Imobilização de Líquido Iônico a Base de Fosfônio em Cápsulas de Polisulfona para Remoção de Compostos Fenólicos em Solução Aquosa

Abstract

Indústrias e o agronegócio geram compostos fenólicos em grande quantidade, podendo chegar a corpos receptores e causar efeito tóxico a seres humanos e ao meio ambiente. A adsorção é um processo de remoção de uma espécie na superfície de um sólido e pode ser utilizada para remover componentes indesejados, alinhado a este tema, os líquidos iônicos, compostos orgânicos iônicos, são utilizados também para remoção de compostos metálicos e orgânicos. Contudo, utilizá-los de forma livre possui grande desvantagem devido a sua alta viscosidade. Deste modo, utiliza-se cápsulas de polissulfona a fim de conter líquido iônico à base de fosfônio, preparadas pela técnica de inversão de fases, para a adsorção de diferentes compostos fenólicos e ênfase no 2,4- diclorofenol (2,4-DCP) em solução aquosa. As cápsulas obtidas foram caracterizadas por meio de microscópio eletrônico de varredura (MEV), análise de superfície (BET), infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e análise termogravimétrica (ATG). Os resultados indicam que o decanoato de trihexiltetradecilfosfônio (líquido iônico utilizado) foi imobilizado na polissulfona, de forma física, o percentual de imobilização foi de 67,91%. Os experimentos com planejamento fatorial contribuíram para verificar os fatores que mais influenciam no processo de imobilização (a massa de líquido iônico) e no processo de adsorção (o pH). Nos experimentos em batelada, os resultados mostraram que a melhor remoção de 2,4-DCP foi alcançada entre pH 3,0 e 9,0; para as faixas de temperatura (25 – 70 ºC) e concentração de NaCl (0 – 1000 mg·L−1) não tiveram alterações significativas na adsorção quanto a variação dos experimentos. O estudo cinético de adsorção demonstrou que o mecanismo ocorre na segunda ordem, com carga de remoção no equilíbrio (após 5 horas) de 263,16 mg·g−1, o coeficiente de difusão foi calculado por meio deste mecanismo cinético, 2,901·10−4 cm2·min−1. O modelo de Weber-Morris contribuiu para separar a cinética em dois mecanismos, o primeiro majoritariamente por difusão intrapartícula, com coeficiente de difusão de 1,260·10−4 cm2·min−1, e o segundo como sendo uma estabilização do equilíbrio, com aumento na camada limite. O modelo de Redlich-Peterson foi a isoterma que mais se ajustou aos dados experimentais, com valor de β igual a 0,86 aproximando-se do modelo de Langmuir que obteve qmax de 454,54 mg·g−1 na concentração final de 317,17 mg·L−1. Foram realizados experimentos em fluxo contínuo, em um sistema de leito fixo, com variação de vazão, 32 e 48 mL·h−1, resultando em uma capacidade de adsorção máxima pelo modelo de Thomas de 1550,56 e 1273,25 mg·g−1, respectivamente. Estes valores evidenciam que este tipo de processo aumenta a eficiência das cápsulas geradas. Os ensaios de toxicidade demonstram que quando em baixa concentração no meio o IL serve como nutriente, aumentando o índice de germinação das sementes de alface; e nas cebolas é evidenciado um maior nível de toxicidade quando o IL está livre, diminuindo este valor quando está imobilizado. Consequentemente, esses resultados mostraram que as cápsulas têm potencial para aplicação no tratamento da poluição ambiental causada pelo 2,4-DCP e outros compostos fenólicos, seja em um processo em batelada ou em fluxo contínuo.