Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto...

23
Amb101 António Carlos Pinheiro Fernandes Diogo Vieira da Cunha Inês Pereira Caldelas Craveiro José Ricardo Quaresma Reis Pereira Tiago Afonso Palas Silva Guimarães Viviana Lima de Sousa Adsorção de efluentes têxteis Tratamento de Efluentes da Indústria Têxtil por Adsorção em Materiais de Baixo Custo

Transcript of Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto...

Page 1: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

1 Grupo AMB 101

Amb101

António Carlos Pinheiro Fernandes

Diogo Vieira da Cunha

Inês Pereira Caldelas Craveiro

José Ricardo Quaresma Reis Pereira

Tiago Afonso Palas Silva Guimarães

Viviana Lima de Sousa

Adsorção de efluentes têxteis

Tratamento de Efluentes da Indústria

Têxtil por Adsorção em Materiais de

Baixo Custo

Page 2: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

2 Grupo AMB 101

RReessuummoo

O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais

especificamente na adsorção de efluentes têxteis, utilizando adsorventes alternativos

e de baixo custo, para testar a sua eficácia. Para realizar o processo de adsorção foi

escolhido como adsorvente casca de ostra (que nos foi trazida de Florianópolis). A

realização do nosso trabalho foi feita em laboratório, no qual simulamos uma

situação de poluição, através da preparação de uma solução de corante vermelho de

concentração específica. Esta solução foi dividida em diferentes recipientes de

volume igual que continham o adsorvente escolhido, em massas idênticas.

Posteriormente, foram agitados em intervalos de tempo de diferentes, podendo

assim verificar a diminuição da concentração do efluente ao longo do tempo, com a

ajuda de um espectrómetro. Verificou-se também, que o corante foi absorvido

eficazmente durante os primeiros 15 minutos e após esse intervalo de tempo a

adsorção tornou-se quase nula, pois a concentração de corante na solução foi

constante ao longo do tempo, devido à saturação da casca de ostra. Deste modo,

podemos constatar que a casca de ostra funciona como adsorvente, mas não como

adsorvente perfeito, uma vez que a concentração de corante não se aproximou do

valor zero. Assim, para se realizar uma adsorção eficaz seria necessário usar casca

de ostra em grandes quantidades, o que tornaria o processo dispendioso. Conclui-se

então, que a casca de ostra não é um adsorvente económico.

AAbbssttrraacctt

Our Projecto Feup was based on the problem of water pollution, specifically in

the adsorption of textile wastewater using alternative and low cost adsorbents to test

its effectiveness. To perform the adsorption process was chosen as adsorbent oyster

shell (which was brought in Florianópolis). The completion of our work was done in

the laboratory, where we simulate a situation of pollution, by preparing a solution of

specific concentration of red dye. This solution was divided into different containers

of equal volume containing the adsorbent chosen in identical masses. Later, they

were shaken in different time intervals, allowing you to check the decline in effluent

concentration over time, with the help of a spectrometer. It was also found that the

dye was absorbed effectively during the first 15 minutes, after this time the

adsorption became almost zero, because the dye concentration in solution was

constant over time, due to saturation of the oyster shell. Thus, we can note that the

oyster shell acts as adsorbent, but not as perfect as the dye concentration did not

approach the value zero. Thus, to achieve an adsorption effectively would require

using oyster shell in large quantities, which would make the process expensive. It

follows then, that the oyster shell is not an economic adsorbent.

