Recobrimento de diferentes partículas com quitosana em leito de jorro e sua utilização na adsorção em leito fixo de corantes em solução aquosa

Abstract

O recobrimento de partículas em leitos móveis é utilizado na indústria química, farmacêutica e de alimentos para uma variedade de produtos. Partículas inertes recobertas com quitosana podem ser aplicadas em processos de adsorção para superar os problemas existentes na aplicação de quitosana em pó em adsorção descontínua e contínua. O objetivo deste trabalho foi o recobrimento de diferentes partículas com suspensão polimérica em leito de jorro. As partículas empregadas foram esferas de vidro (EV), esferas de porcelana (EP) e pellets de polietileno (PP). A formulação de recobrimento utilizada foi uma suspensão aquosa polimérica (hidroxietilcelulose, polietilenoglicol e estearato de magnésio) com e sem adição de quitosana. As condições de recobrimento foram carga de 500 g de partículas, pressão de atomização de 200 kPa, tempo de processo de 100 min, e vazão de alimentação da suspensão de 5 mL min-1 , com o bico de atomização localizado 10 cm acima de cada célula. Posteriormente, foi realizado a adsorção do corante azul brilhante em uma coluna de leito fixo, empacotada com as partículas recobertas em leito de jorro com geometria cônica. Foram utilizados os pH de 3 e 6, vazão de alimentação da solução de corante de 5 mL min-1 , concentração de 100 mg L-1 e uma coluna com 10 cm de altura e 3,4 cm de diâmetro interno. A análise qualitativa do processo de recobrimento foi realizada por imagens obtidas através de microscópio eletrônico de varredura (MEV), nas quais se observou que as superfícies das esferas de vidro e dos pellets de polietileno apresentaram um aspecto homogêneo, enquanto as esferas de porcelana mostraram uma superfície rugosa. A análise quantitativa foi realizada pela diferença de massa antes e após o recobrimento, em que se obteve uma eficiência usando a suspensão com quitosana de 92%, 93% e 96% para as esferas de porcelana e de vidro, e pellets de polietileno, respectivamente, e para a suspensão sem quitosana obteve-se, respectivamente, 25%, 50% e 67%. Desta forma, o recobrimento de partículas com quitosana em leito de jorro mostrou resultados promissores devido à alta eficiência do processo. Os valores da máxima capacidade de adsorção no equilíbrio da coluna para as partículas de polietileno, porcelana e vidro foram 619, 414 e 708 mg g-1 , respectivamente. Os melhores resultados da cinética de adsorção foram obtidos em pH 3. Assim, os pellets de polietileno apresentaram resultados promissores para serem utilizados como partículas recobertas na técnica de adsorção, devido a sua máxima capacidade de adsorção.

The particles coating on moving beds is used in the chemical, pharmaceutical and food industries for a variety of ingredients. Inert particles coated with chitosan can be applied in adsorption processes to overcome problems in the application of chitosan powder to discontinuous and continuous adsorption processes. The aim of this work was the coating of different particles with polymer suspension in a spouted bed. The particles employed were glass beads (EV), porcelain beads (EP) and polyethylene pellets (PP). The coating formulation used was a polymeric aqueous suspension (hydroxyethylcellulose, polyethylene glycol and magnesium stearate) with and without chitosan addition. The coating conditions were: particles load of 500 g, spray pressure of 200 kPa, process time of 100 min, and a suspension flow rate of 5 mL min-1 , with the spray nozzle located 10 cm from each bed. Subsequently, the adsorption of the bright blue dye was carried out on a fixed column packed with the particles covered in spouted bed. The pH values of 3 and 6, dye solution flow of 5 mL min-1 , concentration of 100 mg L-1 and a column 10 cm high and 3.4 cm internal diameter were used. The qualitative analysis of the coating process was performed by scanning electron microscopy (SEM), in which it was observed that the surfaces of the glass beads and polyethylene pellets presented a homogeneous appearance, whereas the porcelain beads showed a rough surface. The quantitative analysis was performed by the difference of mass before and after the coating, in which efficiencies for suspension with chitosan of 92%, 93% and 96% were found for the porcelain beads, glass beads, and pellets of polyethylene, respectively, and for the suspension without chitosan were of 25%, 50% and 67%, respectively. Thus, the coating of particles with chitosan in the spouted bed showed promising results due to the high efficiency of the process. The values of the maximum adsorption capacity at equilibrium for the polyethylene, porcelain and glass particles were 619, 414 and 708 mg g-1 , respectively. The best adsorption kinetics results were obtained at pH 3. Thus, polyethylene pellets presented promising results to be used as coated particles in the adsorption technique.