Estudo de adsorção de íons cobre

em Partículas de Quitosana

Funcionalizadas com Ácido Gálico

BARBOSA, D.; CRUZ, V.; GABRIEL, L.; TELES, L; VIANA, F.

Professor orientador: Me. Klauss Engelmann

OBJETIVO

• Funcionalizar com ácido gálico as

partículas de quitosana para aplicação em

adsorção de íons Cu+2.

Quitosana

• Copolímero natural derivado da desacetilação da

quitina, conforme a reação:

Figura 1 – Desacetilação da quitina para formação da quitosana, resultando

em uma estrutura com grupos amino livres.

• Partículas de quitosana conferem ampla vantagem no

armazenamento de ativos e maior estabilidade.

(LIMA,2012).

• Seletividade na adsorção de cátions: (RINAUDO,

2006):

Cu+2 >> Hg+2 > Zn+2 > Cd+2 > Ni+2 > Co+2 ~ Ca+2,

Nd+3 > Cr+3 > Pr+3

• Agentes bifuncionais (Fig.2)

modificam quimicamente a

quitosa;

• Entrecruzam as cadeias e

aumenta a resistência em pH<4;

• Propicia maior capacidade de

adsorção íons metálicos.

(YOSHIOKA et al., 1995).

Figura 2 – Fórmula estrutural do

glutaraldeído.

Ácido Gálico

• O ácido gálico interage com a

quitosana por meio de ligações de

hidrogênio.

• Maior poder complexante em pH>5.

(YEN et. al., 2012)

Figura 3 – Fórmula

estrutural do Ácido Gálico.

Ordem de afinidade:

Ge+4 > Fe+3 > Cu+2 > Pb+2 > K+ >

Mn+2 > Mg+2 > Zn+2 > Fe+2 > Ca+2 > Na+

QUITOSANA

2,5 g em 100

mL ácido

cítrico 5%

Gotejamento

em NaOH

10%

Partículas

Naturais

(PN)

Reticulação

C5H8O2 2,5 %

Partículas

Reticuladas

(PR)

Potenciometria

% GA e % GD

Potenciometria:

Reticulação

Efetiva

Resistência

Química: HCl

diluído

Impregnação

AG 10-3 mol L-1

Partículas

Reticuladas-AG

(PR-AG)

Adsorção em

Cu(NO3)2 0,1

mol L-1

Adicionar

NH4OH 25%

Leitura EAM

632 nm

Adicionar 4-

aminoantipirina

Leitura EAM

460 nm

METODOLOGIA

RESULTADOS E DISCUSSÕES

PRODUÇÃO DE RETICULAÇÃO DE PARTÍCULAS

Solubilização em meio ácido;

Coagulação em meio alcalino;

Filtragem e neutralização.

Figura 4: Formação dos

coágulos durante o

início do processo.

• Entrecruzamento das cadeias.

Figura 5 – Reação de entrecruzamento da quitosana com o

glutaraldeído

RETICULAÇÃO DAS PARTÍCULAS

A

B

Figura 6 – Comparação

entre as partículas: PN (A)

PR (B)

AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA QUÍMICA

• Partículas reticuladas resistiram a pH 0,69.

A B

Figura 7 – (A)

Solução ácida com

PN após 48 horas;

(B) Solução ácida

com PR após 48

horas;

Grau de Acetilação (GA)

•

Figura 8 – As curvas: padrão (a), 1º derivada e 2º derivada (b), esquematizam as

variações bruscas de pH na titulação potenciométrica entre NaOH 0,04M e partículas

PN dissolvidas em HCl 0,02M.º

31,5 mL

26,5 mL

GD (%) GA (%)

Média 65 34

D.P 11,6 6,28

Tabela 1 – Resultados médios do grau de acetilação (GA) e grau de

desacetilação (GD) obtidos pelas análises potenciométricas de PN, em

triplicata

Figura 9 – Curvas potenciométricas de três amostras de

PR, relativas ao grau de reticulação.

