AVALIAÇÃO DA REMOÇÃO DO CORANTE AZUL BF-5G

UTILIZANDO ARGILA CHOCOBOFE NATURAL

A. K. F. Sousa1; A. S. Barbosa

2; M. G. F. Rodrigues

3

1-Departamento de Engenharia Química – Universidade Federal de Campina Grande

Rua Aprígio Veloso, 882 – CEP: 58429-000 – Campina Grande - PB – Brasil

Telefone: (83) 2101-1488 – Email: engenheirakaroline@outlook.com

RESUMO: Uma grande problemática dos dias atuais tem sido o despejo de efluentes sem

tratamento prévio no meio ambiente. As indústrias têxteis são grandes responsáveis por liberar

efluentes com elevada coloração. Estudos têm sido realizados com o objetivo de buscar

materiais que apresentem elevado potencial de remoção de corante e baixo custo. As argilas

estão cada dia mais sendo alvo de estudos científicos, devido as suas propriedades. Dentro deste

contexto, este trabalho teve como objetivos caracterizar a argila Chocobofe Natural e utilizá-la

para remover corantes de efluentes sintéticos e avaliar seu percentual total de remoção

(%Rem) e a capacidade de remoção de corante no equilíbrio (qeq) através de um

planejamento experimental variando massa e tempo. Ao final do experimento foi

observado que o tempo e a massa que apresentou maior percentual total de remoção

(44,14%) e maior capacidade de remoção de corante no equilíbrio (2,20) foi 3 horas e

0,5 gramas.

PALAVRAS-CHAVE: Argilas; Remoção; Corante.

ABSTRACT: The great problem of the present day has been the discharge of effluents

without previous treatment in the environment. The textile industries are largely

responsible for releasing effluents with a high heart. Studies carried out with the

objective of searching for materials that present dye removal potential and low cost. As

clays are increasingly a target of scientific studies, due as their good. In this context, the

objective of this work was to characterize Chocobofe Natural clay and to use it to

remove synthetic effluent dyes and to evaluate its total removal percentage (% Rem)

and dye removal ability without equilibrium (qeq) through a planning experimental time

varying mass and time. At the end of the experiment it was observed the time and mass

that presented the highest percentage of total removal (44.14%) and higher dye removal

capacity without equilibrium (2.207) was 3 hours and 0.5 grams.

KEYWORDS: Clays; Removal ; Dye.

1. INTRODUÇÃO.

O despejo de efluentes industriais

representa, uma das grandes preocupações para a

preservação do meio ambiente e da vida humana.

Um dos setores da indústria que libera grandes

quantidades desses efluentes é o da indústria têxtil,

tais efluentes apresentam elevada coloração, que

deve-se a presença de corantes, os quais podem

apresentar propriedades mutagênicas e tóxicas

(CARVALHO et al., 2010;). O Brasil está na lista

dos dez principais mercados mundiais da indústria

têxtil, bem como, entre os maiores parques fabris

do mundo; é o segundo principal fornecedor de

índigo e o terceiro em produção de malha, está

entre os cinco principais países produtores de

confecção e é um dos oito grandes mercados de

fios, filamentos e tecidos. No Paraná, o setor têxtil

e de confecções é responsável por cerca de cinco

mil indústrias no segmento. (ABIT, 2013). Os

corantes reativos, por definição, são corantes

contendo um grupo eletrofílico (reativo) capaz de

formar ligação covalente com grupos hidroxila das

fibras celulósicas, com grupos amino e tióis das

fibras protéicas e também com grupos amino das

poliamidas. Há numerosos tipos de corantes

reativos, mas os principais contêm a função azo e

antraquinona como grupos cromóforos e os grupos

clorotriazinila e sulfatoetilsulfona como grupos

reativos. Neste tipo de corante, a reação química se

processa diretamente a partir da substituição do

grupo nucleofílico pelo grupo hidroxila da celulose

(GUARATINI e ZANONI, 2000).

A definição clássica designa argila como um

material natural, terroso, de granulação fina, que

quando umedecido com água apresenta

plasticidade (SOUZA SANTOS, 1992;

NEUMANN ET AL, 2000). Os minerais

constituintes das argilas são os argilominerais,

sendo os mesmos silicatos hidratados que possuem

estrutura em camadas constituídas por folhas

contín uas formadas por tetraedros de silício (ou

alumínio) e oxigênio, e folhas formadas por

octaedros de alumínio (magnésio ou ferro),

oxigênio e hidroxilas (Neumann et al., 2000). As

argilas, por serem um material natural e

considerado barato, estão sendo muito

estudadas nos últimos anos como adsorventes

alternativos ao carvão ativo na remoção de

corantes em efluentes (BUKALLAH ET AL.,

2007; NEUMANN ET AL., 2000).

