INCORPORAÇÃO DE GRUPOS FOSFATOS NA CELULOSE PARA USO COMO ADSORVENTE DE RODAMINA B

Abstract

RESUMO: A contaminação de águas superficiais e subterrâneas com corantes sintéticos é um problema ambiental. A Rodamina B (RhB) é um corante catiônico utilizado em diversos setores industriais, sobretudo, na têxtil e na produção de cartuchos para utilização em impressoras. Diante disso, diversos métodos têm sido empregados para a remoção desses contaminantes de meio aquoso, dando destaque para a adsorção por se tratar de um método simples e eficiente. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi modificar a superfície da celulose microcristalina (C) com ácido fosfórico e tripolifosfato de sódio para obter um biopolímero com grupos fosfatos incorporados (CP). O material CP foi caracterizado por espectroscopia de energia dispersiva de Raios-X, ressonância magnética nuclear de 1H, 13C e 31P no estado sólido, difração de Raios-X, termogravimetria, derivada termogravimétrica e calorimetria exploratória diferencial. O processo de adsorção da RhB em CP foi avaliado otimizando os parâmetros pH, tempo de contato, concentração inicial do corante, temperatura e influência de íons. O biopolímero modificado CP apresentou maior capacidade de adsorção em pH 3,0 e o tempo ótimo de contato foi de 65 min, sendo o modelo de pseudo-primeira-ordem o que descreve a cinética de adsorção, o qual indica que a etapa determinante da adsorção precede a difusão superficial. As isotermas experimentais de adsorção, nas temperaturas de 298, 308 e 318 K, se ajustaram ao modelo de Langmuir, indicando que a adsorção ocorreu em monocamada na superfície contendo um número fixo de sítios de adsorção. Os parâmetros termodinâmicos mostraram que o processo de adsorção foi exotérmico (ΔH = - 41,532 kJ mol-1) e não-espontâneo (ΔG ˃ 0), sendo que a não-espontaneidade aumentou com o aumento da temperatura. A capacidade máxima de adsorção da RhB em CP foi de 46,91 mg g-1, em 298 K, enquanto C apresentou apenas 5,39 mg g-1 também em 298 K. A presença de íons em solução provocou redução da capacidade de adsorção de RhB em CP. ABSTRACT: The contamination of surface and groundwater with synthetic dyes is an environmental problem. Rhodamine B (RhB) is a cationic dye used in various industrial sectors, especially in textiles and the production of cartridges for use in printers. In view of this, several methods have been employed to remove these contaminants from aqueous media, highlighting adsorption because it is a simple and efficient method. In this context, the objective of this paper was to modify the surface of microcrystalline cellulose (C) with phosphoric acid and sodium tripolyphosphate to obtain a biopolymer with incorporated phosphate groups (CP). CP was characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy, 1H, 13C and 31P nuclear magnetic resonance, X-ray diffraction, thermogravimetry, derivative thermogravimetry and differential scanning calorimetry. The adsorption process of RhB in CP was evaluated by optimizing the parameters pH, contact time, initial dye concentration, temperature and ion influence. The modified CP biopolymer had a higher adsorption capacity at pH 3.0 and the optimum contact time was 65 min. The pseudo-first-order model describes better the adsorption kinetics, which indicates that the determinant step of the adsorption precedes surface diffusion. The experimental adsorption isotherms, at temperatures 298, 308 and 318 K, fitted better the Langmuir model, indicating a monolayer adsorption at the surface containing a fixed number of adsorption sites. The thermodynamic parameters showed that the adsorption process was exothermic (ΔH = − 41.532 kJ mol−1) and non-spontaneous (ΔG ˃ 0), with non-spontaneity increasing with rising temperature. The maximum adsorption capacity of RhB in CP was 46.91 mg g−1, at 298 K, while C showed only 5.39 mg g−1 at the same temperature. The presence of ions in solution caused reduction of adsorption of RhB in CP.