poliacrilamida com nanocristal de celulose na adsorção de MB. Baseando-se nesse trabalho, pode-se sugerir que a quimissorção é o processo que governa a absorção de MB pelo Pam Acril que pode ser devido às trocas ou compartilhamentos de elétrons entre os grupos catiônicos do corante e os grupos carboxilato do hidrogel.

5.5 Isotermas de adsorção de MB no Pam Acril 0,2

5.5.1 Modelo de isoterma

(37)

Na isoterma de Langmuir considera-se que a remoção do adsorvato se dá em uma superfície homogênea por adsorção em monocamada. A Equação 8 expressa o modelo de Langmuir, onde Ceq (mg L-1) e qeq (mg g-1) são a concentração e a capacidade de adsorção no

equilíbrio, respectivamente, qmax (mg g-1) é a capacidade de adsorção da monocamada e KL (L

mg-1) é a constante de Langmuir. Esta equação pode ser linearizada em pelo menos quatro formas distintas. A Equação 9 mostra uma dessas formas, a qual foi utilizada neste trabalho (LANGMUIR, 1918; ÖZTAŞ, KARABAKAN e TOPAL, 2008; EL-KHAIARY, 2008).

𝑞

𝑒𝑞

=

𝐾1+𝐾𝐿𝑞𝑚𝑎𝑥𝐶𝑒𝑞

𝐿𝐶𝑒𝑞

(8)

1

𝑞𝑒𝑞

=

1

𝑞𝑚𝑎𝑥

+

1

𝐾𝐿𝑞𝑚𝑎𝑥𝐶𝑒𝑞

(9)

O modelo de Freundlich, por sua vez, se aplica a sistemas heterogêneos, onde os sítios ativos são distribuídos exponencialmente. Neste caso, assume-se que a força de ligação é maior nos sítios inicialmente ocupados e que essa força vai diminuindo à medida que se aumenta o grau de ocupação. A Equação 10 é a forma empírica da equação de Freundilich, onde KF (L g-1) e (1/n) são as constantes de Freundlich. A primeira está relacionada à

capacidade de adsorção e a segunda mede a intensidade de adsorção. Quando o valor de n é menor do que 1, a adsorção é um processo químico. Por outro lado, se for maior do que 1, então o processo é físico. Linearizando a Equação 10 obtém-se a Equação 11 (FREUNDLICH, 1906; IFELEBUEGU, 2012).

𝑞

𝑒𝑞

= 𝐾

𝐹

𝐶

𝑒𝑞1 𝑛⁄

(10)

ln(𝑞

𝑒𝑞

)

=

ln(𝐾

𝐹

)

+

𝑛1

ln(𝐶

𝑒𝑞

)

(11)

Outro modelo de isoterma utilizado foi o de Redlich-Peterson, representado pela Equação 12. As variáveis qeq e Ceq já foram descritas. KRP é a constante de adsorção de

Redlich-Peterson (L mg-1), aRP representa o coeficiente de afinidade (L mg-1) e c é o parâmetro

de heterogeneidade (REDLICH e PETERSON, 1959).

𝑞

𝑒𝑞

=

1+𝑎𝐾𝑅𝑃𝑅𝑃𝐶𝑒𝑞𝐶

(38)

0 50 100 150 200 250 300 350

0 1 2 3

qe

(m

g

g

-1)

Ce (mg L-1)

Isoterma de Langmuir

0 50 100 150 200 250 300 350

0 1 2 3

qe

(m

g

g

-1 )

Ce (mg L-1)

Isoterma de Freundlich

0 50 100 150 200 250 300 350

0 1 2 3

qe

(m

g

g

-1 )

Ce (mg L-1)

Isoterma de

Redlich-Peterson

A Figura 19 esquematiza o ajuste destes três modelos, cada um em sua forma não linear. O ajuste não-linear foi feito pela minimização do teste qui-quadrado não-linear (2)

que é dado pela Equação 13 (BOULINGUIEZ, LE CLOIREC e WOLBERT, 2008), onde qeq,cal e qeq,exp são as capacidades de adsorção calculadas pelas Equações 5-7 e as capacidades

de adsorção experimentais, respectivamente:

2 =

(𝑞𝑒𝑞,𝑐𝑎𝑙−𝑞𝑒𝑞,𝑒𝑥𝑝)2

𝑞𝑒𝑞,𝑒𝑥𝑝 𝑛

𝑖=1

(13) Os modelos de Langmuir e Freundlich em suas formas linearizadas também foram plotados e mostrados na Figura 20 para fins de comparação utilizando o R2 como parâmetro de melhor ajuste. Todos os parâmetros obtidos dos três modelos encontram-se na Tabela 2. Tomaram-se os módulos dos parâmetros de Langmuir na forma linearizada para colocá-los na Tabela 2.

