Isotermas de adsorção de Cd (II) em casca da castanha de caju (Anarcadium occidentale L.) modificada quimicamente

Após processamento da castanha de caju, são obtidas as amêndoas, as quais são destinadas para o consumo, e o mesocarpo ou a casca da castanha de caju, o qual se extrai o LCC (líquido da casca da castanha de caju), um óleo que contem propriedades para uso industrial, como na produção resinas e freios, e medicinal como antisséptico e vermífugo (MAZZETO et al., 2009).

Nesse aspecto, a criação de sistemas agroindustriais sustentáveis tem sido uma busca constante junto às cadeias produtivas agropecuárias. Atualmente, ações estão sendo implementadas visando o desenvolvimento de tecnologias e processos que possibilitem o aproveitamento integral do caju (FRANÇA et al., 2008).

O cádmio (Cd) tem sido reconhecido como um dos principais metais tóxicos encontrados em de corpos d'água proveniente principalmente das indústrias metalúrgica, baterias, metal chapeamento, de mineração e de liga. Os efeitos tóxicos do cádmio em seres humanos incluem tanto crônica e distúrbios agudos como atrofia testicular, hipertensão, danos aos rins e ossos, etc (PANDA et al., 2006).

Dentre os diversos métodos de tratamento de águas, a adsorção é um dos processos mais eficazes e baratos para a remoção de metais a partir de soluções aquosas principalmente utilizando adsorventes naturais. Segundo Wan Ngah e Hanafiah (2008), adsorventes provenientes de resíduos de plantas ao serem quimicamente modificados apresentam capacidades de adsorção mais elevadas do que as formas não modificadas.

Diante disto, a hipótese deste trabalho está na modificação do biossorvente casca da castanha de caju a fim de aumentar a sua capacidade adsortiva na remoção de Cd (II) de soluções aquosas contaminadas.

Primeiramente as cascas da castanha de caju foram separadas das amêndoas, foram trituradas e secas em estufa a 60 °C durante 36 h. Posteriormente, o líquido da casca da castanha de caju (LCC) foi extraído por meio de sistema tipo Soxhlet, obtendo-se assim a biomassa da casca da castanha de caju, o qual foram novamente seca em estufa a 60 ºC durante 24 h para total evaporação do solvente (n-hexano) utilizado na extração do óleo.

As modificações químicas da casca da castanha de caju foram realizadas a fim de aumentar a eficiência na remoção de Cd de águas por proporcionar melhorias das características do adsorvente favoráveis à adsorção deste íon, como a presença de grupos funcionais, maior número de sítios ativos, heterogeneidade do sólido, etc.

Desta maneira três modificações químicas foram realizadas, que consistem na lavagem dos materiais adsorventes com soluções de H₂O₂, H₂SO₄ e NaOH.

Para a obtenção das isotermas de adsorção, foram realizados ensaios de adsorção baseados nos resultados obtidos nos testes de massa, pH e tempo realizados anteriormente. Para tanto, foi utilizada a massa ideal obtida, de 200 mg de adsorvente a qual foi adicionada em erlenmeyers de 125 mL juntamente com 50 mL da solução fortificada com concentração crescente de Cd (5 a 200 mg L^-1).

Em seguida os erlenmeyers foram agitados a 200 rpm em banho-maria termostatizado a 25 ºC pelo período considerado ideal pelos testes anteriores. A seguir foram retiradas para a determinação dos teores do metal.

A partir dos resultados obtidos, as isotermas de adsorção dos metais pesados sobre a biomassa de casca da castanha de caju, foram linearizadas pelos modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubnin-Radushkevich.

O parâmetro R_L de Langmuir tem sido amplamente utilizado para determinar se o processo adsorção é favorável, considerando favoráveis aqueles processos que apresentarem valores entre 0 < R_L < 1 (Sun et al., 2013), como é observado neste estudo (Tabela 1). A Q_m da CCC apresentou resultados satisfatórios para os metais, mesmo com valores inferiores ao CA para Cd^2+, dentre os modificados aqueles com H₂SO₄ foi o apresentou menor Q_m. Os baixos valores de b demonstram baixa energia de ligação, ou seja, baixa afinidade/seletividade da interação metal-ligante, sugerindo a possibilidade de haver alta % de dessorção dos íons para a solução.

Na Tabela 1, pode-se observar que em todos os casos, os valores de n de Freundlich foram superiores a 1. Quando os valores de n > 1 há um forte indício da presença de sítios altamente energéticos e quanto maior for esta diferença entre n e 1, maior será a distribuição desta energia de ligação na superfície do adsorvente, estes valores também podem sugerir a ocorrência de adsorção cooperativa, na qual envolvem fortes interações entre as moléculas do próprio adsorvato (KHEZAMI e CAPART et al., 2005).

Com base nos resultados da Tabela 1, pode se afirmar que houve a predominância de adsorção química do Cd²⁺ para os adsorventes, exceto para CCC modificada com H₂SO₄ pois o valor de E para D-R foi inferior a 8 kJ mol^-1.