A adsorção que é um processo de separação

no qual certos componentes de uma fase fluida

(gás ou líquido), denominados adsorbatos, são

transferidos para a superfície de um sólido

adsorvente, este processo está sendo usado com

grande empregabilidade para eliminar

contaminantes das águas residuais. Esses materiais

adsorventes são sólidos porosos, geralmente

naturais, que possuem afinidade específica para

determinado composto. Entre esses materiais

comerciais se encontram uma variedade de argilas,

madeiras, carvão ativado, géis, alumina e silicatos

(BEZERRA et. al, 2011). O custo da argila é

relativamente baixo quando comparado a outros

adsorventes alternativos (BEZERRA et. al, 2011).

Dessa forma, várias pesquisas vêm sendo

desenvolvidas a fim de se obter a maior remoção

desse constituinte dos efluentes têxteis. Uma forma

eficiente de removê-los é pelo processo de

adsorção (VIMONSES et al., 2009), que consiste

na transferência de um o mais constituintes da fase

líquida ou gasosa para a superfície da fase sólida.

Porém, a procura pelo adsorvente ideal, que

apresente baixo custo e alta remoção continua

(BEZERRA et. al, 2011). Nosso grupo de pesquisa

(Laboratório de Desenvolvimento de Novos

Materiais, UFCG, Brasil) tem publicado uma série

de trabalhos sobre remoção de corantes utilizando

diversas argilas brasileiras. Diante do exposto,

destaca-se a importância em se estudar argilas

brasileiras como adsorventes na remoção de

corantes reativos e a inovação deste trabalho é

avaliar a potencialidade de remoção da argila

chocobofe, como adsorvente na remoção do

corante reativo azul.

2. MATERIAIS E MÉTDOS

Os experimentos foram desenvolvidos no

Laboratório de Desenvolvimento de Novos

Materiais (LABNOV), localizado na Unidade

Acadêmica de Engenharia Química, no Centro de

Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de

Campina Grande (UAEQ/CCT/UFCG).

Para a realização dos experimentos foi

utilizado como adsorvente a argila Chocobofe e o

corante azul reativo bifuncional BF-5G fornecido

pela Texpal.

2.1. Caracterização.

2.1.1. Difração de Raios X (DRX): Neste

trabalho foi utilizado o método de varredura que

consiste na incidência dos raios X sobre a amostra

em forma de pó, compactada sobre um suporte. O

aparelho utilizado é da marca Shimadzu XRD-

6000 com radiação CuKα, tensão de 40 KV,

corrente de 30 mA, tamanho do passo de 0,020 em

2Ɵ e tempo por passo de 1,0 s, com velocidade de

varredura de 2º(2θ)/min, com ângulo 2θ percorrido

de 2 a 50º.

2.1.2. Fluorescência de raio-X por

energia dispersa (FRX-ED): As composições das

amostras foram analisadas em um espectrômetro

EDX700 Shimadzu. A amostra a ser analisada

deve ser homogêmea, peneirada em peneira 200

mesh com abertura 0,075mm.

2.1.3. Adsorção física de nitrogênio: As

características texturais da argila foi investigada

mediante isotermas de adsorção-dessorção de

nitrogênio a -196° C, utilizando equipamento

Micromeritics ASAP 2020. As isotermas adsorção-

dessorção foram obtidas na faixa de pressão

relativa (P/P0) entre 0,006 e 0,977.

2.2 TESTES DE REMOÇÃO DE

CORANTE

Para os ensaios, o adsorvente foi pesado de

acordo com o planejamento experimental. Nos

ensaios foram utilizados frascos de erlenmeyer,

previamente identificados com pH da solução do

corante reativo Azul BF-5 fixo em 1. Foi preparada

uma solução a 1000 mgL-1 do corante reativo Azul

BF-5, a partir da qual foram realizadas diluições,

cuja absorbâncias foram analisadas em um

aparelho espectrofotométrico para obtenção da

curva de calibração. Em seguida, diluiu-se a

solução-mãe para uma concentração de 50 mgL-1 .

As amostras, contedo o adsorvente e o adsorvato

foram mantidas sob agitação, à temperatura de 25

°C, em um shaker TE-420 da Tecnal, a 200 rpm,

durante o tempo também estabelecido de acordo

com o planejamento experimental. Após agitação

as amostras foram filtradas e analisadas por

espectrofotometria UV-VIS.

