Aplicação de quitosana na forma de membranas, partículas e esferas na adsorção de corante têxtil reativo preto

Abstract

O descarte inadequado de efluentes contendo corantes pode levar a interrupção da fotossíntese nos mananciais, afetando a vida aquática, além disso, os produtos de degradação dos corantes, como as aminas aromáticas são potencialmente tóxicas e carcinogênicas para os seres vivos. Métodos convencionais de tratamento como biodegradação, coagulação e flotação, têm sido utilizados no tratamento de poluentes orgânicos presentes em efluentes, mas sem resultados satisfatórios para a remoção de corantes. Esse trabalho tem como objetivo verificar a eficácia da remoção do corante têxtil reativo preto em meio aquoso por quitosana na forma de membranas, partículas e esferas. Para a produção do material adsorvente foi utilizada a quitosana de crustáceo comercial da SIGMA®. A quitosana foi caracterizada pelas técnicas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho, análise elementar, ressonância magnética nuclear de prótons e viscosidade. Os adsorventes preparados foram caracterizados pelo conteúdo de grupos amino livres e microscopia eletrônica de varredura. Um planejamento fatorial 23 foi realizado para avaliar as variáveis pH (3, 4 e 5) da solução corante, massa de quitosana (0,5; 1,0 e 1,5 g) e temperatura (30, 40 e 50 ºC) na adsorção deste corante para o adsorvente na forma de partículas e membranas. Para as esferas foi aplicado um planejamento 22 a temperatura ambiente, por meio do qual se confirmou a inviabilidade de adsorção das esferas. Realizou-se uma cinética de adsorção abrangendo uma faixa de 1 – 85 mg/ L de solução corante durante o tempo de 0 – 240 minutos. Foram testadas as isotermas de Langmuir e Freundlich e os modelos cinéticos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem para se determinar a forma de interação do corante com o adsorvente. As técnicas de caracterização da quitosana demonstram se tratar de um biopolímero de médio peso molecular. A caracterização do material adsorvente por meio de microscopia eletrônica de varredura indicou as partículas de quitosana como material de superfície mais irregular e porosa, quando comparado aos demais. Foram obtidas capacidades de adsorção de até 94,34 mg/g e remoção de até 100% para as partículas e 49,37 e remoção de até 98% para as membranas, enquanto que para as esferas estes valores não passaram de 5 mg/g e 28%. Os fatores estudados (pH, massa e temperatura) foram estatisticamente significantes para as partículas, enquanto que para as membranas a temperatura se mostrou insignificante. A adsorção desenvolveu-se segundo uma cinética de pseudo-segunda ordem, sendo as partículas de quitosana ajustadas ao modelo de Langmuir e as membranas de quitosana ajustadas ao modelo de isoterma de Freundlich