Page 3: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

3 Grupo AMB 101

ÍÍnnddiiccee

1. Introdução ..................................................................................................... 5

1.1 Geral .......................................................................................................... 5

1.2 Corantes da indústria têxtil ........................................................................... 5

1.3 Processos de tratamento de efluentes têxteis ................................................ 6

1.4 Adsorção ..................................................................................................... 7

1.5 Adsorventes ................................................................................................ 8

1.6 Objectivos do trabalho ................................................................................. 9

22.. MMééttooddoo ........................................................................................................ 10

2.1 Equipamento laboratorial: .......................................................................... 10

2.2 Reagentes já preparados e disponíveis no laboratório: ................................. 10

2.3 Procedimento experimental ........................................................................ 10

33.. RReessuullttaaddooss ................................................................................................... 12

4. Discussão dos resultados .............................................................................. 17

5. Conclusão .................................................................................................... 18

6. Referências bibliográficas.............................................................................. 19

77.. AAppêênnddiiccee ..................................................................................................... 20

88.. AAnneexxoo .......................................................................................................... 22

Page 4: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

4 Grupo AMB 101

ÍÍnnddiiccee ddee iimmaaggeennss

Fig. 1: Soluções com diferente concentração de corante ........................................ 14

Fig. 2: Corante vermelho ..................................................................................... 22

Fig. 3: Casca de ostra triturada ............................................................................ 22

Fig. 4: Espectrofotómetro .................................................................................... 22

Fig. 5: Pesagem da casca de ostra ....................................................................... 22

Fig. 6: Matrazes com 1 grama de casca de ostra ................................................... 22

Fig. 7: Solução-mãe (10 mg/L) e solução diluída (1 mg/L) ..................................... 22

Fig. 8: Colocação da solução nas matrazes 1/2 ..................................................... 22

Fig. 9: Colocação da solução nos matrazes 2/2 ..................................................... 23

Fig. 10: Agitador orbital ....................................................................................... 23

Fig. 11: Resultados obtidos .................................................................................. 23

Fig. 12: Determinação da absorvância das soluções agitadas no espectrofotómetro 23

Gráfico 1: Distribuição do consumo de corantes a nível nacional (Figueiredo, 2002) . 6

Gráfico 2: Concentração do corante na solução num determinado instante. ........... 12

Gráfico 3: Valor da concentração do soluto na fase sólida num determinado instante

(q exp). ............................................................................................................. 13

Gráfico 4: Cálculo da recta linear, y do Modelo de 1ª ordem. ................................ 13

Gráfico 5: Cálculo da recta linear, y do Modelo de 2ª ordem. ................................ 13

Gráfico 6: Comparação do q exp com o q teórico do Modelo de 1ª ordem. ............ 14

Gráfico 7: Comparação do q exp com o q teórico do Modelo de 2ª ordem. ............ 14

Gráfico 8: Gráfico de espectrofotómetro de UV-Vis do corante Vermelho ............... 20

Gráfico 9: Curva de calibração do corante Red ..................................................... 21

Tabela 1: Massa, concentração, q experimental e absorvância em cada instante de

tempo ............................................................................................................... 12

Tabela 2: q teórico de 1ª e 2ª ordem em determinados instantes. ........................ 12

Tabela 3: Tabela de dados medidos pelo espectrofotómetro de UV-Vis .................. 20

Tabela 4: Cálculo dos padrões para curva de calibração do corante Red ............... 21

Page 5: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

5 Grupo AMB 101

1. Introdução

1.1 Geral

O grande crescimento demográfico e o constante aumento das necessidades

básicas da população a nível mundial tem vindo a acarretar consequências drásticas

para o ambiente. Uma delas, caracteriza-se pela grande evolução industrial. Esta

evolução possibilitou uma maior produção num menor espaço de tempo permitindo o

acesso das diferentes massas sociais a novos serviços e produtos. Com isto, houve

uma melhoria da qualidade de vida da comunidade.

Por outro lado, a produção descontrolada levou a um aumento de resíduos

industriais, sendo estes despejados para o meio ambiente, contaminando as águas e

os solos. Estes resíduos tóxicos trazem um grande impacto para toda a

biodiversidade e ambiente em geral originando entre outros problemas a destruição

de habitats e o aquecimento global. Estes problemas advêm maioritariamente dos

efluentes que a indústria têxtil despeja para o meio ambiente. De facto, esta é uma

das que mais polui a água em todo o mundo, intoxicando seres vivos que habitam na

zona afectada.

