Utilização de nanomateriais a base de grafite em suspensão como adsorventes para a remoção de quinolina em meio aquoso

Abstract

A Quinolina é um contaminante nitrogenado básico encontrado nas refinarias de petróleo, geralmente encontrado em seus efluentes. Com alto caráter tóxico e de difícil degradação, métodos convencionais de tratamento possuem dificuldade para removê-la de meios aquosos. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica dos óxidos de grafeno (OGo) e grafite (OGe) como adsorventes para remoção de quinolina em meio aquoso. Portanto, 11 amostras de OGo e 4 de OGe foram produzidas e aplicadas em testes preliminares, o material selecionado foi caracterizado pelas técnicas de difração de raios X, espectrometria na região do infravermelho com transformada de Fourier, espectroscopia Raman, análise termogravimétrica e determinação do pH do ponto de carga zero. Foram determinadas as condições operacionais: massa de adsorvente/volume da solução (m/V) e pH da solução, e foram conduzidos estudos de cinética e equilíbrio de adsorção. Posteriormente o material foi comparado a um carvão ativado comercial, foram promovidos ensaios de regeneração e fitotoxicidade utilizando sementes de pepino. Os resultados dos testes preliminares apontaram que o adsorvente mais eficiente foi o OGe com 2 g de oxidante. As caracterizações realizadas produziram resultados condizentes com a literatura indicando o sucesso na oxidação do grafite. A relação m/V selecionada foi de 0,6 g·L-1, devido à alta capacidade adsortiva (q) e percentual de remoção, além disso foi decidido utilizar o pH natural da solução (6,8) após a constatação de que, na faixa avaliada, a variação de pH não influenciou na adsorção. Na avaliação da evolução cinética foi constatada uma adsorção rápida, atingindo-se o equilíbrio em 1 h, e os modelos de pseudo primeira e pseudo segunda ordem representam bem aos dados experimentais, indicando que a adsorção ocorre por mais de um mecanismo. No estudo de equilíbrio os modelos de Sips e de Langmuir (R2 = 0,995) apresentaram bom ajuste aos dados experimentais, com um valor de qmax = 74,78 mg·g-1, indicando uma adsorção em monocamada. Ao ser comparado com carvão ativado comercial, o OGe obteve um valor de qe 68,28% maior que a do carvão ativado comercial. Os testes regenerativos demonstraram que o OGe pode ser reutilizado por 3 ciclos, apesar de uma certa perda na eficiência de adsorção (46,6%). Nos ensaios de fitotoxicidade houve uma melhora (~10%) em relação às amostras sem tratamento. O OGe empregado apresentou uma relevante capacidade adsortiva máxima quando comparado com os resultados presentes na literatura, o que demonstra que o material pode se tornar uma alternativa tecnicamente viável para adsorção de quinolina em meio aquoso.