Emprego de adsorventes oriundos da casca de arroz na remoção de cobre em efluentes aquosos

Abstract

Os metais resultantes das atividades antropogênicas e a elevada quantidade de resíduos gerados pelas atividades industriais e de agricultura, têm contaminado o meio ambiente e a cadeia alimentar, afetando portanto a saúde humana. Com o fim de minimizar esses efeitos negativos, várias pesquisas têm sido direcionadas para identificar processos capazes de converter os resíduos em materiais de alto valor comercial. Visando a converter a casca de arroz em um material de alto valor comercial, tal como um adsorvente, neste trabalho, descreveu-se a preparação de diversos sólidos baseados nesse resíduo. As amostras foram avaliadas na adsorção do cobre em soluções aquosas modelo de águas residuais. O cobre tem sido encontrado em várias águas residuais, como resultado de atividades industriais e tem provado ser prejudicial ao ser humano. As amostras foram preparadas modificando-se a casca de arroz com hidróxido de sódio e por carbonização e pirólise da casca de arroz. Foi estudada a influência da concentração inicial, tempo de contato, agitação, temperatura e tamanho de partícula sobre capacidade adsortiva das amostras, usando soluções aquosas modelos de sulfato de cobre (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 mg.L-1). Todos os adsorventes exibiram estrutura amorfa, sendo constituídos primariamente por carbono, oxigênio e hidrogênio; a cinza da casca de arroz mostrou ser primariamente formada por sílica. Os principais grupos funcionais nas amostras foram sílica, grupos tetrédricos SiO4, siloxanos (Si- O-Si), silanóis (Si-OH), aldeídos, cetonas e aromáticos. A casca de arroz in natura não foi capaz de adsorver cobre enquanto as outras amostras mostraram ser adsorventes eficientes. Observou-se que quanto mais alta a concentração inicial da solução, mais baixa a quantidade de cobre adsorvido. A adsorção máxima tanto pela casca de arroz modificada (sem agitação) quanto pela cinza da casca de arroz (com agitação) foi obtida após 3 h. O tamanho de partícula não influenciou a remoção de cobre enquanto a maior remoção de cobre ocorreu a 25 °C. O adsorvente mais promissor foi a cinza da casca de arroz, que mostrou a mais alta capacidade adsortiva. O modelo de Langmuir mostrou-se adequado para descrever a adsorção do cobre por todas as amostras enquanto o modelo de Temkin foi o mais adequado para descrever a adsorção pela cinza da casca de arroz. O estudo mostrou que a casca de arroz pode ser convenientemente usada para produzir adsorbentes eficientes, capazes de remover cobre de águas residuais.

Metals resulting from anthropogenic activities and the high amount of waste generated by industrial and agricultural activities have contaminated the environment and the food chain, thus affecting human health. In order to minimize these negative effects, several researches have been addressed to find processes able to convert the wastes in high value materials. Aiming to convert rice husk to a high value material, such as an adsorvent, the preparation of several solids based on this waste was described in this work. The samples were evaluated in the adsorption of copper in aqueous solutions as models of wastewaters. Copper has been found in several wastewaters as a result of industrial activities and had been proven to be harmful to human being. Samples were prepared by modifying rice husk with sodium hydroxide and by carbonization and pirolysis of rice husk.The influence of initial concentration, contact time, agitation, temperature and particle size on the adsorption capacity of the samples was studied using aqueous model solutions of copper sulfate (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 and 1000 mg.L-1). All adsorbents exhibited amorphous structure and were composed primarily of carbon, oxygen and hydrogen, ash rice husk was mostly made of silica. The main functional groups in the samples were silica, SiO4 tetrahedra, siloxanes (Si-O-Si), silanol (Si-OH), aldehydes, ketones and aromatics. Fresh rice husk was not able to adsorb copper while the other samples had proven to be efficient adsorbents. It was observed that the higher the initial concentration of the solution of copper, the smaller the amount of adsorbed copper. The maximum adsorption by both modified rice husk (without agitation) and for rice husk ash (with agitation) was obtained after 3 h. The particle size had no influence on the copper removal while the highest removal of copper occurred at 25 °C. The most promising adsorvent was the rice husk ash which showed the highest adsorption capacity. The Langmuir model is suitable for describing copper adsorption for all samples while the Temkin model was most suitable for describing the rice husk ash. The study had shown that rice husk can be conveniently used for producing efficient adsorbents able to remove copper from wastewaters.