ADSORÇÃO DE CORANTES TÊXTIL EM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS: UMA BREVE REVISÃO

Sandra Matias Damasceno Diamantina 2021 Francini Castro Nascimento Renan de Souza Santos ADSORÇÃO DE CORANTES TÊXTIL EM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS: UMA BREVE REVISÃO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia. Orientadora: Profa. Dra. Sandra Matias Damasceno Data de aprovação 10/05/2021 Profa. Dra. br/sei/controlador_externo. php? acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 0231661 e o código CRC 7263E472. Referência: Processo nº 23086. SEI nº 0231661 AGRADECIMENTOS Agradecemos primeiramente a Deus que sempre nos manteve na trilha certa, iluminando e abençoando o nosso caminho. Obrigada Senhor, por ter nos dado força e perseverança para realização deste trabalho. Devido à sua estrutura aromática complexa, são resistentes à degradação pelos métodos de tratamento convencionais.

Esse trabalho teve como objetivo uma breve revisão bibliográfica e discussão sobre a problemática dos efluentes da indústria têxtil no meio ambiente e sobre o uso da adsorção de corantes reativos em resíduos agroindustriais, como bagaço de cana e fibras de coco. Resíduos agroindustriais são promissores como adsorventes para corantes têxteis. Bagaço de cana e mesocarpo de coco possuem grupos funcionais que interagem prontamente com os grupos funcionais persentes nas moléculas de corantes reativos promovendo a sua remoção do meio aquoso. Pesquisas realizadas mostram eficiência de remoção de corantes reativos maior que 70 % em bagaço de cana e mesocarpo de coco, resíduos abundantes, disponíveis e, portanto, de baixo custo. Sugarcane bagasse and coconut mesocarp have functional groups that readily interact with the functional groups present in the reactive dye molecules promoting its removal from the aqueous medium.

Researches have shown an efficiency of removing reactive dyes greater than 70% in sugarcane bagasse and coconut mesocarp, abundant residues available and, therefore, of low cost. Keywords: Sugar cane bagasse. Coconut mesocarp. Adsorption. Quadro 2 – Vantagens e desvantagens de diferentes técnicas de remoção de corantes. LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Padrões de Lançamento de efluentes nas Coleções de Águas DN COPAM nº 010/86. Tabela 2 – Adsorção do corante Azul de Remazol. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO. REVISÃO DA LITERATURA. Tendo em vista os problemas causados ao meio ambiente, a proteção das águas superficiais torna-se de grande responsabilidade das empresas, uma vez que há um grande volume de descarga de efluentes nos corpos hídricos (QUEIROZ et al. ARCHELA et al. Um dos maiores geradores de efluentes líquidos é a indústria têxtil, em função do grande consumo de água e produtos químicos em seu processo de produção (LEÃO et al.

O efluente proveniente da indústria têxtil tem composição variável e os corantes são os compostos mais problemáticos. Os corantes são formados por cadeias orgânicas complexas estáveis à luz, variações de pH e temperatura, apresentam alta solubilidade na água e baixa degradabilidade. O processo têxtil pode ser classificado em duas categorias: seco e úmido. O processo a seco envolve as etapas de fiação, tecelagem e malharia. O processo úmido em geral, compreende as etapas de lavagem, engomagem, desengomagem, cozimento, alvejamento, mercerização, estamparia, tinturaria, vaporização e acabamento (KIMURA, 2001). Estima-se que uma indústria têxtil de médio porte utilize aproximadamente 1,6 milhões de litros de água diariamente (PETCU et al. gerando grande quantidade de efluentes. Assim, podem ser classificados de diferentes formas, como: tipo de fibra (nylon, algodão, poliéster etc.

