Modificação de materiais lignocelulósicos através de reações de oxidação para adsorver cátions metálicos em solução aquosa.

Abstract

A contaminação de corpos d’água por efluentes industriais é um crescente problema ambiental, principalmente quando causada por metais pesados, que são tóxicos, não biodegradáveis e bioacumulativos por meio da cadeia alimentar, causando várias doenças. Dessa forma, a remoção destes poluentes dos efluentes industriais se mostra uma preocupação importante. A bioadsorção é um processo de tratamento de águas residuais que tem atraído considerável interesse na remoção deste tipo de contaminante. Neste contexto, o presente trabalho de dissertação visou preparar novos materiais adsorventes para a remoção de íons metálicos em solução aquosa. Foram preparados um adsorvente, a partir da celulose, e outro, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, para serem utilizados na remoção, em regime de batelada, dos metais tóxicos cobre e cobalto em soluções aquosas, idealmente contaminadas. Por meio de reação de oxidação (NaNO2 / H3PO4), foram introduzidas funções ácido carboxílico nas estruturas da celulose (C) e do bagaço de-cana-de açúcar (B1), originando os materiais celulose oxidada (COX) e bagaço de cana - de - açúcar oxidado (BOX1), respectivamente. A oxidação dos materiais foi investigada, considerando o efeito da quantidade de NaNO2 e H3PO4 e do tempo de reação através da análise da porcentagem de ganho de massa (pgm) e perda de massa (ppm) e do número de funções ácidas (nCOOH) introduzidas. As modificações na celulose e no bagaço de cana - de - açúcar foram avaliadas pelas técnicas de FTIR, TGA e PCZ. O estudos de adsorção em batelada foram realizados empregando os metais cobalto(II) e cobre(II). O pH considerado ótimo para os estudos de adsorção foi de 5,5, tanto para o Cu2+ quanto para o Co2+. Para a adsorção de Cu2+ nos dois materiais, o modelo cinético que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo de pseudo segunda ordem e para o íon Co2+ foi o modelo de pseudo primeira ordem. Foram utilizados os modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich e Sips. O COX apresentou capacidade de adsorção máxima (Qmáx) de 74,36 e 41,24 mg/g, para Cu2+ e Co2+, respectivamente, e o BOX1 apresentou Qmáx de 38,07 e 23,64 mg/g para Cu2+ e Co2+, respectivamente. Os estudos de dessorção e readsorção mostraram a potencialidade de reutilização do adsorvente. O parâmetro termodinâmico de adsorção foi determinado a partir da energia livre padrão ΔadsG°, utilizado para discutir o mecanismo de adsorção dos metais em COX e BOX1.