Entre os produtos presentes nos efluentes destacam-se os corantes. Estes

coloram o rio interferindo com a sua natureza estética, dificultando, ainda, a

penetração de luz solar na água, que é essencial ao ciclo fotossintético.

1.2 Corantes da indústria têxtil

Actualmente, são registados mais de 8 mil corantes orgânicos sintéticos

associados à indústria têxtil pela Colour Índex (Catálogo da Society of Dyers and

Colourists). “Para dar resposta a um mercado cada vez mais exigente, a indústria

tem investido no desenvolvimento de corantes mais económicos, com propriedades

específicas para obter boa fixação da cor e que ofereçam elevada resistência aos

agentes que desencadeiam a descoloração dos tecidos” (Zanoni e Carneiro, 2001).

Os corantes podem ser classificados de acordo com a sua estrutura química

ou conforme as suas propriedades e aplicações. Na verdade, estes devem possuir

elevada estabilidade química e fotolítica, de maneira a satisfazer as propriedades de

solidez (tanto à lavagem como à luz) que lhes são exigidas. Os corantes mais

utilizados na indústria têxtil são os corantes reactivos que apresentam um baixo

grau de fixação às fibras e podem entrar em combinação química com a celulose,

sendo estes corantes bastante utilizados no nosso país. Existem também os

corantes directos, muito utilizados devido ao seu menor custo e facilidade de

aplicação, têm substantividade directa para a celulose e, embora tinjam as fibras

Page 6: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

6 Grupo AMB 101

proteicas, não são muito usados para tal fim; os corantes básicos, que apresentam

um alto valor tintorial e o seu consumo tem aumentado devido à maior procura de

fibras acrílicas; os corantes ácidos, que passam pelo tratamento biológico sem

serem praticamente afectados, à semelhança dos reactivos, usados sobretudo no

tingimento de fibras proteicas e poliamídicas; o corante a mordente, sem

afinidade natural para as fibras, fixa-se a estas previamente mordentadas com um

óxido metálico, usado no tingimento de lã e de poliamida; corantes sulfurosos,

que são orgânicos, contêm enxofre e são usados no tingimento de fibras celulósicas.

Podem ainda ser referidos corantes azóicos ou naftóis, corantes de cuba,

dispersos e pré-metalizados.

Na figura apresenta-se a distribuição do consumo de corantes em Portugal,

destacando-se o elevado consumo de corantes reactivos no tingimento de fibras

celulósicas e proteicas.

Gráfico 1: Distribuição do consumo de corantes a nível nacional (Figueiredo, 2002)

1.3 Processos de tratamento de efluentes têxteis

Os processos de tratamento de efluentes têxteis podem-se dividir em 3

categorias: químicos, físicos e biológicos. Este último revela-se mais económico

relativamente aos outros, verificando-se uma grande aplicação deste no tratamento

de águas residuais. Neste tipo de tratamento verifica-se uma redução da matéria

biodegradável e dos sólidos suspensos, revelando-se ineficaz relativamente à

redução da cor, especialmente no que diz respeito aos corantes reactivos e alguns

dos corantes ácidos. As lamas activadas são um dos tratamentos convencionais mais

usados pela indústria têxtil no tratamento de efluentes. A desvantagem deste

Page 7: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

7 Grupo AMB 101

tratamento reside no facto de se gerarem lamas que necessitam também de ser

tratadas (degradação anaeróbia).

No que diz respeito ao tratamento químico, pode-se utilizar a

coagulação/floculação. Neste método podem ser utilizados como floculantes

componentes com sais de ferro, alumínio e cálcio. Podem, ainda, ser utilizados

polímeros orgânicos catiónicos, pelos quais se tem verificado descoloração das águas

tratadas, apesar de se revelarem tóxicos para os peixes. Com a utilização de um

variante do processo de coagulação, o tratamento electroquímico, pode-se verificar

uma menor produção de lama e uma remoção de partículas coloidais mais pequenas.

