Abstract:
Neste trabalho, foi utilizada a quitosana com três diferentes graus de desacetilação para a adsorção de cromo VI de soluções aquosas. A quitosana foi obtida de resíduos de camarão e caracterizada. O estudo foi realizado mediante delineamento experimental, isotermas de equilíbrio, análise termodinâmica, cinética e mecanismos de adsorção. A quitosana apresentou grau de desacetilação de 75, 85 e 95%. O aumento no grau de desacetilação disponibilizou mais amino grupos, além de causar modificações na cristalinidade e um aumento na rugosidade da superfície do biopolímero. A condição mais adequada para adsorção de cromo VI foi obtida utilizando se quitosana com grau de desacetilação de 95% em pH 3, alcançando percentuais de remoção de até 33%. O modelo de Sips foi mais adequado para representar as isotermas de equilíbrio (R2>0,99 e EMR<2,5%), sendo que a capacidade máxima de adsorção foi de 97% mg/g, obtida a 298 K. Valores negativos de entalpia (-6,57 kJ/mol), entropia (-5,77x10-3 kJ/mol K) e energia livre de Gibbs (-4,87 a -4,68 kJ/mol) mostraram que o processo de adsorção foi exotérmico, espontâneo e favorável. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o mais adequado para representar a cinética de adsorção (R2>0,99 e EMR<2,0%), sendo que 80% da saturação foi alcançada em cerca de 50 min. Os valores do número de Biot (0,87 a 3,55) mostraram que a adsorção ocorreu simultaneamente por transferência de massa externa e difusão intraparticular, sendo que um aumento na taxa de agitação causou uma diminuição na resistência à transferência de massa externa. Foi verificada a preferência do metal pela região da amina protonada em meio ácido, presente na estrutura da quitosana.
In this work, chitosan with different deacetylation degree (DD) was used to remove chromium VI from aqueous solution. Chitosan was obtained from shrimp waster and characterized. The study was carried out by experimental design, equilibrium isotherms, thermodynamics analysis, kinetic and mechanism. Chitosan showed deacetylation degree of 75, 85 and 95%. The deacetylation degree increase caused an increase in chitosan amino groups. In addition, changes in cristallinity and an increase in the surface rugosity were observed. The more appropriate conditions for chromium VI removal by chitosan were DD 95% and pH 3, reaching 33% of removal. The Sips model was the more appropriate to fit the experimental equilibrium data (R2>0,99 e ARE<2.5%), being the maximum adsorption capacity value of 97 mg/g, abtained at 298K. Negative values of H (-6.57 kJ/mol), S (-5.77 x 10-3 kJ/mol K) and G (-4,87 a -4,68 kJ/mol) showed that the adsorption was exothermic, spontaneous and favorable. The pseudo-second order model was the more appropriate to fit the experimental kinetic data (R2>0.99 e ARE<2.0%), being, 80% of saturation reached after 50 min. The Biot numbers (0.87 and 3.55) showed that the adsorption was simultaneously controlled by external mass transfer and intraparticle diffusion mechanisms. The stirring rate increase caused a decrease in the external mass transfer resistance. It was verified interactions between chromium VI and chitosan protonated amino groups.
