XXI FNTMMI'
Natai ~ RN.
novembro 2005.
REMOÇÃO DO AZUL DE METILENO DE SOLUÇÜES AQUOSAS
UTILIZANDO TURFA COMO ADSORVENTE
i\.N. Fernandes 1 ' ; C. A. 1'. Almeida"; C.T.B. Menezes
1
;
N. A. Debacher
1
;
M.M.D. Sierra
1
(I) Departamento de Química l!nivcr,idade Federal de Santa Catarina Campus Universitário, Bairro '•
Trindade. Cx. Postal 476 XX040~'!00 Florianópolis SC.
andn:ia(a·tJmr.ufsc.hr: sil:rr;~!Jl~""-IJJ~J?I: debacherraqmc.ufsc.br
(2) Departamento de Química llnivcrsidade Estadual do Centro Oeste Rua Simeão Camargo
Varela de Sú, 03 X5040~0XO (iuarapuava PR.
m_JJj_(,:_ii_l_lLL!L!LL! lllC. uiSLJl!:
(3) lkpartamento de Engenharia i\mhicntal Universidade do t·:xtrcmo Sul Catarinensc
I I 05 Bairro llnivcrsitúrio
Cx. Postal 3 ló7 XXX06~000 Criciúma SC.
Av. Universitária,
~- b}Jl{il ~! ll0_C_. ~-g_~-~h!:
RESUMO
A remoção da cor de ctlucntcs 0 um dos grandes problemas enfrentados pelo sctor têxtil uma vez que a
ck\ada estabilidade biolúgica dos coranll's dificulta sua dcgradaç<lo pelos sistemas de tratamento convencionais
empregados pl'las indústrias. Os coranks restringem a passagem da radiação solar, diminuindo a atividadc
fotossintética naturaL prov·ocando altcraçôcs na hiota aquútica c causando toxicidade aguda crônica nestes
ecossistemas. Por estas razücs, alternativas para o tratamento de úguas contaminadas por efluentes têxteis têm sido
testadas. A adsorçào representa um impot1ante papel no controle da poluição destas águas c, atualmcntc, a turt~l tem
sido frcqücntcmentc apontada como um hioadsorvcntc eficiente e de baixo custo. A turhl é um material complexo,
cujos principais constituintes sào as ligninas, a celulose c as suhstúncias húmicas. Esses constituintes possuem
grupos funcionais polares de grande reatividadc que aluam nas rcaçôcs de troca iónica, fa;.cndo com que o potencial
de adsorçào das turh1s seja muito alto. Neste trabalho, utili;.ou-sc uma amostra de turfa com o intuito de avaliar o
seu potencial de adsorçào cm relação ao corante azul dL' metileno. Para soluçúL's de 200 mg/L c 400 mg..iL, a amostra
foi capaz 'k adsorvcr 99 1 ~o c 90°/o do corante contido na soluçào aquosa, respectivamente, para as duas temperaturas
(3Y)C c 60°C) estudadas. Para soluçôcs de 600 mg/L c XOO mg.. . L os valores de porcentagem de remoção foram de
55°-u c 42(~o (.15°(') c de 74°o c 59n-;. (60°C), respectivamente. Apesar da porcL'ntagL'm dL' rcmoçào do corante
diminuir com o aumento da concL'ntração inicial, a quantidade de massa adsorvida do corante aumenta com o
aumento da sua conccnlraçào inicial nào inviabili;.ando o processo mL'smo em concL'ntraçlks mais altas. A eficiência
da turl~l na rcmoçào do corank, mostra a pokncialida(k dcsk material no tratamento de efluentes têxteis.
PALA VRAS~CIJA VI·:: turt:L adS<H\iíll, azul de mctiknll.