Apesar de rápido e eficaz este tipo de tratamento apresenta um grande consumo de

electricidade, custos de instalação e forma uma quantidade de lama substancial.

Quanto a métodos que envolvem agentes oxidantes fortes, utilizam-se

nomeadamente cloro, hipoclorito, dióxido de cloro, reagente de Fenton, ozono e

combinações UV-peróxido e UV-ozono, podendo estes também ser utilizados na

oxidação parcial dos compostos. De facto, é mais aconselhável a oxidação total visto

na parcial ocorrer o risco de se gerarem produtos ainda mais tóxicos. Apesar de

tudo, a oxidação total acarreta custos superiores. No entanto, a matéria orgânica é

destruída formando-se dióxido de carbono, água e iões inorgânicos. Existem ainda,

processos de oxidação avançada (AOPs) que consistem na criação de radicais

hidroxilo extraordinariamente reactivos usando para tal vários sistemas reaccionais,

alguns dos quais já mencionados em cima. A redução química é outro tratamento

possível para a descoloração. Este reduz a dimensão das moléculas de corante que

depois serão tratadas por outra técnica. Contudo, o custo dos reagentes e a

reversibilidade do processo tornam este método desvantajoso.

A utilização da microfiltração (processo de separação de membrana) só ajuda

na remoção parcial da cor e de outros compostos orgânicos. A ultrafiltração separa

moléculas de corante de outras moléculas de menor dimensão presentes em solução.

A nanofiltração e a osmose inversa apresentam uma eficácia bastante grande no

tratamento de corantes, podendo até permitir a reutilização da água filtrada.

Contudo, um dos métodos mais usados pela indústria têxtil na remoção de corantes

dos efluentes é o uso de lodo activado (oxidação biológica), pois além de apresentar

resultados é mais económico relativamente a outros processos. Apesar de, não ser

efectivo na remoção dos corantes em vários tipos de efluentes.

1.4 Adsorção

Outro método também muito utilizado por parte das indústrias é a adsorção.

Esta caracteriza-se pela adesão de partículas de um fluido a uma superfície sólida. A

adsorção pode ser influenciada por variações de temperatura, pressão e, também,

pela sua área de superfície. Existem dois tipos, a química (quimissorção) e a física

(fisissorção). Na adsorção química existe uma reacção entre o fluido (substância

Page 8: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

8 Grupo AMB 101

adsorvida) e a superfície sólida (adsorvente) com a formação de ligações químicas.

Cada molécula da superfície do adsorvente forma apenas uma ligação com a

substância adsorvida, logo só se forma uma camada de substância adsorvida na

superfície do adsorvente. Por outro lado, na adsorção física não há formação de

ligações químicas mas sim uma actuação de forças de Van der Walls. Neste tipo de

adsorção já podem coexistir várias camadas de moléculas adsorvidas.

Actualmente, existem diversos tipos de adsorventes, tendo relevante

importância para este trabalho, os de baixo custo. Considera-se um adsorvente de

baixo custo quando este é abundante na natureza ou um derivado ou resíduo

industrial (Bailey et al.,1999). Para ser considerado um adsorvente não-convencional

e de baixo custo adequado para a remoção de cor deve obedecer a certos requisitos

como: eficiência na remoção de uma vasta gama de corantes; elevada capacidade de

adsorção; adsorção rápida; alta selectividade para diferentes concentrações de

corante; tolerância a uma vasta gama de parâmetros de águas residuais (Crini,

2005).

