Aplicação da folha de ipê-roxo (Handroanthus impetiginosus) e da semente de açaí (Euterpe oleracea Mart.) como biossorventes na adsorção de íons cobalto e cádmio por extração em fase sólida em amostras aquosas

Abstract

A contaminação de águas residuais, causada pela presença de efluentes, estimulou um aprofundamento nas pesquisas para o desenvolvimento de metodologias e técnicas capazes de analisar, monitorar e remediar esses contaminantes. Dentre os poluentes mais preocupantes, os metais destacam-se devido à sua alta toxicidade e capacidade de serem facilmente absorvidos por plantas e animais, de modo que muitos são persistentes, acumulando-se nos organismos e desencadeando o fenômeno de biomagnificação ao longo da cadeia alimentar. Assim, esse estudo avaliou o potencial da folha de ipê-roxo (Handroanthus impetiginosus) e da semente de açaí (Euterpe oleracea Mart.) como biossorventes naturais para remoção dos íons metálicos Co(II) e Cd(II) em meio aquoso, utilizando a técnica de extração em fase sólida. Os biomateriais foram caracterizados utilizando técnicas como análise elementar, MEV, EDX, FTIR, RMN, potencial zeta e determinação do ponto de carga zero (pHPCZ). As análises de FTIR, RMN, EDX e análise elementar confirmaram a presença de grupos funcionais que favorecerem a interação entre os íons metálicos Co(II) e Cd(II) e a superfície dos materiais. O potencial zeta indicou estabilidade moderada (-14,7 mV) para a folha de ipê-roxo, enquanto a semente de açaí atingiu diferentes picos. O pHPCZ foi de 6,7 para a folha de ipê-roxo e 6,5 para a semente de açaí, auxiliando na definição do pH ideal para a adsorção. As imagens obtidas pela técnica de MEV revelaram superfícies heterogêneas e porosas, típicas de materiais lignocelulósicos. A cinética de adsorção foi mais bem descrita pelo modelo de pseudo-segunda ordem. Quanto ao estudo de influência do pH, o valor favorável para o processo foi de 5-6 para ambas as biomassas. A capacidade máxima de adsorção para Co(II) foi de 0,757 mmol g-1 para a folha de ipê-roxo e 0,275 mmol g-1 para a semente de açaí, enquanto para Cd(II), foi de 0,276 mmol g-1 e 0,087 mmol g-1, respectivamente. O modelo que melhor descreveu o processo foi o de Langmuir, com coeficiente de correlação de 0,999. Os biossorventes selecionados apresentaram eficiência na retenção dos íons metálicos estudados em amostras aquosas, configurando-se como alternativas sustentáveis e promissoras para o tratamento de águas residuais contaminadas.

Wastewater contamination, caused by the presence of effluents, has led to increased research efforts to develop methodologies and techniques capable of analyzing, monitoring, and remediating these pollutants. Among the most concerning contaminants, metals stand out due to their high toxicity and ability to be easily absorbed by plants and animals. Many are persistent, accumulating in organisms and triggering biomagnification throughout the food chain. This study evaluated the potential of purple ipe leaves (Handroanthus impetiginosus) and açai seeds (Euterpe oleracea Mart.) as natural biosorbents for the removal of Co(II) and Cd(II) metal ions in aqueous solutions, using the solid-phase extraction technique. The biomaterials were characterized using techniques such as elemental analysis, SEM, EDX, FTIR, NMR, zeta potential and point of zero charge (pHPZC) determination. The FTIR, NMR, EDX, and elemental analysis confirmed the presence of functional groups that favor interactions between Co(II) and Cd(II) metal ions and the materials’ surfaces. The zeta potential indicated moderate stability (-14.7 mV) for purple ipe leaves, while açai seeds reached different peaks. The pHPZC was 6.7 for purple ipe leaves and 6.5 for açai seeds, helping to define the optimal pH for adsorption. SEM images revealed heterogeneous and porous surfaces, typical of lignocellulosic materials. The adsorption kinetics for Co(II) and Cd(II) ions were best described by the pseudo-second-order model. Regarding pH influence, the favorable range for adsorption was 5–6 for both biomasses. The maximum adsorption capacities were 0.757 mmol g-1 for Co(II) and 0.276 mmol g-1 for Cd(II) in purple ipe leaves, while açai seeds showed capacities of 0.275 mmol g-1 and 0.087 mmol g-1, respectively. The Langmuir model best described the process, with a correlation coefficient of 0.999. The selected biosorbents demonstrated efficiency in retaining the studied metal ions in aqueous samples, proving to be sustainable and promising alternatives for treating contaminated wastewater.