Estudo de adsorção em batelada para remoção dos herbicidas atrazina e diuron de água contaminada utilizando óxido de grafeno (OG) como material adsorvente

Abstract

Os contaminantes emergentes são compostos químicos nocivos que vêm sendo encontrados em águas superficiais e subterrâneas em pequenas quantidades e cujos efeitos sobre a saúde humana e o meio ambiente não são completamente conhecidos. Dentre os contaminantes, os herbicidas atrazina e diuron são frequentemente detectados em águas, sendo os efeitos nocivos destes herbicidas já relatados pela ciência Diante disto, o processo de adsorção para remoção dos contaminantes emergentes do meio aquático tem se mostrado como uma alternativa, pois apresenta baixo custo de operação e instalação, fácil operação e é ambientalmente amigável. Contudo, há a necessidade de estudo e aplicação de novos materiais adsorventes dada a diversidade de contaminantes emergentes existentes. Sendo assim, o óxido de grafeno tem se mostrado como um promissor material adsorvente para remoção dos contaminantes emergentes. Assim, o presente trabalho teve por objetivo estudar a potencial aplicação do óxido de grafeno (OG) como material adsorvente para remoção dos herbicidas atrazina e diuron de águas contaminadas. O material adsorvente foi caracterizado com Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada a Espectroscopia de Dispersão de Raio–X (MEV-EDX), Potencial Zeta, Difração de Raio–X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmitância (MET) e Reflexão Total Atenuada (ATR-FTIR). Nos ensaios de adsorção em batelada, foram realizados ensaios para determinar a melhor massa de adsorvente e pH inicial da solução contaminada. Foi estudada também a cinética de adsorção, isotermas, determinado as propriedades termodinâmicas e verificado a influência de eletrólitos sob a capacidade de adsorção do material. Desta forma, os melhores resultados encontrados foram a menor massa de adsorvente, pH inicial da solução neutro para o diuron e pH 9 para a atrazina. O modelo cinético que melhor se ajustou foi o de pseudossegunda ordem para ambos os contaminantes, sendo o tempo de equilíbrio de 72 horas para a atrazina e indeterminado para o diuron. O modelo de isoterma de Langmuir foi o mais adequado para a atrazina. No que diz respeito a termodinâmica, a adsorção da atrazina é endotérmica e espontânea. Foi possível verificar também que a presença de eletrólitos é desfavorável à adsorção para ambos os herbicidas. Sendo assim, foi possível concluir que o óxido de grafeno pode ser empregado como material adsorvente dos herbicidas em estudo, embora não seja um material de fácil obtenção e com uma capacidade de adsorção significativa.

The emergent contaminants are chemical agents dangerous for life human and animal. These agents are found in water and groundwater in low concentration. However, the herbicides are the most danger, which atrazine and diuron are detected in water and harmful effects are reported in articles. This way, the adsorption has been a promising technique for treatment of the water to remover emerging contaminants, because is a treatment with low cost for install and operation, easy operation and environmentally friendly. However, is essential developed and researches of materials innovative for application in adsorption processes, because exist contaminants countless in water. Thus, the graphene oxide has frequently reported in articles how excellent adsorbent for remover emergent contaminants found in water. Then, this worked has research purpose the application of graphene oxide (GO) with adsorbent for remove of the herbicide atrazine and diuron of the water. The graphene oxide was characterization how Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDS), Zeta Potential, X-ray diffraction (XDR), Transmission Electron Microscope (TEM) and Attenuated Total Reflectance (ATR). The batch experimental were made combination the mass of adsorption and pH initial of solution with herbicide for determination of best condition for adsorption. This research also worked on the kinetics of adsorption, isotherm, thermodynamic and determined the impact of electrolytes on the adsorption capacity of the material. Consequently, the best results found the minor mass of adsorbent, pH neutral for solution which diuron and pH 9 for atrazine. The kinetic model which best fitting was of pseudo-second-order to both herbicides, and time equilibrium was 72 hours for atrazine and indeterminate to diuron. The model of Langmuir had great fitting in adsorption of atrazine. The thermodynamic of adsorption the atrazine went endothermic and spontaneous. Were verified that the electrolytes are unfavorable for adsorption the herbicides in studies. In conclusion, is possible the application the graphene oxide how material adsorbent, but it is not simple the synthesis chemical of material and have not high capacity of adsorption for adsorption of herbicides in studies.