Competitive adsorption between natural organic matter and sodium tripolyphosphate cross-linked chitosan microspheres by Cd(II) ions in aqueous media - Faria, Carol Christina de [UNESP] (2022)
Níveis elevados de metais potencialmente tóxicos em ambientes aquosos têm chamado a atenção devido à sua toxicidade em seres vivos. Dentre as várias abordagens sustentáveis de tratamento / monitoramento, o método de adsorção tem se mostrado uma ferramenta atrativa, simples e poderosa para a remoção desses compostos. A quitosana (CTS) é um abundante biossorvente natural amplamente conhecido por suas propriedades de formar complexos estáveis com muitos íons metálicos. Neste trabalho, esferas de CTS reticuladas com tripolifosfato de sódio (CTS – TPP) foram produzidas para experimentos de adsorção de íons Cd(II) em batelada na presença e ausência de matéria orgânica natural (MON), um importante competidor para íons metálicos em águas naturais. Microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, e difração de raios-X foram utilizadas para caracterizar CTS – TPP antes e depois dos experimentos de adsorção na ausência e presença de MON. As análises elementares foram feitas usando espectroscopia de energia dispersiva. Foram estudados a influência do tempo de contato, pH, quantidade de adsorbato em solução no equilíbrio adsortivo, os mecanismos da cinética e do equilíbrio de adsorção, bem como o efeito de competição com MON. O espectro de FTIR mostrou que ocorreram mudanças importantes na estrutura química da quitosana, confirmando assim o sucesso do processo de reticulação com TPP. Além disso, os espectros também mostraram o protagonismo de grupos amina no processo de adsorção de íons Cd(II) e MON. O adsorvente utilizado neste estudo apresentou boa taxa de sorção ( ≈ 82%) em todas as faixas de pH e concentrações iniciais em ausência de MON. Nos estudos de competição, visto que íons Cd(II) e MON estiveram em contato prévio antes de serem adicionadas à solução as esferas de CTS, cerca de 94% dos íons Cd(II) foram adsorvidos pela MON, portanto, CTS – TPP sofre grande interferência da MON devido à competição por íons cádmio. Os íons Cd(II) remanescentes em solução foram adsorvidos numa taxa de 85%. Nos estudos de tempo de contato, uma taxa de remoção de Cd(II) de 50% foi observada nas concentrações iniciais de 0,1 e 0,2 mg L-1 após 120 min de experimento. No entanto, para a concentração de 5,0 mg L-1, é possível observar um processo cinético mais lento. A cinética do Cd(II) apresentou duas fases muito distintas; sendo a primeira bastante rápida e a segunda mais lenta. Para o estudo cinético, foram aplicados aos dados experimentais os modelos de pseudo-primeira-ordem e pseudo-segunda ordem, sendo que a cinética de pseudo-segunda-ordem descreveu melhor o processo adsortivo. O estudo do equilíbrio de adsorção foi realizado por meio dos modelos não-lineares de Langmuir e Freundlich. O dado de equilíbrio ajustou-se melhor ao modelo de Langmuir (R2 de 0,98 – 0,99) na faixa de pH estudada. A capacidade máxima de adsorção atingida por CTS – TPP foi de 1,61 mg g-1 em pH 6,5. Em geral, CTS – TPP mostrou-se bastante promissora na remoção de Cd(II) de meios aquosos em diferentes concentrações iniciais e intervalo de pH em ausência de MON.