Cinética e Equilíbrio de Adsorção dos Oxiânions Cr (VI), Mo (VI) e Se (VI) pelo Sal de Amônio Quaternário de Quitosana
Kinetics and Equilibrium of Adsorption of Oxyanions Cr (VI), Mo (VI) and Se (VI) by Quaternary Ammonium Chitosan Salt
Kimura, Irene Y.; Fávere, Valfredo T.; Laranjeira, Mauro C. M.; Spinelli, Viviane A.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282005000300013
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.15, n3, p.218-223, 2005
Resumo
O sal quaternário de quitosana foi sintetizado com cloreto de glicidil trimetil amônio. A modificação química foi caracterizada por espectrometria no IV, RMN de 13C e 1H, e mmol/g de grupos quaternários presentes na matriz polimérica por condutimetria. A remoção de Cr (VI), Mo (VI) e Se (VI), em meio aquoso, foi investigada em processo de batelada. A adsorção mostrou ser dependente do pH para o Cr (VI) e Se (VI), com um pH ótimo de adsorção, entre 4,0 a 6,0. Para o Mo (VI) a adsorção manteve-se quase constante no intervalo de pH entre 4,0 e 11,5. O modelo de isoterma de Langmuir descreveu melhor os dados de equilíbrio na faixa de concentração investigada. No presente estudo, um grama do sal quaternário de quitosana reticulado com glutaraldeído adsorveu 68,3 mg de Cr, 63,4 mg de Mo e 90,0 mg de Se. A velocidade de adsorção, no processo, segue a equação cinética de pseudo segunda-ordem, sendo que o equilíbrio para os três íons foi alcançado próximo aos 200 minutos. A análise dispersiva de raios-X para o Cr (VI) mostrou que o principal mecanismo de adsorção é a troca iônica entre os íons Cl- da superfície do polímero pelos oxiânions. O trocador aniônico apresentou a seguinte ordem de seletividade: Cr (VI) > Mo (VI) > Se (VI).
Palavras-chave
Adsorção, cromo (VI), molibdênio (VI), selênio (VI), sal quaternário de quitosana
Abstract
Quaternary chitosan salt was synthesized in the presence of glycidyl trimetyl ammonium chloride. The polymer was characterized by spectroscopic techniques: infrared, 13C and 1H NMR, while the amount of quaternary ammonium groups was obtained by condutimetry. The removal of Cr (VI), Mo (VI) and Se (VI) from aqueous solutions was carried out in batch adsorption processes. The process seemed to be pH dependent for Cr (VI) and Se (VI) with an optimum pH ranging from 4.0 to 6.0; while for Mo (VI) the adsorption remained almost constant within the range between 4.0 and 11.5. The Langmuir isotherm model provided the best fit of the equilibrium data over the whole concentration investigated. In the experiment one gram of cross-linked quaternary chitosan salt adsorbed 68.3 mg of chromium, 63.4 mg of molybdenum and 90.0 mg of selenium. The adsorption process followed a pseudo second-order kinetic rate equation and the equilibrium regarding the three ions was reached after 200 minutes. The studies from X-ray dispersive energy showed that the main adsorption mechanism is ionic exchange among Cl- groups on the polymer surface by oxyanions from solution and the anionic exchanger showed the following selectivity order: Cr (VI) > Mo (VI) > Se (VI).
Keywords
Adsorption, chromium (VI), molybdenum (VI), selenium (VI), quaternary chitosan salt
References
1. Costa, C. A - “Remoção de metais pesados por sorção em subproduto do beneficiamento do carvão”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil (2000).
2. Dakiky, M.; Khamis, M.; Manassra, A.; Mereb, M. – Advances in Environmental Research, 6, p.533 (2002).
3. Babel S.; Kurniawan, A. T.; - Chemosphere, 54, p. 951 (2004).
4. Jimenez, S. R., Dal Bosco, M. S., Carvalho, A. W. - Química Nova, 27, 5, p.734 (2004).
5. Spinelli,V. A.; Fávere, V. T.; Laranjeira, M. C. M. - Reactive & functional polymers, 61, 3, p.347 (2004).
6. Guibal, E. - Separation and Purification Technology, 38, p.43 (2004).
7. Liu, X. D.; Tokura, S.; Haruki, M.; Nishi, N.; Sakari, N. - Carbohydrate Polymer, 49, p.103 (2002)
8. Rhazi, M..; Desbrières; Tolaimate, A.; Rinaudo, M.; Vottero, P.; Alagui, A.; El Meray, M. - European Polymer journal, 38, p.1523 (2002).
9. Blais, J. F.; Shen, S.; Meunier, N.; Tyagi, R. D. - Enironmental Technology, 24, p.205 (2003).
10. Qian, S.; Huang, G.; Jiang, J.; He, F.; Wang, Y. – Journal of Applied Polymer Science, 77, 3215 (2000).
11. Chassary, P.; Vicent, T.; Guibal, E. – Reactive & Functional Polymers, 60, p.137 (2004).
12. Lang, G. R., Wenbel, H., Konrad, E. Quaternization of chitosan with glycidyl trimethyl ammonium chloride. Patent number: 4.822.598, Apr. 18, 1989, United States Patent.
13. Kin, H. C., Choi, W. J., Chun, J. H., Choi, S. K. - International Journal of Biological Macromolecules, 22, p .387 (1996).
14. Quin, C. Xiao, Q., Li, H., Fang, M., Liu, Y., Chen, X., Li, Q. - International Journal of Biological Macromolecules, 34, p. 121 (2004).
15. Xu, Y., Du, Y., Huang, R., Gao, L. - Biomaterials, 24, p.5015 (2003).
16. Domard, A., Gey, C., Rinaud, M., Terrasin. - International Journal of Biological Macromolecules, 9, p.233 (1987).
17. Lim, H. S., Hudson, M. S. - Carbohydrate Research, 339, p.313 (2004).
18. Burriel, M. F.; Conde, L. F.; Jimeno, A. S.; Méndez, H. J. - “Quimica Analitica Cualitativa”, Editorial Paraninfo S. A., Móstoles, Madrid (1994).
19. Wu, C.F., Tseng, L.R., Juang, S.R. - Water Research, 35, 3, p.613 (2001).
20. Ho, S. Y.; Mckay, G. – Water Research, 34,3, p.735 (2000).
21. Sag, Y.; Aktay, Y. – Biochemical Engineering Journal, 12, p.143 (2002).
22. Mckay, G. – “Use of adsorbents for the removal of pollutants from wastewaters”, CRC Press, Inc., New York (1996).
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