ESTUDO DO PROCESSO DE ADSORÇÃO DOS CORANTES- ALARANJADO DE METILA E RODAMINA B - POR ARGILAS ESMECTITICAS DO MUNICÍPIO DE
BOA VISTA, PARAÍBA.
J. F. Duarte-neto
1,R. R. Menezes
2, G. A. Neves
2, S. M. L. Silva
2. Avenida Aprígio Veloso, 882, CEP 58109-970, Campina Grande – Paraíba.
e-mail: jfernandesdneto@gmail.com
1
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – Universidade Federal de Campina Grande .
2
Unidade Acadêmica de Engenharia de Materiais – Universidade Federal de Campina Grande
RESUMO
Este estudo teve como objetivo à verificação do equilíbrio e cinética de adsorção de argilas esmectíticas da Paraíba usando os corantes alaranjado de metila (AM) e rodamina B (RB). A interação corante-argila foi realizada em solução aquosa. A adsorção desses corantes foi observada fazendo o controle dos seguintes parâmetros experimentais: concentração do adsorvente, tempo de contato e pH. O efeito do tempo de contato não foi significativo, uma vez que a adsorção ocorreu em 60 minutos para todas as soluções. A variação da concentração do adsorvente influenciou a capacidade adsortiva, observando-se que a capacidade foi maior na menor concentração de adsorvente. Com a variação do pH os corantes tiveram comportamentos semelhantes em meio ácido, onde adsorveram-se em maior quantidade em ambas as argilas. Os dados ajustaram-se melhor ao modelo de Freundlich e ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem.
Palavras chaves: Esmectitas, Equilibrio, Cinética, Adsorção.
INTRODUÇÃO
As argilas possuem aplicações em diversas áreas, dentre suas várias
aplicações têm-se destacado nos últimos anos seu uso como adsorventes
(1). Entre
essas se destacam as argilas esmectíticas. Sua larga aplicabilidade esta associada
a sua elevada área superficial, grande capacidade de troca de iônica e baixo custo
(2). A capacidade de troca iônica dos argilominerais é uma propriedade que influencia muito suas características físico-químicas e é provocada pelo desequilíbrio das cargas resultantes das substituições isomórficas, da dissociação de grupos OH- e das ligações incompletas nas arestas dos argilominerais
(3).
O comportamento de adsorção das esmectitas vem sendo produto de diversas pesquisas em todo o mundo, em virtude do potencial econômico e industrial dos sistemas argila-composto orgânico, principalmente a estabilização de complexos pesticidas-argila, análise do comportamento dos herbicidas catiônicos e das moléculas de corantes orgânicos, e a modificação hidrofóbica das superfícies das argilas
(4,5).
Deste modo, este estudo tem por objetivo observar o mecanismo de adsorção dessas argilas com corantes de comportamentos químicos distintos, para que sirva de modelos em futuras interações com compostos orgânicos.
MATERIAIS E MÉTODOS
No desenvolvimento desta pesquisa foram utilizadas duas argilas oriundas do município de Boa Vista-PB, denominadas por: Bentonita-Chocolate (AM01) e Bentonita-Chocobofe (AM02). As composições químicas das argilas foram determinadas por fluorescência de raio X (Shimadzu EDX-720) e a identificação cristalográfica realizada por difração de raio X (Shimadzu XRD-6000).
Como adsorbatos foram utilizados dois corantes: alaranjado de metila (VETEC, P.A.) e rodamina B (VETEC, P.A.). O alaranjado de metila é um corante aniônico e a rodamina B é um corante básico catiônico.
Os experimentos para avaliar os processos de adsorção foram realizados em sistema de bateladas e cada ensaio dependeu de diferentes condições experimentais, tais como, o controle de temperatura e de tempo, a modificação do pH e a concentração do adsorbato e do adsorvente. As condições experimentais de temperatura e tempo de contato foram controladas com o uso do agitador orbital com incubação (IKA KS 4000i CONTROL). Todos os ensaios foram realizados com velocidade de agitação de 225 RPM.
