Preparação de biossorvente da casca do fruto de jatobá (Hymenaea courbaril) para estudos de adsorção de íons Pb2+ e Cd2+ em solução aquosa

Abstract

Com o propósito de investigar a potencialidade de novos precursores para a aplicação na adsorção de poluentes como metais pesados em solução aquosa, o presente trabalho propõe a utilização da casca do fruto de jatobá (Hymenaea courbaril) para a preparação de materiais adsorventes. Inicialmente essa matéria prima foi processada e modificada quimicamente para a obtenção de diferentes biossorventes: in natura (JB-in), submetido à água em ebulição (JB-H2O) e lavado com NaOH 0,1 mol L-1 (JB-NaOH). Posteriormente esses biossorventes foram caracterizados através das técnicas de ponto de carga zero (pHpcz), infravermelho (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN13C). Foram utilizados os metais pesados Chumbo e Cádmio para a realização dos estudos de influência do pH, isotermas de adsorção e cinéticos de adsorção. Os modelos de isotermas utilizados para os ajustes foram de Langmuir e Freundlich, apresentando valores de capacidades máximas de adsorção que variaram de 19,60 a 48,75 mg g-1 para Pb2+ e de 25,68 a 30,27 mg g-1 para o Cd2+. O modelo de Langmuir descreveu melhor os dados da adsorção do íon Cd2+ nos biossorventes JB-in, JB-H2O e JB-NaOH, enquanto que para o Pb2+ a adsorção em JB-H2O e JB-NaOH o modelo de Freundlich foi o que explicou melhor os dados experimentais e em JB-in o modelo foi o de Langmuir. Os modelos de cinéticas de adsorção utilizados foram de pseudo primeira ordem, pseudo segunda ordem e difusão intrapartícula, para os diferentes tipos de biossorvente o modelo cinético que melhor se ajustou aos dados experimentais foi de pseudo segunda ordem, indicando que o mecanismo é de quimissorção. Além disso, os modelos de difusão intrapartícula apresentaram diferentes números de estágios para os sistemas de biossorvente/metal

In order to investigate the potential of new precursors for application in adsorption of pollutants such as heavy metals in aqueous solution, this paper proposes to use the rind of jatoba (Hymenaea courbaril) for the preparation of adsorbent materials. Initially this material was processed and chemically modified in order to obtain different biosorbents: in nature (JB-in) subjected to boiling water (JB-H2O) and washed with NaOH 0.1 mol L-1 (JB-NaOH). Later these biosorbents were characterized by the techniques of point of zero charge (pHpcz), infrared (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and nuclear magnetic resonance (13 C NMR). Heavy metals Lead and Cadmium to the studies of the influence of pH, adsorption isotherms and kinetic adsorption were used. The isotherm models were used for the adjustments of Langmuir and Freundlich, with values of maximum adsorption capacities ranging from 19.60 to 48.75 mg g-1 for Pb2+ and from 25.68 to 30.27 mg g-1 to Cd2+. The Langmuir model best described the data from the ion adsorption Cd2+ in biosorbents JB in JB-H2O and JB-NaOH, while for the Pb2+ adsorption in JB-H2O and JB-NaOH model Freundlich is what explains better the experimental data and JB in the model was Langmuir. The adsorption kinetic models used were pseudo first order, pseudo second order and intraparticle diffusion for the different types of biosorbent the kinetic model that best fit the experimental data was pseudo second order, indicating that the mechanism is chemisorption. Furthermore, Models of intraparticle diffusion showed different numbers of stages to systems biosorbent / metal