1.5 Adsorventes

Materiais adsorventes são resíduos com capacidades de adsorção para os

corantes utilizados na indústria têxtil. Podemos então distinguir diferentes

adsorventes: o carvão activado; adsorventes sintéticos poliméricos; resinas de

permuta iónica; adsorventes inorgânicos; bioadsorventes de baixo custo; e os

adsorventes contendo quitina e seus derivados. O carvão activado é o adsorvente

mais usado no tratamento de águas, sendo utilizado sob a forma de granulado ou

pó. A sua principal tarefa é remover compostos orgânicos dissolvidos, para além de

remover uma grande diversidade de poluentes, sobretudo substâncias apolares. Tem

uma considerável eficácia na remoção da cor de efluentes contendo corantes

reactivos, básicos, azóicos, metalizados e em efluentes domésticos e indústriais. Os

adsorventes sintéticos poliméricos são caracterizados por um espectro de polaridades

e uma larga variedade de áreas superficiais, porosidades e distribuição de tamanhos

de poros. Utilizam-se, particularmente, na remoção de cor de águas residuais de

efluentes de indústrias têxteis e permitem a remoção de substâncias polares. As

resinas de permuta iónica são utilizadas para remover corantes aniónicos ou

catiónicos, devido à elevada carga orgânica dos efluentes.

O uso de adsorventes inorgânicos pode ser uma solução económica pela

simples razão de estes estarem disponíveis localmente, como a areia e o barro de

bentonite. A eficiência na remoção dos resíduos depende dos tipos de corantes na

corrente do efluente, especificamente, da carga relativa da molécula corante.

Para além destes, existem os bioadsorventes de baixo custo que são

polímeros naturais biodegradáveis e que possuem estruturas capazes de adsorver

Page 9: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

9 Grupo AMB 101

espécies ou comportar-se como permutadores de iões. A utilização de

bioadsorventes surge como uma alternativa económica e também ambiental à

utilização do carvão activado. Por último, surgem os adsorventes que contêm quitina

e os seus derivados. Na área do tratamento de águas residuais, a aplicação deste

processo tem como principais características o facto de não ser tóxico e de ser

biodegradável. São vários os materiais naturais de baixo custo existentes e que

podem funcionar como adsorventes de corantes provenientes da indústria têxtil.

Entre eles encontram-se as algas, casca de amêndoa e de noz ou materiais

constituídos por quitina, nomeadamente a casca de ostra. A quitina existente na

constituição da casca de ostra vai ser muito importante no trabalho de adsorção,

uma vez que esta forma complexos com os iões metálicos, sendo bastante eficaz na

remoção de metais.

1.6 Objectivos do trabalho

O objectivo deste trabalho é avaliar o potencial da adsorção como processo

viável para a remoção de corantes e efluentes têxteis, utilizando adsorventes

alternativos de baixo custo. Na verdade, o uso de adsorventes alternativos de baixo

custo ou de adsorventes inorgânicos com a possibilidade de serem regenerados

quimicamente é economicamente atractivo.

Page 10: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

10 Grupo AMB 101

22.. MMééttooddoo

2.1 Equipamento laboratorial:

- 5 matrazes com tampa de 100 mL;

- Pipetas de 50 mL;

- Pompetes;

- Agitador orbital;

- Espectrofotómetro de UV-Vis;

- Balança analítica;

- Vidro de relógio;

- Espátula;

- Tubos de Falcon;

- Balão volumétrico.

2.2 Reagentes já preparados e disponíveis no laboratório:

- Casca de ostra (previamente moída para a granulometria> 2,24mm);

- Solução de corante com concentração de 10mg/L (Astrazon red FBL 200% 03;

Laboratório: Dystar Textilfarben GmbH & Co. Deutschland KG D-60007 Frankfurt).

2.3 Procedimento experimental

1) Medir 1 grama de casca de ostra num vidro de relógio, com a ajuda de uma

espátula, e colocá-la num matraz (fazer o mesmo para os outros cinco);

2) Preparar uma solução de 1mg/L a partir da solução mãe: para tal retirar.50mL

da solução-mãe medidos por uma pipeta e colocar num balão volumétrico,

acrescentar água destilada até perfazer os 500 mL.

