Avaliação do vermicomposto na remoção de indigo blue e congo red de água

Abstract

Diversos tipos de corantes são largamente utilizados em indústrias têxteis e estas, por sua vez, liberam toneladas de efluentes no ambiente aquático. Os corantes são poluentes tóxicos que podem causar sério desequilíbrio ambiental. Portanto, é de enorme interesse o desenvolvimento de metodologias capazes de remover esses corantes do meio aquoso. Dentre os processos estudados, um dos que se destaca é a adsorção empregando adsorventes naturais. O estudo desse tipo de material não se dá só por sua eficiência na remoção de poluentes da água, mas também por sua elevada disponibilidade e baixo custo. Dentre os adsorventes estudados na remoção de poluentes da água pode-se citar o bagaço de cana-de-açúcar, o mesocarpo de coco, o bagaço de laranja, a serragem de madeira, o pó da casca de juazeiro, o resíduo de lama vermelha, a casca de banana e o vermicomposto. Este é sintetizado no trato digestivo de minhocas, que transformam a matéria orgânica da qual se alimentam no solo, em vermicomposto e outros compostos, de modo que sua composição varia a depender do solo onde se encontram as minhocas. Pode-se afirmar que sua estrutura química é complexa, rica em compostos poliméricos contendo grupos hidroxilas, carboxílicos, aromáticos, etc. Tal complexidade química, aliada à estrutura física irregular, faz do vermicomposto um eficiente adsorvente natural, já testado para remoção de metais pesados, pesticidas e corantes em meio aquoso. Portanto, o presente trabalho teve como finalidade verificar e entender a capacidade do vermicomposto (VMC) em remover os corantes têxteis Indigo Blue (IB) e Congo Red (CR), largamente presentes em efluentes de indústrias têxteis. A avaliação da eficiência adsortiva do VMC para IB e CR necessitou de uma série de etapas, como a análise da morfologia de superfície do adsorvente empregando microscopia eletrônica de varredura; a verificação da presença de grupos químicos no VMC empregando-se a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier; a influência da massa do vermicomposto na eficiência adsortiva; a influência do tempo de contato e agitação entre o adsorvente e cada corante; a influência das concentrações dos corantes no processo adsortivo e, finalmente, o tratamento matemático para obtenção de valores de parâmetros como capacidade máxima adsortiva do VMC em relação a IB e CR, variações de Energia Livre de Gibbs, constantes de ligação ou adsorção e, por último os valores de constante adimensional. A capacidade máxima adsortiva de VMC para IB (41,66 mg/g) e CR (23,25 mg/g), que significam o quanto de corante, em mg, pode ser removido por grama do VMC, foram bastante significativos. Além disso, outros valores obtidos para parâmetros físico-químicos como o G para IB/VMC (-26,22 kJ/mol) e CR/VMC (-29,24 kJ/mol) respectivamente, indicam processos de interação favoráveis. Isso é reforçado pelos valores das constantes adimensionais para IB (0,010) e CR (0,002) e de ligação ou adsorção também para IB (0,15 L/mg) e CR (0,19 L/mg), que contribuem para transformar o VMC em mais uma alternativa na remoção de CR e IB, presentes em efluentes de indústrias têxteis.

Many types of dyes are widely used in textile industries and these, in turn, release tons of effluents into the aquatic environment. Dyes are toxic pollutants that can cause serious environmental imbalance. Therefore, it is of great interest to develop methodologies capable of removing these dyes from the aqueous medium. Among the studied processes, one of the most outstanding is the adsorption using natural adsorbents. The study of this type of material is not only due to its efficiency in removing pollutants from water, but also due to its high availability and low cost. Among the adsorbents studied in the removal of pollutants from water, sugar cane bagasse, coconut mesocarp, orange bagasse, wood sawdust, juazeiro bark powder, red mud residue can be mentioned, banana peel and vermicompost. It is synthesized in the digestive tract of earthworms, which transform the organic matter from which they feed in the soil, into vermicompost and other compounds, so that is composition varies depending on the soil where it is indicated as earthworms. However, it can be said that, in general, its chemical structure is complex, rich in polymeric compounds containing hydroxyl, carboxylic, aromatic groups, etc. Such chemical complexity, combined with the irregular physical structure, makes vermicompost an efficient natural adsorbent, already tested to remove heavy metals, pesticides and dyes in aqueous media. Therefore, the present work aimed to verify and understand the vermicompost's capacity to remove textile dyes indigo blue (IB), and, congo red (CR), widely present in effluents from textile industries. The evaluation of the adsorptive efficiency of the VMC for IB and CR required a series of steps such as the analysis of the surface morphology of the VMC using Scanning electron microscopy; verification of the presence of chemical groups in the VMC using Fourier transform infrared spectroscopy; the influence of the vermicompost mass on adsorptive efficiency; the influence of the contact and agitation time between the adsorbent of each dye; the influence of dye concentrations in the adsorptive process and, finally, the mathematical treatment to obtain values of parameters such as maximum adsorptive capacity of VMC in relation to IB and CR, Gibbs Free Energy variations, binding or adsorption constants and, finally, the dimensionless constant values. The maximum adsorptive capacity values of VMC for IB (41.66 mg/g) and CR (23.25 mg/g), which mean how much dye, in mg, can be removed per gram of VMC, were quite significant. In addition, other values obtained for physical-chemical parameters such as G for IB/VMC (-26.22 kJ/mol) and CR/VMC (-29.24 kJ/mol) respectively, indicate favorable interaction processes. This is reinforced by the values of dimensionless constants for IB (0.010) and CR (0.002) and binding or adsorption constants also for IB (0.15 L/mg) and CR (0.19 L/mg), which contribute to transform VMC into another alternative for the removal of CR and IB, present in effluents from textile industries.