com que interagem, método pelo qual se fixa no substrato/fibra, grupo cromóforo presente (azocorantes, antraquinona, indigóides), entre outros (CATANHO et al. ABIQUIM, 2016). A molécula do corante pode ser dividida em duas partes principais, o grupo cromóforo onde acontece a maior absorção de luz UV-VIS, e a parte da estrutura responsável pela fixação do corante à fibra (ISENMANN, 2014; GUARATINI; ZANONI, 2000; KUNZ et al. O Quadro 1 mostra a classificação dos corantes de acordo com o método de aplicação na fibra. Corantes aniônicos portadores de 1 a 3 grupos sulfônicos solúveis em extensa com gama de coloração e boa fixação. Algodão, viscose e lã Corantes fixam-se às fibras quando em contato com ar Antraquinona, indigoide e tioindigoides Conhecidos como corantes Vat; boa fixação com cores sólidas, porém baixa resistência à lavagem.

Ácidos ou aniônicos À tina continua 16 continuação Insolúveis em água; fornecem tons de preto, verde oliva, azul marinho e marrom; baixo custo; boa fixação e resistência à lavagem, porém a tintura gera resíduos tóxicos. À Cuba Algodão, viscose Corantes fixam-se às fibras quando em contato com ar Estruturas macromoleculares com pontes de polissulfeto originadas após a tionização de intermediários orgânicos contendo grupos nitro e amino Pré-metalizados Lã, couro Pouca afinidade com a fibra - fixação por adição de um mordente (derivados de crômio, como o dicromato). Azo e antraquinona. Entretanto, devido à sua estrutura aromática complexa, são resistentes à degradação, e, são ainda tóxicos, cancerígenos e mutagênicos (BANAT et al. A Figura 2 mostra as estruturas químicas de quatro corantes reativos remazol.

Figura 2 - Estrutura molecular dos corantes reativos: (a) Alaranjado Remazol 3R, (b) Preto Remazol B, (c) Amarelo Ouro Remazol RNL e (d) Azul Brilhante R de Remazol a) b) c) d) Fonte: CATANHO et al. DA SILVA, et al. Dos corantes mostrados na Figura 2, as estruturas a, b e c apresentam grupo azo (N=N-) e a estrutura d, é caracterizado pela presença de um grupo antraquinônico. Cerca de 70% da água superficial está concentrada na região Norte, região que possui menos de 10% da população do país (GROUP WASTE WATER, 2014). Os 30% restantes da água superficiais encontram-se divididos nas demais regiões nas proporções aproximadas de 15% para a região Centro-Oeste 12, 3% para as regiões Sudeste e Sul e apenas 2,7% para a região Nordeste que apresenta solo cristalino pela baixa permeabilidade em algumas partes do estado (JUNQUEIRA; SAIANI; PASSADOR, 2011).

Os principais agentes contaminantes dos sistemas hídricos são lançados no ambiente por meio de efluentes líquidos de origem industrial, sanitário dentre outros (NASCIMENTO; ARAÚJO; ALVAREZ ,2015). Os poluentes das águas podem ser definidos como qualquer espécie química, física ou biológica, dissolvidos ou em suspensão na água, que promovem alterações visíveis dos corpos d’água ou comprometem a saúde da vida aquática e humana (WATER POLLUTION, 2006). Os efluentes da indústria têxtil são considerados os mais poluentes entre os setores industriais em termos de volume e composição. Tratamentos convencionais de efluentes da indústria têxtil No sentido de se adequar às exigências instituídas pela Política Nacional de Recursos Hídricos as indústrias têxteis têm duas preocupações: alto consumo de água nas etapas de limpeza, tingimento e acabamento do processo, e a presença de corantes nos efluentes mesmo tratados convencionalmente (PORTO; SCHOENHALS, 2012).

