Elaboração e aplicação de nanoadsorventes magnéticos do tipo MnFe2O4@ɣ-Fe2O3@CTAB para remoção de Direct Yellow 12 de soluções aquosas

Abstract

O presente estudo objetivou a proposição de uma nova nanotecnologia para remoção do corante Direct Yellow 12 de meios aquosos, baseada no uso de nanoadsorventes magnéticos de custo reduzido, com pouca geração de resíduos e baixo potencial de impactos ambientais. Indústrias têxteis e de tintas utilizam uma grande quantidade de corantes, pigmentos e metais perigosos com alto potencial de poluição dos efluentes. Métodos tradicionais para a remoção da coloração das águas residuais incluem: separação por membranas, degradação biológica, oxidação química, coagulação e floculação. Mais recentemente, alguns métodos com base na separação química magneticamente assistida têm sido propostos, por serem mais eficientes e gerarem menos resíduos. Nesse contexto, foi proposta a síntese, a caracterização e a aplicação de nanoadsorventes magnéticos à base de nanopartículas de ferrita funcionalizadas com brometo de cetiltrimetilamônio. Os nanoadsorventes foram sintetizados a partir do método de coprecipitação em meio alcalino, com posterior tratamento de superfície, resultando em nanopartículas core-shell do tipo MnFe2O4@ɣ-Fe2O3. O controle do pH do meio permitiu a obtenção de amostras de dois tamanhos médios distintos. A funcionalização da superfície das nanopartículas se deu com a adição de brometo de cetiltrimetilamônio em meio aquoso em pH = 10. O estudo da cinética de adsorção, e da influência do pH, da concentração inicial de corante e da taxa de agitação no processo de adsorção foram estudados em soluções padronizadas de poluente com 0,5 g / L de nanoadsorvente. Após o processo de adsorção, os nanoadsorventes carregados com os poluentes foram separados com ímã de Nd-Fe-B, e a concentração final de Direct Yellow 12 na solução decantada foi determinada por espectroscopia UV-VIS em comprimento de onda de 396 nm. Os resultados foram analisados a partir dos modelos de Langmuir e Freundlich, evidenciando-se que o tamanho médio das nanopartículas possui influência importante sobre a adsorção do Direct Yellow 12. Os nanoadsorventes se mostraram mais eficientes em pH = 5,0. O tempo de contato necessário para atingir o equilíbrio foi de 30 minutos. Constatou-se que a capacidade máxima de adsorção foi aproximadamente 108% maior para o nanoadsorvente de menor tamanho médio (58,49 mg/g contra 28,10 mg/g) devido a sua maior área superficial. Finalmente, os nanoadsorventes foram recuperados a partir de ciclos de lavagens e reutilizados em testes de remoção com eficiência entre 50% e 55%.