641
A.N. Fernandes: C. A. 1'. Almeida: C.T.Il . Menezes: M.M.D. Sierra: N. A. lkhachcr
I. INTRODUÇÃO
A dcgrndaç;:lo ambiental é um tema dc grande pn: ncupíl\'ÜO tendo-se cm vista as condiçôcs para a
sobrevivê ncia c qualidade de vida d as aluai s c futura s gcr~u..·ües. Ext..'mplos de at:~ nluad a degradação ambiental
dec orrem principalme nte de processos indu striai s. nos 4uai s as indústrias tl· xtcis n..·pr ...·scntam um imponant~..· papd
(Franchi, 2000) . J\ el e vada estabilidade biológica dos corantes usados nc.:stas indústrias dificulta sua dcgrr.H.Ia~:J o
pelos s iste mas de trata ment o con venc ionai s (norma lment e lo do ati vo) empregados . /\ contaminaç;.io de rios c lagos
com estes compostos provoca. al ém da poluiçi'lo visual. sérios danns
~·~
t:nma c ú llora destes locai s. l'om s uas
intensas coloraçôcs, os corantes restringem a passagem da radiaçüo solar, diminuindo a atividadc fot oss int~ti ca
naturaL provocando alterações na biota aquútica c caus'-!ndo tox icidade aguda ~.:rú nica nestes L'Cossistemas (1\\lcn
cf
a /.. 2004 ). J\ ss im . alte rnati vas para o tratame nto de c tlttL'ntcs contaminados por d luL"nt cs te xtL' is tê m si d o testadas. c.
entre estes a adsorçào represe nta um importante papel ( Kun z
L'f
a/. , 2002).
A adso rçào é um processo t1s ico-quimico. onde as mo léculas do c ontaminante tflle cs t:l o di sso lvida s sà t.l
atraídas para a superfície do adsorvcntc. O prm:csso de adson;ào, cm comparaçüo com uma variedade de outro:-.
proce ssos para o trata me nt o de efluent es aqu osos contaminados. 0 de fócil opera~· :lo c produ; um resídu o de efluente
livre Jc polue ntes. Além disso . d..: v ido ú adsorçào ser g...:ralmc nt c revers ível. a rcgcnc ra\=:l o do matL·rial ad :-.ür vc ntc
pode ser p(lSsívc l, re sultand o assim num processo económico . O carv:i o ati vo ~ o adsor vc nt c mai s utili zado para essa
fin a lidade, entretanto, seu ~..·mprc go é limitado cm funç fHl de seu clev·ado custo. SL·ndo ass im. e :x istc um crcsccntl·
inte resse pela busca de materiai s a ltcrn:.tti vo s J c bai xo c usto qu e possam ser utili z ados como adso rvcntcs. tai s como
linha<;a (Li vcrs idgc c/ ai.. 1997). Hrg ilas (Gürscs ,., o/.. 2004). turht (Fernandes t'l ai.. 2004). harro hran w (Alme ida .
2005) c couro ( Dallago e/ a/ .• 2005 ).
Nos últimos 30 anos o uso da turfl1 nos s istemas de tratamentos de dlucnt..:s tem rccchiJo uma atençüo
especial c. atualmcnt c. filtro s de turfa represe ntam um m~todo con v..:nicntc para o tratamentn de efluentes aquosos
(Allen e / a/., 2004). A turt'c:J C um material relati vamente barato c poss ui t.: arach: ri stit.:as que propo rcionam um bom
índice de adsorção.
f:
um m:Jte ri al quimicamente complex o. con stituído por quatro g rupos prim:ipais: hctumcs
(ácidos graxos. ceras c esteróides). substâncias húmicas (S H) {úcidos húmicos. ~cid os fúl v icos c huminas) .
carboidratos (principa lmente celulose c proteínas) c ligninas (suhstün c ias polifenúlicas, a ex emplo dos úcidos
húmicos ) (Fuc hs man. IYXO). Normalmente lignina c cdulosc süo o s co nstituintes mai s importantes ..: o IL'Or c m Sll C
função direta do grau de decomposi çüo. J\ s SII poss uem g rupo s fun cionai s polarL"s. tais como carhox ílicos c
fcn ó licos, de grande reatividade c 4uc atuam nas reaçücs de tnlca iúnica. fazendo co111 qw.: o pot e ncial de ad sorçào
das turfas para sólidos cs pcdticos. tais c omo metai s c mo lécul :1s orgo"ulica s polar..:s. seja muito alto.