O método de remoção/degradação ideal deve ser capaz de remover/degradar eficientemente grandes quantidades de corante das águas residuais, em um curto espaço de tempo, sem produzir poluição secundária e que não produza mais subprodutos perigosos (KATHERESAN; KANSEDO; LAU, 2018). Os corantes têxteis, devido às suas complexas estruturas químicas, são altamente resistentes à degradação. São formados por moléculas quimicamente estáveis, resistentes a tratamentos como digestão aeróbica, e também a exposição à luz, calor, agentes oxidantes, dentre outros (CRINI, 2006). Diferentes processos de tratamento de efluentes têxteis são propostos com o objetivo de remover/degradar os corantes das águas residuais e atender as especificações do COPAM. Produção de lamas, alto custo e formação de subprodutos.

Processo Eletroquímico Alta eficiência, rápido. Alto custo Processo Fotoquímico Nenhuma produção de lodo, rápida. A formação de subprodutos e alto consumo de energia. Biodegradação Economicamente simples. O processo de adsorção, apesar de ter um alto custo para regeneração do material adsorvente, tem sido amplamente utilizado para o tratamento das águas residuais proveniente da indústria têxtil por ser uma técnica de baixo custo e altamente eficiente (QADEER, 2007). O processo consiste na transferência de massa onde uma ou mais substâncias (adsorvato) presentes em uma corrente gasosa ou líquida de forma seletiva para a superfície de um sólido poroso (adsorvente) (GUARATINI, 2020). Processo de adsorção Adsorção é um processo físico-químico que ocorre entre as moléculas do adsorvato (material adsorvido), e os sítios adsorventes (material responsável por adsorver as moléculas do adsorvato), promovendo uma interação onde as partículas de adsorvato se acumulam na superfície do adsorvente, em outras palavras, as moléculas presentes na fase líquida (adsorvato) são atraídas para a superfície do adsorvente por meio de interações fracas do tipo forças de Van der Waals ou por troca de elétrons entre as espécies envolvidas (NETO; DUARTE et al.

O processo de adsorção pode ser químico (quimissorção) ou físico (fisissorção), dependendo da natureza de suas interações. Quando há compartilhamento de elétrons entre a molécula adsorvida e o adsorvente tem-se adsorção química, que se caracteriza pela formação de uma monocamada na superfície do adsorvente e pela liberação de calor, esse processo geralmente é irreversível. ‣ a dosagem do adsorvente na solução – ao aumentar a dosagem do adsorvente na solução, com a concentração de adsorvato constante, a taxa de remoção de corantes no sistema aumenta linearmente. ‣ o tempo de contato entre o adsorvato e o adsorvente – O tempo de contato é um parâmetro importante, pois este fator indica o comportamento cinético da adsorção para um determinado adsorvente numa determinada concentração inicial do adsorvato.

As isotermas de adsorção auxiliam na determinação do tempo de contato de equilíbrio no processo de adsorção. ‣ o pH do meio em que ocorre a adsorção – devido às propriedades da superfície do adsorvente e à dissociação ou ionização das moléculas do adsorvato, ao variar o pH do meio, a taxa de adsorção varia, sendo que para corantes de caráter básico há aumento da adsorção em pH ácido e para corantes de caráter ácido a taxa de adsorção aumenta em pH básico; ‣ o tamanho da partícula do adsorvente – a matéria adsorvente quando dividida em partículas menores, permite uma maior área superficial de contato com o adsorvato, resultando em uma taxa de adsorção maior.

CHONG; HADIBARATA, 2020; VIEIRA, 2011). Como nos diversos subprodutos fibrosos, o bagaço da cana de açúcar tem em sua composição majoritariamente celulose, hemiceluloses e lignina como demostrado na Figura 4. E este subproduto se torna viável, sendo que o Brasil é o maior produtor de cana de açúcar e o segundo na geração de etanol (OLIVEIRA et al. VEROTTI, 2020). Figura 4 - Morfologia do bagaço de cana-de-açúcar com as principais partes Fonte: SANTOS, 2012. Fernandes et al. O uso de mesocarpo de coco para remoção de corantes Azul de Remazol e Turquesa de Remazol também foi avaliado por Souza (2009) em águas residuais. Estudos comparativos foram realizados com o adsorvente com granulometria de 0,088< x <0,177 mm e mostraram que a remoção do corante Azul de Remazol no mesocarpo de coco é maior (84,75%) que a do corante Turquesa de Remazol (49,27%) nas mesmas condições operacionais.