(39)

Figura 20 – Formas linearizadas das isotermas de (a) Langmuir e (b) Freundlich para a adsorção de MB usando o Pam Acril 0,2 a 25 °C.

Tabela 2 – Parâmetros obtidos por regressão linear e não linear dos modelos de Langmuir, Freundlich e Redlich-Peterson para a adsorção de MB em contato com Pam Acril 0,2 a

25 °C. Isoterma de Langmuir

qmax (mg g-1) KL (L mg-1) R22

Forma não linear 237,0 0,394 - 6,93·10-22

Forma linear 239,2 0,261 0,9854 -

Isoterma de Freundlich

KF (L g-1) n R22

Forma não linear 85,0 0,80 - 2,46·10-30

Forma linear 93,1 0,80 0,9968 -

Isoterma de Redlich-Peterson

KRP (L mg-1) aRP (L mg-1) C R22

267,4 1,46 0 - 0

Com base na Figura 19 e na Tabela 2 verifica-se que a regressão não linear de Freundlich é a que mais se ajusta aos dados. Para este mesmo modelo, há uma grande concordância entre o ajuste linear e não linear. A regressão utilizando o modelo de Redlich-Peterson também apresentou um bom ajuste encontrando um valor igual a zero para o parâmetro de heterogeneidade que segundo Jossens et al.(1978) é mais um indicativo que o modelo de Freundlich se ajusta melhor aos dados nesta faixa de concentração. Portanto, com base no modelo de Freundlich, o processo de adsorção de MB pelo Pam Acril 0,2 tem uma

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 1/q eq ( m g g -1 )

1/Ceq (L mg-1)

R2 = 0,9854

(a)

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 ln (q eq )

ln(Ceq)

R2 = 0,9968

(40)

maior probabilidade de ser em multicamadas do que em monocamada. Com isso, sugere-se que a heterogeneidade na superfície ou nos poros do hidrogel governa o processo de adsorção (RASHIDZADEH, OLAD e SALARI, 2015).

A Figura 21 mostra as isotermas linearizadas de Freundlich para as três temperaturas estudadas. Os parâmetros obtidos pelas retas utilizando a Equação 11 são apresentados na Tabela 3.

Figura 21 – Modelo linearizado de Freundlich para adsorção de MB pelo Pam Acril 0,2 em três temperaturas.

Tabela 3 – Parâmetros de Freundlich obtidos pela Equação 11 das isotermas de adsorção de MB pelo Pam Acril.

Temperatura (°C) KF (L g-1) n R2

25 93,1 0,80 0,9969

35 85,3 0,79 0,9999

45 74,1 0,80 0,9999

Da Tabela 3 verifica-se que o valor de n é praticamente o mesmo nas três temperaturas e, por ser menor do que 1, é mais um indicativo de que a adsorção de MB pelo Pam Acril 0,2 é possível por quimissorção, o que está de acordo com o modelo de pseudo-segunda ordem obtido pelas cinéticas.

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0

3 4 5 6

ln

(q

e

)

ln(C )

25 °C 35 °C 45 °C

ln(q

eq

)

(41)

5.5.2 Efeito da concentração inicial de MB

Assim como as cinéticas de adsorção, as isotermas também são muito importantes para entender o mecanismo de adsorção. A partir das isotermas foi possível encontrar os parâmetros contidos na Tabela 4.

Tabela 4 – Coeficientes de partição (Kd), concentrações iniciais (C0) e no equilíbrio (Ceq) e

eficiências de remoção (%) de MB em contato com Pam Acril 0,2 a 25 °C. C0 (mg/L) Ceq (mg/L) Eficiência de remoção (%) Kd

5,0 0,25 ± 0,01 94,9 ± 0,1 18,6 ± 0,6

10 0,41 ± 0,00 95,9 ± 0,0 23,4 ± 0,1

25 0,97 ± 0,01 96,1 ± 0,0 24,7 ± 0,3

50 1,52 ± 0,06 97,0 ± 0,1 32,1 ± 1,4

75 2,19 ± 0,29 97,1 ± 0,2 33,5 ± 4,6

100 2,72 ± 0,48 97,3 ± 0,2 36,3 ± 6,6

Pela Tabela 4 percebe-se que a eficiência de remoção é muito alta para todas as concentrações, apresentando valores superiores a 94,9%. Utilizou-se o coeficiente de partição para medir a distribuição das moléculas do adsorvato entre a rede polimérica e a solução. À medida que a concentração inicial aumenta, o coeficiente de partição também aumenta. Isto sugere que as moléculas de MB movem-se mais facilmente quando a concentração de MB é mais alta. Paulino et al. (2006) obtiveram uma tendência semelhante de crescimento de Kd

sugerindo que o aumento da concentração inicial de MB pode gerar um gradiente de concentração na interface hidrogel-solvente, causando uma melhoria na adsorção de MB.