A tuallltc ntc, a indústria tL- x til te m prm: umdo tratar sc us rc.kitos 1.k modo a ate nder aos padrôl..'s
csta. hc lccid os pe las e ntidades superiores. Entretanto. a contínua t.k g radaçüo do amhiL·nt <..· é prova de quL' cs:-.a
abordagem contêm erros gra ves. sobretudo a o supor lJUL' u ambicntl..' pode to lerar certa quant idadL' de poluiç;l o. Santa
Cat a rina re pre se nta um estado que cresce a cada dia co m rdaçào
~b
indústria s tCxtcis. deste mndo o descarte d e
efluentes prove nientes dessas indú strias aumenta continuame nte . O e stado lamh0m poss ui s ignifi c.: ati vas r~.: sc r v as d e
turfas, o que torna propício um es tud o de rL'Cllpl..'raç;Jo de úrcas degradadas P'lr cihll·nl cs IL'x lL· is utili1.a nd o a turh1
642
XXI ENTMML
Natai-RN, novembro 2005 .
(.; Omo adsor ventc. Sl'IH.Io assim . ncsh: trabalho utilizou ~ sc uma amostra de turl~l. ohtida numa turfciru hx:alíZada no
Ba lneário Arroio do S ilva
SC. com o intuito de avaliar o seu potencial Uc adsorçào cm relação ao corante azul de
metileno (AM ).
DESENVOLVIMENTO
,Hareriuis
!\ amostra cm estudo foi ohtida
1...'tn
uma turkira hlcalintda no município de Balneário Arroio do Sil va, no
sul de Santa Catarina. no Hrasil. Essa amostra de turfa, designada como TD (turfa decomposta), cnnt~m um grau de
humifica~ào
bastante alto (117). atribuindo-se a um estado de decomposição de 70°;;) do material analisado (Von
Jl)~4 ).
Um valor de 70n;, no teor de dccomposiçüo re presenta um poder de sorçào intcrmcdiúrio, segundo o
Post,
Relatório du ln ~tituto de Pesqui sas Tecnológicas (IPT. 1979). pmkndo a amostra ser usada co mo adsor vcntc de
soluções aquosas contaminadas. l·:ntn:tanto. antes do processo de adsorçào a amostra foi imersa dura nte 15 min cm
solução de HCI (l moi L
1
tk forma a n:mover os cumponl.'ntes minerais fnu.:amcntc ligados c liberar os grupos
funcionais. auml.'ntando assim seu potencial de adsorçJo (h.:rnandes d ui .. 2004) .
O corante utilintdo foi o /\M . l:k foi escolhido dc,·ido s ua estrutura ser bastante conhecida c por ser um
(Orante muito cm: ontrado cm efluentes t.:xtcis. /\!Cm di sso. c k é utili zado cm muitos outros trabalhos de adson;ão
devido a sua tnxi<:idade ({ilirses <'I ui., 2004: Almeida, 2005). Embora não possa ser considerado perigoso, o AM
provoca efeitos indesejáveis se inalado ou ingerido, por exemplo, náusea. vômito. diarréia c gastrite. Doses elevadas
(acima de 0 ,50 rng/ L · limite de descarte ao meio ambiente ) provocam dor no pe ito , dor de cabeça forte, sudoresc
excessi va c confusào mental ({ihosh c Bhattacharyya. 2002) .
Ti..•s fes de Adsor(J o
Os testes de capacitlatlc tlc adsor\-·üo foram leitos t.:m hatclada (Figura I) com base cm soluçôcs tlc corante
nas cnnccntraç0es iniciais de 200, 400. (100 c XOO mg/L. Para cada solução estoque foi feita uma diluiçã o seqücncial
(I :5) de modo a obter uma curva de calibração. Os experimentos foram reali zados nas temperaturas de 35 °C c 60°C
cm pl-1 natural. Volumes de 50 mL d e solução de l'orantc. l'om concentração inicial conhecida. foram deixados cm
contato com 0.1 g de turf~t trataJa com 11('1, soh agitação mccünil'a. O s ex perimentos fomm acompanhados por
l'Oictas pcriúdicas de alíquota s tlc soluç;\o por um pcriodo tk·. no má x imo. 96 h. Es tas alíquotas foram diluídas cm
valores pré-dctennine~dos de modo a serem analisadas no espectrofotômctro de UV-Vis (P.:rkin-Eimcr Modelo
SSOS). Após" diluição, as soluçôes fmam centrifugadas por IOmin a 2.000 rpm . O sobrcnadantc foi recolhido com
um<.~
pi peta c analisado por cspcrtrofntomctria U V- V is. Os va lores das absorbüncias das soluçôc s foram tomados cm
um comprimento t.k.· onda (À) de (•ú4 nm .
