Biocompósito nanocelulose/lignina para remoção de corantes de efluentes industriais

Abstract

Quando se trata de efluentes industriais, a indústria têxtil tem papel de destaque devido ao grande volume de efluente gerado no processo e aos poluentes que apresentam riscos à qualidade do meio ambiente. A cor é a característica mais notória do efluente têxtil. O problema da cor está associado aos corantes, uma vez que solúveis em água, são absorvidos em baixa quantidade, estando presentes nas águas residuais. Uma alternativa para a remoção dos corantes de efluentes é a adsorção e diante deste contexto, a busca por alternativas efetivas e baratas de adsorção se torna fundamental para a viabilidade do processo. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um material biocompósito constituído de nanocelulose, carboximetilcelulose e lignina utilizado para adsorção de corantes em soluções aquosas. Foram produzidas membranas de nanocelulose bacteriana carboximetilada (NCB-CMC) e de nanocelulose bacteriana carboximetilada e lignina (NCB-CMC-LIG) para avaliar a capacidade de adsorção destes materiais. Ensaios de cinética e isoterma foram realizados e os resultados foram utilizados para definição dos modelos de adsorção. A caracterização das amostras de NCB-CMC e NCB-CMC-LIG foi realizada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ensaio de porosidade e de conteúdo de água. A capacidade máxima de adsorção de azul de metileno foi de 28,89 mg g-1 pelo biocompósito NCB-CMC-LIG e de 25,60 mg g-1 pelo biocompósito NCB-CMC. A cinética de adsorção de azul de metileno seguiu o modelo de pseudossegunda ordem o que demonstra que o mecanismo controlador deste processo de adsorção é o mecanismo químico. Os ensaios de isotermas de adsorção demonstraram que o modelo que melhor se encaixa com os dados experimentais foi o modelo de Langmuir. Através dos ensaios de porosidade foi possível verificar que a dispersão de lignina reduziu a porosidade das membranas, sendo que a amostra de NCB-CMC possui 62,55% de porosidade e a amostra de NCB-CMC-LIG possui 46,49%. Este trabalho demonstrou que o biocompósito NCB-CMC-LIG apresentou propriedades adequadas e potencial para adsorção de azul de metileno podendo ser utilizado para remoção de corantes de soluções aquosas.

Abstract: When it comes to industrial effluents, the textile industry has a prominent role due to the large volume of effluent generated in the process and the pollutants that present risks to the quality of the environment. The strong color is the most notable characteristic of the textile effluent. The color problem is associated with the dyes, since they are soluble in water, they are absorbed in low quantity, present in the wastewater. An alternative for the removal of effluent dyes is adsorption and in view of this context, the search for effective and inexpensive alternatives for adsorption becomes fundamental for the viability of the process. This work aimed to develop a biocomposite material consisting of nanocellulose, carboxymethylcellulose and lignin used for the adsorption of dyes in aqueous solutions. Carboxymethylated bacterial nanocellulose (NCB-CMC) and carboxymethylated bacterial nanocellulose and lignin (NCB-CMC-LIG) membranes were produced to evaluate the adsorption capacity of these materials. Kinetic and isotherm tests were performed and the results were used to define the adsorption models. The characterization of NCB-CMC and NCB-CMC-LIG was performed by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), porosity and water content tests. The maximum methylene blue adsorption capacity was 28.89 mg g-1 for the NCB-CMC-LIG biocomposite and 25.60 mg g-1 for the NCB-CMC biocomposite. The methylene blue adsorption kinetics follows the pseudo-second order model, demonstrating that the controller of the mechanism of this adsorption process is the chemical mechanism. The adsorption isotherm tests showed that the model that best fits the experimental data was the Langmuir model. Through the porosity tests it was possible to verify that the lignin dispersion reduced the porosity of the membranes, as the NCB-CMC has 62.55% porosity and as the NCB-CMC-LIG has 46.49%. This work includes that the biocomposite NCB-CMC-LIG results in found properties and potential for adsorption of methylene blue and can be used for dye removal from aqueous solutions.