Efetibilidade da Reticulação

• A intensidade da coloração do complexo varia pela

concentração de compostos fenólicos; (ETTINGER et al.,

1951).

IMPREGNAÇÃO DE PARTÍCULAS RETICULADAS

(PR) COM ÁCIDO GÁLICO

Figura 10 – Intensidade da coloração do complexo conforme

a gradativa concentração dos padrões de AG em relação à

amostra.

Figura 11 – Curvas potenciométricas de três

amostras de PR, relativas ao grau de

reticulação.

Curva padrão do Ácido Gálico

• Cálculo de diferença

das concentrações,

em gramas, inicial

pela amostra;

• Relação m/m de

0,127 g de AG/g de

PR.

Teste de Adsorção de Cu2+

Figura 12 – Gráfico em colunas comparando a concentração de Cu+2,

em mg / g de partículas, complexado por PR e PR-AG em 24 horas

de contato.

Figura 13 – Alteração da cor das partículas com a formação do complexo PR-Cu,

sendo que: A - PR; B - Complexo de cobre com PR; C – Rearranjo estrutural do

composto quitosana-cobre.

A B

• Quelatos de cobre podem apresentar coloração azul

ou verde, mas também marrom e vermelha, devido a

transferência de carga variante; (MONSALVE, 2013)

C

λ em nm Cor da luz Cor

complementar

380 – 420 Violeta Verde -amarelo

420 – 440 Violeta-azul Amarelo

440– 470 Azul Laranja

470 – 500 Azul-verde Vermelho

500 – 520 Verde Púrpura

520 – 550 Verde-amarelo Violeta

550 – 580 Amarelo Violeta-azul

580 – 620 Laranja Azul

620 – 680 Vermelho Azul-verde

680 – 780 Púrpura Verde

Tabela 2 – Cores complementares para cada faixa de

comprimento de onda

PROPOSTAS FUTURAS

• Padronizar o tamanho das partículas ,

verificando a relação entre o tamanho e a

capacidade adsortiva de íons metálicos;

• Trabalhar com a adsorção em função do tempo;

• Realizar tentativas de regeneração das

partículas e recuperação do íon metálico;

• Testar a adsorção com outros íons de

maior afinidade quelante com o AG;

• Buscar aplicações em: remoção de íons

metálicos de efluentes industriais; estudos

comparativos com materiais que possuem

mesma função ; complexação de

macromoléculas.

• A capacidade quelante das partículas de quitosana

aumentou quando funcionalizadas, quelando maior

quantidade de íons cúpricos, uma vez que a

quitosana e o AG quelam o Cu2+ ;

• A funcionalização das partículas se deu pela maior

quantidade de grupos quelantes, como os grupos

amino e hidroxilas da quitosana e as carboxilas do

ácido gálico.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

AGRADECIMENTOS

• Agradecemos, primeiramente, à instituição de

ensino Etec Irmã Agostina por ceder o espaço para

desenvolvimento deste trabalho;

• Por orientar este estudo, nos dar constante apoio e

confiar em nosso comprometimento com o

trabalho, agradecemos ao Me. Klauss Engelmann;

• Como co-orientadora, agradecemos à Dra.

Patrícia pela participação e disponibilidade para

sanar nossas dúvidas;

• Ao Dr. Alexandre Barros, por nos ajudar com a confecção do

artigo;

• A Prof. Márcia Silva, por disponibilizar de suas aulas no

período da tarde para que pudéssemos realizar nossos

ensaios.

• Com participação em pesquisas, essenciais no

desenvolvimento do trabalho, agradecemos à Adriana,

bibliotecária da instituição. E, por fim, aos nossos colegas de

classe por nos acompanharem e à Silvia Regina, por sempre

nos incentivar com suas palavras cativantes.

REFERÊNCIAS

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