Os autores atribuíram o resultado ao processo exotérmico na adsorção do corante Azul de Remazol, portanto, espontâneo do ponto de vista termodinâmico, enquanto a adsorção do turquesa de remazol é endotérmica e requer energia para maior eficiência. Em estudo semelhante, Santos (2008) avaliou a capacidade adsorvente do mesocarpo de coco verde para os corantes Azul de Remazol e Turquesa de Remazol em soluções padronizadas em pH 3,0. Os dois corantes são classificados como reativos, mas com 27 grupos cromóforos distintos: antraquinona (Azul de Remazol) e ftalocianina (Turquesa de Remazol). Figura 8 - Estrutura dos corantes investigados: (a) Vermelho Fenol, (b)Azul de Remazol FONTE: CHONG, 2020. A pesquisa de Vieira et al (2008), sobre o potencial do mesocarpo de coco babaçu para remoção do corante Azul Remazol, utilizando tamanho de partículas do adsorvente na faixa de 0,088-0,177 mm, mostrou uma taxa de adsorção máxima abaixo de 30% em pH 6.

Com a alteração do pH para 1, a taxa de adsorção máxima atingida foi de 99,5%. Esse resultado justifica-se pela alteração das cargas presentes na superfície do adsorvente, favorecendo a interação com os grupos funcionais do corante, predominantemente de caráter básico. Vieira et al. Podemos notar a diferença de adsorção nos trabalhos de Souza (2009), Merci, Rezende e Constantino (2019) e Chong (2020): o primeiro trabalhou com o adsorvente em uma faixa granulométrica menor, portanto a área superficial do adsorvente é maior, aumentando a porcentagem de adsorção do corante e diminuindo o tempo requerido para o processo de tratamento deste efluente. Outros fatores que influenciam o processo são a concentração e natureza do adsorvato. Com o aumento da concentração inicial de adsorvato, pode ocorrer a aceleração da difusão do corante no adsorvente, entretanto, dependendo do tamanho das moléculas de corante e dos sítios presentes na superfície do adsorvente, pode haver restrição de acesso aos sítios ativos dos adsorventes.

As pesquisas demonstram que a utilização do processo de adsorção utilizando resíduos agroindustriais é promissora, uma vez que os percentuais observados nas pesquisas são relativamente altos. Além disso, pode-se considerar a possibilidade da reutilização do adsorvente, uma vez que a adsorção ocorreu em meio ácido, ao mudarmos o pH do meio para básico podemos induzir ao processo inverso, provocando a dessorção do corante e possibilitando a regeneração do material adsorvente. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA TÊXTIL E DE CONFECÇÃO. Perfil do setor: Dados gerais do setor referentes a 2019 (atualizados em dezembro de 2020). ABIT, 2020. Disponível em: https://www. abit. Microbial decolorization of textile-dyecontaining effluents: a review. Bioresource technology, v. n. p. BARBOSA, Débora Lacerda. Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art.

da Constituição Federal, e altera o art. º da Lei nº 8. de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7. de 28 de dezembro de 1989. Brasília, DF, 2020. Disponível em: http://www2. mma. gov. br/port/conama/. CATANHO, M. et al. Avaliação dos Tratamentos eletroquímico e fotoeletroquímico na degradação de corantes têxteis. Química Nova, São Paulo, v. n. n. p. jun. DAMASCENO, Odilaine Inácio de Carvalho et al. Remoção de corantes em solução aquosa e efluentes de indústrias têxteis através de adsorção em cabelo humano. DERMIBAS A. Biorefineries: Current activities and future developments. Energy Conversion and management, v. n. p. Goiânia: FIEG, Economia em foco. p. GROUP WASTE WATER, Overview of waste water on selected sectors in brazil.

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