5.5.3 Efeito da temperatura

(42)

Tabela 5 – Variação das capacidades de adsorção (mg g-1) com a concentração inicial (mg L-1) e a temperatura para o PA 0,2 em um tempo de contato de 2 h.

Temperatura (°C)

C0 (mg L-1) 25 35 45

5,0 16,3 ± 0,1 15,5 ± 0,1 15,6 ±0,3 10 33,0 ± 0,2 31,5 ± 0,1 31,6 ± 0,1 25 82,2 ± 0,0 79,4 ± 1,2 79,1 ± 1,3 50 164,7 ± 1,5 160,1 ± 0,1 158,5 ± 1,0 75 246,2 ± 1,3 241,7 ± 1,5 240,6 ± 1,2 100 326,2 ± 1,8 319,5 ± 3,9 312,8 ± 0,6

Em concentrações baixas não há uma variação significativa da capacidade de adsorção do Pam Acril 0,2. Entretanto, para concentrações maiores percebe-se que há uma diminuição notável na capacidade de adsorção. Essa diminuição também foi evidente para os valores de KF que aparecem na Tabela 3 para as três temperaturas. Portanto, os dados sugerem

que o processo de adsorção de MB pelo Pam Acril 0,2 é exotérmico.

5.6 Comparação do Pam Acril com outros hidrogéis

(43)

Presente trabalho Presente trabalho Presente trabalho VIVEK e PRASAD,

2015

ZHOUet al., 2014

PAULINO et al., 2006

SABER-SAMANDARI

et al., 2014

RASHIDZADEH, OLAD e SALARI, 2015

GHORAI et al., 2014

Referência

Pam Acril 1,5 mol% Pam Acril 0,2 mol% Pam Acril 0,2 mol% Glicogênio/poliacrilamida/

poli(ácido acrílico) Poliacrilamida/nanocristal

de celulose

Poli(acrilamida-co-acrilato de sódio) e goma arábica

modificada Poliacrilamida-g-pululana NaAlg-g-Poli(acrilamida-co-ácido acrílico)/Clinoptilolita Poliacrilamida-g-goma xantana hidrolizada Adsorvente 10 100 10 200 5,0 50 2000 25 400

C0 (mg L-1)

(44)

6 CONCLUSÃO

O Pam Acril 0,2 apresentou um alto desempenho na absorção de azul de metileno. A capacidade de adsorção e a eficiência de remoção foram 31,5 mg g-1 e 95,2%, respectivamente, partindo de uma concentração inicial de 10 mg L-1. O PA 1,5 foi um pouco melhor, apresentando 98,0% de eficiência e 32,4 mg g-1 de capacidade de adsorção.

O espectro de infravermelho do Pam Acril 0,2 após adsorção do azul de metileno apresentou bandas de absorção típicas deste corante e também houve deslocamento da banda de carbonila de carboxilato, sugerindo que esse grupo está interagindo com o corante.

As cinéticas de adsorção para ambos os hidrogéis apresentaram comportamento de pseudo-segunda ordem, dando indícios que o mecanismo de adsorção se dá por quimissorção.

As isotermas de adsorção de azul de metileno pelo Pam Acril 0,2 se ajustaram melhor ao modelo de Freundlich, indicando que há a formação de multicamadas. Com o aumento da concentração inicial de corante, houve um aumento tanto na capacidade de adsorção quanto na eficiência de remoção e também no coeficiente de partição. O aumento da temperatura diminuiu a adsorção mostrando que este processo é exotérmico.

(45)

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Imagem

Figura 2  –  Estrutura do corante direto corante Vermelho Congo.  NH 2 N N N N NH 2SO3NaSO 3 Na 2.1.1.3 Corantes azóicos
Figura 3  –  Estrutura química do ácido Violeta.  NH CH 3 SO 3 -O3-S O CH 3 N + CH 3CH3 2.1.1.5 Corantes básicos
Figura 4  –  Processo de tintura utilizando corante de enxofre.
Figura 6  –  Corante pré-metalizado cromo/corante 1:1 sendo utilizado para corar lã através do  grupo amino do tecido que se coordena ao centro metálico do corante
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