62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 3. Química Analítica

AVALIAÇÃO DA ADSORÇÃO DE ÍONS COBRE NA PERLITA EMPREGANDO A VOLTAMETRIA DE PULSO DIFERENCIAL COM ELETRODO DE CARBONO VÍTREO MODIFICADO COM QUITOSANA

James Pyetro do Amaral Nogueira 1 Daniel Araújo Carvalho 1 Elisama Vieira dos Santos 1 Márcia Lima da Silva 1 Carlos Alberto Martinez Huitle 2 Nedja Suely Fernandes 3

1. Depto. de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN 2. Profo. Dr./Co-orientador - Depto. de Química - UFRN 3. Profa.Dra/Orientadora - Depto.de Química - UFRN

INTRODUÇÃO:

O descarte por afluentes industriais contaminados por metais pesados vem reduzindo a pureza de rios e solos no meio ambiente. Esses metais, em sua maioria, possuem uma elevada ação tóxica gerando diversos problemas ambientais e afetando de maneira direta a saúde do homem. As principais técnicas disponíveis para o tratamento dos efluentes são a precipitação, degradação química, fotoquímica e adsorção. Dentre esses processos destaca-se a adsorção, por ser um método químico rápido e de baixo custo e com grande eficiência para remoção de metais pesados em baixa concentração. Há vários tipos de adsorventes, entre eles, os inorgânicos e não-metálicos, os sintéticos orgânicos e os vegetais orgânicos. Os adsorventes minerais inorgânicos são bastante abundantes e inexploráveis em alguns países. Dentre eles, a perlita, um aluminossilicato, vem despertando interesse no seu potencial de adsorção devido as suas propriedades químicas e sua composição, que demonstra uma alta capacidade de troca para vários metais pesados. Este trabalho tem como objetivo determinar a composição química da perlita através da Fluorescência de raios-X por Energia Dispersiva e avaliar a potencialidade da perlita expandida na adsorção de íons cobre utilizando a Voltametria de Pulso Diferencial.

METODOLOGIA:

A Voltametria de Pulso Diferencial foi realizada em um potenciostato/galvanostato Autolab PGSTAT 12 (Eco Chemie) controlado pelo software GPES 4.9. Foi utilizado um sistema de três eletrodos: eletrodo de trabalho de carbono vítreo modificado com quitosana, o de referência de Ag/AgCl com KCl 3,0 molL-1 e um eletrodo de platina como auxiliar. Nos estudos de otimização dos parâmetros operacionais da técnica as melhores condições obtidas para estes parâmetros foram: ted= 60s, Ei = -0,3V, Ef = 0,5V, Ed = -0,006V, v = 20 mVs-1 e DEp = 0,05V. Para a caracterização físico-química da perlita utilizou-se um equipamento de Fluorescência de raios - X por Energia Dispersiva modelo EDX-720 da Shimadzu. Nos testes de adsorção foi pesado 0,5g de perlita expandida que foi submetida à agitação magnética variando o tempo de 5 a 30 minutos, em intervalos de 5 minutos para avaliação. A concentração inicial da solução de íons cobre foi de 500 mg/L. Após o tempo da adsorção, foram retiradas alíquotas, no volume de 3 mL e submetidas a centrifugação, com a finalidade de remover a perlita. Dessa alíquota, retirou-se 1 mL que foi adicionado a célula eletroquímica juntamente com 20 mL de ácido sulfúrico 3% (v/v) para obtenção da medidas voltamétricas.

RESULTADOS:

A análise realizada na perlita expandida utilizando Fluorescência de raios-X por Energia Dispersiva mostrou basicamente a presença de SiO2 e Al2O3 com 72,07% e 18,50%, respectivamente, caracterizando a perlita como um aluminossilicato. Foram realizadas medidas voltamétricas de pulso diferencial no intervalo de potencial de -0,3 a 0,5 V, velocidade de varredura de 20 mVs-1, tempo de pulso de 60s em H2SO4 3%(v/v) como eletrólito de suporte, intervalo de concentração de cobre de 7,94x 10-5 a 4,76x10-4 molL-1, a fim de se obter a curva analítica. Ela foi representada pela equação y = 6,22.10-4x - 3,61.10-8, R2= 0,963 (n=19) para a concentração de Cu(II), com o limite de detecção de 1,7 x 10-7 molL-1. No voltamograma, o pico de oxidação ocorreu em Epc= 0,05V. Com aumento do tempo de contato entre a perlita e a solução contendo os íons cobre, ocorre a diminuição da área desses picos, indicando que ocorre a adsorção desses íons pela perlita. Nos primeiros 5 min alcançou eficiência média de adsorção de 67,16%, observando um equilíbrio de adsorção do cobre até o tempo final de 30 min. No tempo de 30 minutos, foi observado o maior percentual de adsorção com 77,00% de eficiência com o desvio padrão de 2,83 entre os experimentos realizados com esta massa neste tempo de contato.

CONCLUSÃO:

No presente trabalho foi determinada à composição química da perlita expandida utilizando a Fluorescência de raios X por Energia Dispersiva (EDX), confirmando que a perlita é um aluminosilicato, com mais de 90% formado por estes dois óxidos. Na Voltametria de Pulso Diferencial, o eletrodo de carbono vítreo modificado com quitosana foi empregado com sucesso na determinação de íons cobre no intervalo de 7,94 x 10-5 a 4,16 x 10-4 mol L-1. Esta espécie apresenta um comportamento voltamétrico de - 0,3 a 0,5 V (vs. Ag/AgCl), em um eletrólito de H2SO4. Considerando os resultados obtidos para a massa de 0,50 g de perlita, observou-se que a adsorção atingiu a eficiência máxima no tempo de 30 minutos, correspondendo a um percentual de 77,00% de cobre. No entanto, utilizando a média do percentual de adsorção para todos os tempos avaliados, foi verificado para 0,50 g um percentual de 73,60% de adsorção. Todas as técnicas utilizadas neste trabalho têm a característica de ser rápida, não destrutiva, apresentando alta sensibilidade e de baixo custo.

Instituição de Fomento: Petrobras

Palavras-chave: Quitosana, Perlita, Cobre.