3) Com a ajuda de uma pipeta, colocar em cada um dos matrazes 50 mL da

solução de 1 mg/L de corante;

Page 11: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

11 Grupo AMB 101

4) Rolhar os matrazes e colocá-los no agitador orbital, seleccionando uma

rotação que mantenha as partículas em suspensão. Início da contagem do

tempo de adsorção;

5) Retirar um matraz ao fim de 5 min, 10 min, 15 min, 30 min e 60 min;

6) Ao fim de 10 minutos de repouso, decantar para um tubo de Falcon, deitando

cuidadosamente para o tubo o sobrenadante sem resíduo de ostra;

7) Para cada ponto, medir a concentração de corante no espectrofotómetro de

UV-Vis no comprimento de onda 525 nm (ver apêndice);

Nota: Procedimento do espectrofotómetro -> Colocar uma certa quantidade de

solução de um tubo de Falcon para a célula do espectrofotómetro, e fazer a leitura

da adsorvância. Carregar em “list”e inserir o comprimento de onda. Seguidamente

clicar em “Enter” e colocar a amostra da célula e ler os valores. Finalmente, retirar a

célula e limpar por água destilada.

Page 12: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

12 Grupo AMB 101

33.. RReessuullttaaddooss

Tabela 1: Massa, concentração, q experimental e absorvância em cada instante de tempo

t(min) massa (g)

C(mg/L) q exp (mg/g)

abs

0 1,000 0,946 0,00000 0,088

5 1,000 0,715 0,01155 0,067

10 1,000 0,616 0,01650 0,058

15 1,000 0,539 0,02035 0,051

30 1,000 0,550 0,01980 0,052

60 1,000 0,561 0,01925 0,053

Tabela 2: q teórico de 1ª e 2ª ordem em determinados instantes.

Gráfico 2: Concentração do corante na solução num determinado instante.

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

0 20 40 60 80

C(m

g/L)

t(min)

C(mg/L)

t(min) q teórico - 1ª ordem

q teórico - 2ª ordem

0 0,000 0,000

5 0,013 0,016

10 0,018 0,018

15 0,019 0,018

30 0,020 0,019

60 0,020 0,019

Page 13: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

13 Grupo AMB 101

Gráfico 3: Valor da concentração do soluto na fase sólida num determinado instante (q exp).

Gráfico 4: Cálculo da recta linear, y do Modelo de 1ª ordem.

Gráfico 5: Cálculo da recta linear, y do Modelo de 2ª ordem.

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0 20 40 60 80

q(m

g/g)

t(min)

q exp(mg/g)

y = 0,2183x R² = 0,9914

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

0 10 20 30 40

-ln

(1-q

/qe

)

t(min)

y=-ln(1-q/qe) 1ªordem

y = 51,902x R² = 0,9934

0,00

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

3.000,00

3.500,00

0 20 40 60 80

t/q

t(min)

y=t/q 2ªordem

Page 14: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

14 Grupo AMB 101

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0 20 40 60 80

q(m

g/g)

t(min)

Comparação do Modelo de 2º ordem

Gráfico 6: Comparação do q exp com o q teórico do Modelo de 1ª ordem.

Gráfico 7: Comparação do q exp com o q teórico do Modelo de 2ª ordem.

Fig. 1: Soluções com diferente concentração de corante.

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0 20 40 60 80

q(m

g/g)

t(min)

Comparação do Modelo de 1º ordem

Page 15: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

15 Grupo AMB 101

Para o cálculo do volume a retirar da concentração mãe para a solução a utilizar (mais diluída) utilizou-se a seguinte fórmula:

Sabendo os valores da adsorvância através do espectrofotómetro (y), calcula-se a concentração do corante na água (x) :

Esta equação obteve-se através da curva de calibração do corante.

