Remoção de íons Al(III) e Fe(III) de sistema modelo, binário e efluente industrial, por adsorcao em filmes de quitosana

Abstract

Neste estudo foi avaliada a aplicação de filmes de quitosana para a adsorção de íons Al(III) e Fe(III) em sistemas modelo de soluções aquosas e em um efluente industrial proveniente da produção de sulfato de alumínio. A quitosana foi sintetizada, a partir de resíduos de camarão e os filmes foram produzidos através da técnica Casting e caracterizados. As interações entre os filmes de quitosana e os íons nos diferentes sistemas foram investigadas utilizando as técnicas:termogravimétrica,calorimetria diferencial,infravermelho com transformada de Fourier,microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia eletrônica de varredura e difração de Raios X. A capacidade de adsorção dos íons, assim como a remoção percentual foram estudados em seis delineamentos experimentais fatoriais 32, sendo a concentração de filme e o pH os fatores de estudo. Em todos os casos o pH 4,5 foi o mais adequado e a concentração de filme apresentou maior capacidade de remoção a 100 mg.L-1. As análises das interações adsorvente/adsorbato demonstraram através de espectros de FT-IR, que os íons interagiram com os sítios ativos da quitosana. Nas análises de EDS se confirmaram a presença dos íons adsorvidos ao filme após a operação. As imagens de MEV mostraram que a presença dos íons na superfície dos filmes determinaram estruturas morfológicas distintas. As análises térmicas (TGA e DSC) identificaram alterações nos termogramas após a adsorção, quando comparadas aos filmes puros. Nos difratogramas foi possível observar que houveram alterações na cristalinidade do filme após a adsorção dos íons, quando comparados ao filme puro o filme puro. As maiores capacidades de adsorção para os sistemas modelo, binário e efluente real do íons Fe(III) e Al(III), foram:140,2 mg g-1, 132,3mg g-1e 66,3 mg g-1, e 665,5 mg g-1, 621,2 mg g-1 e 275,7 mg g-1. Assim se pode concluir que o filme de quitosana é um bom adsorvente para a remoção dos íons Fe(III) e Al(III) de efluente industrial.

This study evaluated the application of chitosan films for the adsorption of Al(III) and Fe(III) ions in aqueous solution systems and in an industrial effluent from the production of aluminum sulphate. Chitosan was synthesized from shrimp residues (Penaeus brasiliensis) and the films were produced with the castingtechnique and characterized. The interactions between the chitosan films and the ions in the different systems were investigated using: thermogravimetricanalysis, infrared with Fourier transformation, scanning electron microscopy, scanning electron spectroscopy and X-ray diffraction. The adsorption capacity of the ions werestudied in six factorial experimental designs 32, using film dosage and pH like thefactors. In all cases, pH 4.5 wasthe most adequate and the concentration of the film had the highest removal capacity of 100 mg.L-1. Analysis of the adsorbent / adsorbent interactions demonstrated by FT-IR spectra that the ions interacted with the active sites of chitosan. The EDS analysis confirmed the presence of the adsorbed ions in the film after the operation. The SEM images showed that the presence of ions on the surface of the films determined distinct morphological structures due to the matrix effect. Thermal analyzes (TGA and DSC) identified changes in thermograms after adsorption, compared to pure films. In the diffractograms it was possible to observe that there were alterations in the crystallinity of the film after the adsorption of the ions, when compared to the pure film thepure film. The highest adsorption capacities for the Fe (III) and Al (III) ion, model, binary and effluent systems were: 140.2 mg g-1, 132.3 mg g-1and 66.3 mg g-1, and 665.5 mg g-1, 621.2 mg g-1and 275.7 mg g-1. Thus, it can be concluded that the chitosan film is a good adsorbent for the removal of Fe (III) and Al (III) ions from industrial effluent. Keywords: Chitosan film, adsorption, real effluent, matrix effect.