Os ensaios de remoção de corantes foram

feitos baseados em um planejamento fatorial. Duas

variáveis independentes foram selecionadas para o

planejamento experimental com dois níveis e três

repetições no ponto central: a massa de argila

(Massa), avaliada em 0,5; 1,25 e 2 g e o tempo de

contato entre o corante e o adsorvente, (tempo)

avaliado num intervalo entre 1 e 3 horas, cujos

valores são codificados como os níveis de (+) e (-),

como mostrado na Tabela 1.

Tabela 1 – Matriz do planejamento fatorial.

Ensaio Fator

(g)

Fator

(Hr)

Massa(g) Tempo

(hr)

1 - - 0,5 1

2 - + 2,0 1

3 + - 0,5 3

4 + + 2,0 3

5 0 0 1,25 2

6 0 0 1,25 2

7 0 0 1,25 2

A percentagem total de corante removido

(%Rem) e a capacidade de remoção de corante no

equilíbrio (qeq), em mg de corante/g de

adsorvente) foram obtidos a partir das Equações 1

e 2, respectivamente.

%Rem = (

)*100 (01)

(02)

6. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Abaixo encontram-se os resultados das

analises realizadas ao longo do estudo.

6.1 Difração de Raio X (DRX) A Figura 1 mostra os difratograma de raio X

da Argila Chocobofe Natural.

Figura 1 - Difratograma de raios X da Argila

Chocobofe Natural.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

E - Esmectita

C - Caulinita

Q - Quartzo

Q

E

Inte

nsid

ad

e (

u.a

.)

2

Chocobofe Natural

E

Q

1,56 nm

A partir do difratograma mostrado na Figura

1 é possível verificar que a argila Chocobofe

natural apresenta reflexão do grupo da esmectita

(E) que corresponde a distância basal (d001) de

1,561 nm. Além disso, observa-se também picos

referentes à caulinita (C), e outros picos referentes

ao material não esmectítico: quartzo.

Qualitativamente a argila em sua forma natural

apresenta elevados teores de argilomineral

esmectítico, no entanto também é possível

observar a presença de caulinita e quartzo, que são

característicos das argilas provenientes do estado

da Paraíba (SILVA et al., 2011; RODRIGUES,

2003). É possível verificar, a partir da Figura 13,

que a argila Chocobofe natural evidencia a

intensidade mais alta dos picos característicos da

argila do tipo esmectíticos e se encontram dentro

da faixa apresentada pelos argilominerais desse

grupo (MURRAY, 2006). As argilas esmectitas,

por exibirem extensas substituições isomórficas

tanto nas folhas tetraédricas quanto nas folhas

octaédricas, Confere a essas argilas elevada

capacidade de troca 53 catiônica, que as tornam

excelentes materiais adsorventes em processos de

adsorção (CAGLAR et al., 2009) .

6.2 Fluorescência de raio-X por energia

dispersiva (FRX-ED)

Na Tabela 2, encontra-se a composição

química da amostra da Chocobofe natural.

Compostos

Argila

Chocobofe

(%)

SiO2 71,79

Al2O3 14,25

Fe2O3 8,23

MgO 2,18

TiO2 -

CaO 1,05

K2O -

Impurezas 2,36

A análise de composição química da argila

Chocobofe indica a presença de óxidos de silício

(SiO2) e alumínio (Al2O3) como principais

constituintes dos minerais das argilas, totalizando

percentagem acima de 84%, além da presença dos

óxidos de ferro (Fe2O3), potássio (K2O), cálcio

(CaO) e magnésio (MgO), característicos dos

argilominerais nas suas formas naturais. A

presença do Al2O3 em quantidade significativa na

amostra (14,25%) resulta, na sua maior parte, do

Al que está combinado na estrutura como cátion

trocável, derivado dos minerais argilosos presentes

nas amostras (SOUZA SANTOS, 1992). O teor de

Fe2O3 também se encontra em quantidade

significativa na argila Chocobofe, provando que é

rica em ferro. De acordo com a análise da

composição química a argila pode ser classificada

como uma bentonita policatiônica, devido à

presença dos cátions Ca2+ e Mg2+ que são

relevantes para o processo de adsorção. Esse tipo

de argila é frequentemente a mais encontrada no

Brasil (SILVA, 2015).

6.3 Adsorção Física de Nitrogênio

Na Figura 2 estão apresentadas as isotermas

de adsorção e dessorção de N2 referente à argila

chocobofe natural.