Para o cálculo do q experimental utilizou-se a seguinte fórmula: Nesta: - o q representa a concentração de soluto na fase sólida (mg/g), - o C0 representa a concentração inicial de soluto na fase líquida (mg/L); - o C representa as concentrações obtidas em determinado instante; - o m representa a massa de ostra utilizada (1g); - o V representa o volume de solução (0,5L). A equação seguinte é do tipo y=b+mx e resulta da linearização da equação do modelo cinético de 2ª ordem: Através desta equação descobre-se o valor de qe (valor da quantidade adsorvida no equilíbrio) e k (constante de velocidade da adsorção). De realçar que o qe vai ser posteriormente utilizado no modelo cinético de 1ª ordem, pois este é igual para ambos os modelos. Por sua vez, pelo modelo cinético de 2ª ordem calcula-se o q teórico para cada instante.

Page 16: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

16 Grupo AMB 101

Após a linearização do modelo cinético de 1ª ordem obteve-se a seguinte equação: Sendo e , deve-se obter uma recta com declive k e ordenada na origem 0. Pela equação do modelo cinético de 1ª ordem obtém-se o q teórico para cada instante.

𝑘𝑡 = mx

Page 17: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

17 Grupo AMB 101

4. Discussão dos resultados

Através da análise do gráfico 1 verificou-se que a concentração de corante na

solução diminuiu até cerca dos 15 minutos, estabilizando a partir desse tempo numa

concentração de aproximadamente 0,54 mg/L. No que diz respeito ao q (valor da

concentração do soluto na fase sólida num determinado instante) verificou-se que a

concentração de corante na ostra aumentou substancialmente nos primeiros 15

minutos a partir daí, esta estabilizou atingindo o ponto de equilíbrio, ou seja, o ponto

em que as ostras atingiram o seu ponto saturação de corante.

Partindo dos modelos cinéticos de absorção de 1ª e 2ª ordem, obtivemos os

gráficos que nos permitiram encontrar as equações das rectas de cada modelo

(modelo cinético 1ª ordem y = 0,2183x; modelo cinético 2ª ordem y = 50,439x +

59,135) e, assim, calcular o valor das constantes, qe (concentração de equilíbrio do

soluto na fase sólida) e k (constante associada à capacidade de adsorção) de cada

modelo, necessárias para compararmos o q experimental com o q teórico.

Posteriormente, comparou-se o gráfico do q experimental com o q teórico do

modelo cinético de 1ª ordem onde se constatou que os valores experimentais

obtidos mantiveram-se dentro dos valores teóricos esperados. Na comparação do

gráfico do q experimental com o q teórico do modelo cinético de 2ª ordem, verificou-

se que os valores experimentais enquadraram-se também com os valores teóricos

esperados. Porém, o gráfico do modelo cinético de 1ª ordem é o que apresenta

maior proximidade com o gráfico do valor teórico de q.

Page 18: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

18 Grupo AMB 101

5. Conclusão

Após a realização do trabalho, verificamos que os dados experimentais

estavam de acordo com os dados teóricos e o objectivo principal foi atingido.

Objectivo este que era mostrar se a casca de ostra, da cidade Florianópolis, poderia

funcionar como adsorvente alternativo de baixo custo de corantes em meio aquoso.

Porém, este processo é demasiado dispendioso, já que é necessária uma grande

quantidade de casca de ostra para ser eficaz, e é um processo demorado. Por isso,

poderá não vir a ser a melhor alternativa como adsorvente. Além deste objectivo,

este trabalho serviu para alertar e sensibilizar as pessoas sobre os problemas

inerentes à poluição das águas.

Ao longo do trabalho, deparamo-nos com algumas dificuldades,

nomeadamente, no tempo de realização, na organização dos dados, na informação

recolhida, assim como, alguns erros a nível cálculo. No entanto, houve uma grande

cooperação entre os elementos do grupo, o que permitiu ultrapassar esses

obstáculos.