643
A.N. Fernandes; C. A. P. Almeida; C.T.ll . Menezes; M.M.D . Sierra; N. A. Lk hacher
Figura I - Agitado r mel::.lnico de S eixos.
RESULTADOS E DI SCUSSÃO
As Figuras 2a c 2b mustram a variação da concentmçào de equilíbrio (C,.) do corante AM com o tempo nas
temperaturas de 35 °(' c 60°C. respecti vamente. para as conccn traçiics ini ciais de AM de 200. 400. hOO c XOO mgi l.
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644
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Nutai-RN. novembro 2005.
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~
hgura
Variaç~lo
da C,. com o h.:mpo dl: adsorçào nas temperaturas
de .IS"C (a) c úO"C (h).
Em todas as curvas
ob sc r V~lli- SC
a diminuição da concentração do c..:ora ntc com o aumen to d o tempo de
conta to até apr()\ imadamcntc 45 h quam.lo a conCl."ntraç;lo se manté m constante para ambas a s tcmpcralllras. Os
ex perimentos foram mantidos por um te mpo maior para se ter a certeza de que nenhum outro processo estivesse
oconcndo depois da satunu;ào da r.:amnda adsorvcdora. t:sh.:: tempo. re lativamente pequeno. revela que a adsorção do
A.M pela
turf~t
!.! um processo rúpido . Num outro experimento utilizando o barro branco como cH..Isorventc, por
exemplo, envolvendo
a~
mesma s conccntrat;ôcs c
um tempo tiL' contato de 4X h para se ating ir a
~1s
mesmas tempera turas e mp regadas nesse estudo. foi necessário
<.:oncL· ntra~r·{io
dc cqui lihrio (Almeida, 2005).
i\ quantidad~ múx ima de corant~ adsorv ida cm mg/g (Tabela I ) aumentou d~ 84,5 uté I K~.O. a 35°C e de
17ó,O até 2 14.0. a 60°C. com um aumento na concentração inicia l doAM de 200 mg/ L u 800 mg/L. Ou seja, qua ndo
a conccntnu,:ào inicial do cora nte quadruplicou a quantidade aJsorvida dobrou, no primeiro caso (35 °C) c aumentou
cm torno dl· 20(% no segundo caso (6(Y>( '). O aumento da temperat ura propo rciona um aumcnlo na quantidt:tdc de
massa de AM adsor vida cm Iodas as conccntraçücs indicando que o processo de adson;iio é e ndotérmico, ou seja, é
fa vorecido a ll;m pcraturas mais elevadas. Essa
carm: t~r ís tica
pode ser indi cati va da incidênciu não somente de
adsort;ào física . mas tamhé m química. pois essa última necessita de mais energia para ocorrer. Esse processo pode
SL'r devido ao fato que em temperaturas mais altas. um aumento cm vo lume livre ocorre de vido ao aumento do
mov imL'nto do soluto. o pnx:csso cstú e m constante c4uilíbrio. Isso pode ser devido a lcndê m:ia das mo léc ulas do
corante escapar da !~a se súlida para a liasc majorit;·aria ~.: om o aumento da te mJK'ra tura da so luç::l o. Este e feito pode ser
ex plicado considerando que cm temJ"k' raturas mais altas, a l'nergia tota l de molét: ulas do sorvato é aume ntada c
conseqücntcmL'ntL' s ua tcndl'nl' ia a L'St: apar é também aullll'lltada (Ho c McKa y, 2003). O efeito da temperatura é
ma ior na
so luç ~io
mais diluída.
qu~mdo
a ra;ào sítios d..:
aJson.,: ào/conce n tra ç~io
645
de adsurvato é ma is a lta.
A.N . Fernandes: C. /1.. P. /l.lmeida; C.T.B. Menezes : M.M.D . Sierra: N. /1. . lkhacher
Tabela I
Quantidade mú xima adsorvida do corante AM pela turlü .
TEMPER ATU RA DE 35°C
CONCEN TR AÇÃO IN ICI /1. 1. DE COR/I.NTE
200 mg/L
I
600 mg/1.
I
400 mg/L
I
XOO mg/L
I
I X9,0 mgig
I
XOO mg/L
I
214.0 mgig
QU/I.NTID/I.DE MÁXIM/1. /I.DSORVID/1.