Figura 2 - Isotermas de adsorção e dessorçao de N2

a -196 C da argila chocobofe natural.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0

20

40

60

80

100

120

Qu

an

tida

de

ad

sorv

ida

(cm

³/g

ST

P)

Pressao Relativa (P/Po)

Chocobofe adsorçao

Chocobofe dessorçao

Na Figura 2 estão ilustradas as isotermas

de adsorção e dessorção da argila Chocobofe

Natural, classificada como tipo II conforme

classifcação da IUPAC, em pressões relativas

baixas até 0,4 ocorre a formação da monocamada

de moléculas adsorvidas com volume médio de 15

cm3/g, com o aumento da pressão relativa inicia-se

a formação de múltiplas camadas até atingir a

pressão de condensação com limite de nitrogênio

adsorvido em média de 75 cm3/g (LEOFANTI et

al., 1998). Este tipo de isoterma é frequentemente

encontrado em sólidos não porosos ou com poros

maiores que microporos, o que explica os baixos

valores de volume de microporos (VIEIRA 57 et

al., 2010). A determinação da área superficial

específica, volume e diâmetros de poros da argila,

foram realizados a partir das isotermas de

fisissorção de nitrogênio. Os resultados obtidos

estão apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 - Propriedades texturais da argila

Chocobofe.

Argila Chocobofe Natural

SBET(m2.g

-1) 109

Vtp(cm3.g

-1) 0,155

Vmicro(cm3.g

-1) 0,0129

Vmeso(cm3.g

-1) 0,1378

Dp(nm) 5,70

Sendo SBET=área especifica; Vt=volume total de

poros; Vmicro=volume de microporos;

Vmeso=volume de mesoporos; Dp=diâmetro de

poros.

A argila Chocobofe apresentara valores de

área superficial específica de 109 m2.g

-1, que indica

a capacidade de superfície disponível para certas

reações por unidade de massa e volume total de

poros de 0,155 cm3.g

-1, valores típicos encontrados

na literatura para argilas do grupo das esmectitas

(RODRIGUES, 2003; GUIMARÃES et al., 2009).

6.4 Ensaios de remoção do corante Azul BF-

5G

A análise foi realizada através de um

planejamento experimental do tipo fatorial 2²,

utilizando-se como adsorvente a argila Chocobofe

e como adsorbato soluções de 50(mg/L) do corante

reativo Azul BF-5G, os resultados estão

representados na Tabela 4.

Tabela 4 - Resultados obtidos para a remoção de

corante pelas argilas Chocobofe Natural. Ensaios Massa

(g)

Tempo

(Hr)

Ci

(mg/L

Cf

(mg/L)

%Rem qeq

(mg/g)

1 0,5 1 50 28,49 43,02 2,15

2 2 1 50 31,73 26,12 1,30

3 0,5 3 50 24,5 44,14 2,20

4 2 3 50 24,58 33,50 1,67

5 1,25 2 50 33,45 37,02 1,85

6 1,25 2 50 31,23 41,36 2,06

7 1,25 2 50 29,14 38,56 1,92

A eficiência da argila Chocobofe natural na

remoção de corante reativo azul foi avaliada por

sistema de banho finito e a percentagem de corante

removido (%Rem) e a capacidade de remoção

(qeq) são mostrados na Tabela 6, onde Ci refere-se

a Concentração inicial estimada do corante reativo

azul BF-5G na solução e Cf é a concentração final

do corante reativo azul BF-5G, após os ensaios de

banho finito. Os melhores resultados de remoção

do corante azul reativo utilizando a argila

chocobofe natural foram obtidos no ensaio 3

(44,14 %) e capacidade de remoção atingindo 2,20

mg/g.

7. CONCLUSÃO

As análises de difração de raios X e

espectrometria de raios X por energia dispersiva,

demonstraram que a argila chocobofe natural é

formada basicamente pelo argilomineral esmectita.

Dentre as condições estudadas, o melhor

resultado foi mostrado a partir do valor de massa

igual a 0,5g e tempo de contato de 3h. O melhor

desempenho da argila chocobofe natural no

processo de remoção do corante reativo azul

apresentou valor de eficiência de 44,44%.

Portanto, conclui-se que a argila chocobofe

natural tem potencial para ser utilizada como

adsorvente, além de possuir baixo custo, e

abundância em território nacional.

AGRADECIMENTOS

Ao PIBIC/CNPq-UFCG e a CAPES pelas

bolsas concebidas.

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INDÚSTRIA TÊXTIL E DE CONFECÇÃO.

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