Apesar de todo o tempo despendido e das dificuldades na sua realização,

achamos este projecto bastante produtivo e pedagógico, onde aprendemos variados

conceitos que nos podem vir a ser úteis tanto no nosso futuro académico como

profissional.

Em suma, pensamos que este trabalho foi realizado com sucesso.

Page 19: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

19 Grupo AMB 101

6. Referências bibliográficas

Dissertação para grau de Mestre de Leonilde Morais (FEUP). 1996. Tratamento

de efluentes têxteis simulados usando técnicas de adsorção. http://repositorio-

aberto.up.pt/bitstream/10216/11266/2/Texto%20integral.pdf (consultado em 8

de Outubro, 2010).

Revista Analytica Nº4. 2003. Adsorventes naturais: potencialidades e aplicações

da esponja natural (luffa cylindrica) na remoção de chumbo em efluentes de

laboratório.http://www.revistaanalytica.com.br/ed_anteriores/04/4%20Art%20Es

ponja.pdf (consultado em 8 de Outubro, 2010).

Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES). Aspectos

cinéticos envolvidos no processo de adsorção em meios adsorvedores fixos

utilizados no tratamento de água.

http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/abes97/cineticos.pdf (consultado em 9 de

Outubro, 2010).

Dissertação para grau de Mestre de Lucile Peruzzo.2003. Influência de agentes

auxiliares na adsorção de corantes de efluentes da indústria têxtil em colunas de

leito fixo. http://www2.enq.ufsc.br/teses/m102.pdf (consultado em 9 de

Outubro, 2010).

Dissertação para grau de mestre de José Soares. 1998. Remoção de corantes

têxteis por adsorção em carvão mineral ativado com alto teor de cinzas.

http://www2.enq.ufsc.br/teses/m039.pdf (consultado em 9 de Outubro, 2010).

Dissertação para grau de mestre de Oriana Geada (ISEP).2006. Remoção de

corantes têxteis utilizando resíduos agrícolas da produção de milho.

http://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/12355/2/Texto%20integral.pdf

(consultado em 11 de Outubro, 2010).

VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica. Avaliação

do processo de adsorção na remoção de cor em efluentes de lavanderias

industriais de jeans por argila esmectit brasileira.

http://www.feq.unicamp.br/~cobeqic/tEa33.pdf (consultado em 11 de Outubro,

2010).

Page 20: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

20 Grupo AMB 101

77.. AAppêênnddiiccee

Tabela 3: Tabela de dados medidos pelo espectrofotómetro de UV-Vis

Gráfico 8: Gráfico de espectrofotómetro de UV-Vis do corante Vermelho

Page 21: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

21 Grupo AMB 101

Tabela 4: Cálculo dos padrões para curva de calibração do corante Red

Gráfico 9: Curva de calibração do corante Red

Page 22: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

22 Grupo AMB 101

88.. AAnneexxoo

Fig. 4: Espectrofotómetro Fig. 3: Casca de ostra triturada

Fig. 2: Corante vermelho

Fig. 5: Pesagem da casca de ostra Fig. 6: Matrazes com 1 grama de casca de ostra

Fig. 7: Solução mãe (10 mg/L) e solução diluída (1 mg/L)

Fig. 8: Colocação da solução nas matrazes 1/2

Page 23: Adsorção de efluentes têxteisprojfeup/cd_2010_11/files/AMB101_relatorio.pdf · O nosso Projecto Feup foi baseado na problemática da poluição da água, mais especificamente na

AA dd ss oo rr çç ãã oo dd ee ee ff ll uu ee nn tt ee ss tt êê xx tt ee ii ss

23 Grupo AMB 101

Fig. 11: Resultados obtidos

Fig. 9: Colocação da solução nos matrazes 2/2

Fig. 10: Agitador orbital

Fig. 12: Determinação da absorvância das soluções agitadas no espectrofotómetro