Adsorção de crômio hexavalente por nanocompósito magnético de palha de cana-de-açúcar

Abstract

Há poucos relatos na literatura de estudos envolvendo o emprego da palha de cana-de-açúcar modificada quimicamente ou nanomodificada como biossorvente para adsorção de íons metálicos potencialmente tóxicos, como o crômio hexavalente, Cr(VI), de soluções. O presente trabalho teve como objetivo estudar o potencial da palha da cana-de-açúcar impregnada com nanopartículas de magnetita (NPM) para remoção de Cr(VI) de soluções aquosas. Foram realizadas a síntese de NPM, a preparação do nanocompósito magnético de palha de cana-de-açúcar in natura (PCAN-NPM), a determinação do ponto de carga zero (PCZ) deste material e a sua caracterização por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O nanocompósito exibiu PCZ em pH 6,94; o espectro de FTIR apresentou bandas típicas de grupos funcionais, como hidroxila e carbonila, e banda em 618 cm-1, possivelmente relacionada ao estiramento de Fe–O típico da magnetita (Fe3O4). Nos ensaios de biossorção, realizados em batelada, os maiores percentuais de remoção de Cr(VI) foram obtidos em pH 1,0 e 2,0. A maior concentração de Cr(III) em solução, resultante da redução do Cr(VI) pelo nanocompósito, ocorreu em pH 1,26. O percentual máximo de remoção do Cr(VI) foi 77,3 %, em solução contendo 166 mg Cr(VI) L-1, pH 2,0 e 25 g L⁻¹ de PCAN-NPM. O modelo de isoterma de Freundlich foi o que descreveu melhor a biossorção de Cr(VI) pelo nanocompósito de PCAN-NPM.

There are few reports in the literature on studies involving the use of chemically modified or nanomodified sugarcane straw as a biosorbent for the adsorption of potentially toxic metal ions, such as hexavalent chromium, Cr(VI), from solutions. The present study aimed to investigate the potential of sugarcane straw impregnated with magnetite nanoparticles (MNP) for the removal of Cr(VI) from aqueous solutions. The synthesis of MNP, the preparation of the magnetic nanocomposite from in natura sugarcane straw (SS-MNP), the determination of the point of zero charge (PZC) of this material, and its characterization by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were carried out. The nanocomposite exhibited a PZC at pH 6.94; the FTIR spectrum showed typical bands of functional groups, such as hydroxyl and carbonyl, and a band at 618 cm⁻¹, possibly related to the Fe–O stretching characteristic of magnetite (Fe₃O₄). In batch biosorption experiments, the highest Cr(VI) removal percentages were obtained at pH 1.0 and 2.0. The highest concentration of Cr(III) in solution, resulting from the reduction of Cr(VI) by the nanocomposite, occurred at pH 1.26. The maximum Cr(VI) removal efficiency was 77.3% in a solution containing 166 mg Cr(VI) L⁻¹, pH 2.0, and 25 g L⁻¹ of SS-MNP. The Freundlich isotherm model best described the biosorption of Cr(VI) by the SS-MNP nanocomposite.