Após as interações – corante + argila – todos os ensaios foram centrifugados
por 5 minutos a 3.600 RPM. Logo após a centrifugação eram medidas as
absorbâncias referentes às diferentes interações para se determinar essas
absorbâncias utilizou-se um espectrofotômetro UV-Vis (PerkinElmer UV-VIS Lambda-35), empregando-se uma cubeta de quartzo de caminho óptico de 1,0 cm.
RESULTADOS E DISCURSSÃO
A Tab. 1 apresenta a composição química de cada argila utilizada no trabalho.
Tabela 1 - Composição química das argilas.
Amostras SiO
2Al
2O
3Fe
2O
3CaO MgO K
2O TiO
2PR*
AM01 47,48% 15,35% 9,23% 3,21% 2,35% 0,52% 0,83% 20,60%
AM02 59,92% 12,15% 6,08% 1,69% 0,90% 0,22% 0,58% 19,30%
PR* = Perda ao rubro
Já a identificação cristalográfica foi realizada através de interpretações dos difratogramas obtidos (Fig. 1), que juntos com as análises das composições químicas das amostras indicam que essas argilas contêm como principal argilomineral as esmectitas
(6).
0 10 20 30 40 50 60
0 250 500 750 1000
Q Q E
E
Intensidade (u.a.)
2 Theta
EQ C
AM01
E - Esmectita Q - Quartzo C - Calcita
(a)
0 10 20 30 40 50 60
0 150 300 450 600
E E
Cr
E
Intensidade (u.a.)
2 Theta Cr
E - Esmectita Cr - Cristobalita
AM02
Q - Quartzo
Q
(b)
Figura 1 - Difratogramas: (a) da AM01 e (b) da AM02.
Para determinar a quantidade adsorvida do corante no adsorvente é necessário seguir a seguinte equação (Eq. 1):
Eq. 1
onde Q(mg/g) representa à quantidade adsorvida, C
0(mg/l) é a concentração inicial do adsorbato, Ce(mg/l) é a concentração de equilíbrio na solução, V (l) é o volume da solução e m (g) é a massa do adsorvente
(7,8).
Avaliando o tempo de contato e as quantidades adsorvidas nas argilas (Fig.
2), para as interações com rodamina B (AM02-RB e AM01-RB), verificou-se que
houve aumento de adsorbato adsorvido na argila com o passar do tempo.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0
20 40 60 80 100
AM02-RB AM01-RB AM02-AL AM01-AL
Tempo (min.)
Quanti dade ads orv ida (m g/ g)
Figura 2 – Efeito de tempo de contato no processo de adsorção
Observou-se que a quantidade adsorvida do corante até os 60 minutos iniciais do experimento foi crescente, a partir deste tempo houve uma diminuição na taxa de adsorção
(9). Analisando a interação das argilas com o alaranjado de metila (AM02- AL e AM02-AL) foi observado que ocorrem pequenas quantidades adsorvidas, esse comportamento é devido à característica dos argilominerais esmectíticos por possuírem cargas negativas na superfície e as moléculas do corante ter natureza aniônica
(10,11).
A observação da variação de quantidade de adsorvente – tanto da AM01 como da AM02 – no processo de adsorção da RB (Figura 3), indica que ocorre diminuição na capacidade de adsorção com o aumento da quantidade de adsorvente, esse fato se deu devido aos sítios de adsorção das argilas permanecerem em sua maior parte insaturadas
(12). No caso do alaranjado de metila houve baixa variação na concentração inicial, ou seja, adsorveu pouco adsorbato com as diferentes quantidades de adsorvente.
.
0 1 2
0 30 60
90 AM02-RB
AM01-RB AM02-AL AM01-AL
Quanti dade ads orv ida (m g/ g)
Quantidade do adsorvente (mg/l)
Figura 3 – Efeito da quantidade de adsorvente no processo de adsorção.
A Figura 4, descreve o efeito da mudança de pH na remoção do AL e da RB, para as amostras dos dois adsorventes. A remoção do AL e do RB diminui drasticamente com o aumento dos valores de pH no intervalo de 3 a 11, para os dois adsorventes.
3 6 9 12
0 20 40 60 80
100 AM02-RB
AM01-RB AM01-AL AM02-AL
pH