X4.5 mg/g
I
I X2.0 mgig
I
174,0 mg/g
TEMPERATUR A DE 60°C
CONCENTR /I.ÇÀO IN ICI /I. L DE CORANTI'
200 mg/L
I
400 mg/L
600mg/L
I
QUANTIDA DE MÁX IM /1. ADSOR YID/1.
176.0 mg/g
I
177.0 mg/g
I X.l. ll mg/g
I
Os resultados ilustrados nas Fi guras Ja c 3h mostram a variação da porce ntage m de rcmoçüo do corante
AM com o tempo nas temperaturas de 35°(' c 60°C, re specti va mente, para as COJH.:c ntraçôes ini L" iais de AM de 200.
400. 600 c XOO mg/L. Atraves destas tiguras podc·sc obse rvar
'(UC
a
re mn~ :i n
do corante pela turl<• aumenta com o
tem po, chegando a a ltos va lores de porcenta gem de remoção no equilí bri o. Para as soluçôcs ma is dilu ídas o
percentua l de rcmoç<lo é bastante signi lica ti vo,
~:u m
valores de aproximadmm: ntc
99(!;;~
c 9()u,;, para as soluçôcs de
200 mg/L c 400 mg/ L cm ambas as temperaturas de adsor,·:io. O aumento na conccntraçào inicial do A M resulta
numa redução no potencial de remoção do corante da solw; ào aquosa. Para as soluções de óOO mgil. c HOO mgiL o
percentual de remoção foi cm torno de
55'~~~
c
42'~/;l
(35°C) c de 74%, c
59 1 ~(,
(60°C). respecti vamente, mostrando a
diminuição da capacidade de adso rçào com a maior ocupação dos sítios disponí veis . En tretanto. como fo i visto
anteriorme nte. a quantidade de massa ad sorvi da aument a quando a concentração ini cial doAM varia de 200 mg/L a
800 mg/L, o que não inviabili za o pnx.:csso cm concc ntraçôcs mai s
~tlta s .
Se ndo assim. e nquanto esses grupos não
estivere m todos comprometidos com as moléculas do corante a adsorçà o é bastante e ficient e. De uma maneira geraL
os resultados o btido::; neste trabalho mostraram que n grau tk adsorç:1o da turfa cm relação
e fluentes têxteis abre pcrsp~ct i vas para a sua util ização na remoção tksscs contaminantes.
646
íi O
corante AM cm
XXI ENTMME
Na1ai-R N. novembro 2005 .
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1011
remoção do /\M pela wrfa a 35"C (a) c 60°C (b) .
CONCLUSÕES
A utili zação Llc turfas nu tratamento de dlucntcs contarninados com AM resulta numa "ltcmati va bast ante
dicicntc c viáve l prim:ipalmcntc para soluções mais diluídas deste corante, chegando a va lores de até
rcmoç•io do mesmo para as
s oluçô~ s d ~
99 0;';~
c 90o/o de
200 mg/1. c 400 mg/ L cm duas temperaturas (35"C c 60"C ). Para as
soluçôcs de óOO mg! L c XOO m g/ L o pcrccnlua l de rcmo,·ão foi cm torno de 55'Yu c 42% (35°C ) c de 74% e 59%
(60°C ). rcspc..:t ivamcntc, mostrando a diminuição da capacidade de ad sorçào c om a ocupação dos sítios disponíveis.
Entrcla nlo. a quanlidadc de massa adsorvida varia de X4 m g/g a I X9 m g/g na tempe ratura de 35"C quando a
cnnl'entraçào ini c ial do c orant e aumcntu. o que não in vi abiliza o processo cm co ncentrações ma is altas. O aumento
da tempe ratura propon.:iona um le ve aumento n~1 quantidade de massa de AM adsurvida cm todas as concentrações
647
A.N. Fernandes : C. A. P. Almeida: C.T.ll. Menezes: M.M .D. Sicrra: N. A. Dchachcr
indicando que o processo de adsor\-·ão é cndo1érmico. Oc um modo geral. a cticiênt:i.: l Ja turt:t utilii'ada na n:mot;ào
do corante AM mostra a potencialidade deste material no tratamento de efluentes têxteis contaminados.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Pesqu isa c fksc nvolvimenlo (CNI'q) c a Coordenação de
Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
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