Adsorção de corantes básicos empregados na indústria têxtil por argila: cinética e perfil de equílibrio

In this work, the adsorption of textile basic dyes by clay was studied in aqueous solutions and batch system. Clay was obtained from Icoaraci, metropolitan region of Belém, Pará (Brazil) and was used without treatment (A-BRU) and treated by sedimentation (A-TRA). The basic dyes studies were: Basic Yellow 28, Basic Blue 26 (Blue Victory), Basic Yellow 02 (Auramine), Basic Red 01 (Rhodamine 6G) and Basic Orange 02. The clays were characterized by chemical (CTC and charge density), physical (particle size analysis, SBET and He picnometry), thermal (ATG and DTA), mineralogical and morphological analyses (XRD, SEM/EDS and FTIR). Adsorption experiments were carried out to investigate affinity between dyes and clays (qualitative test), initial concentration and pH effects of the dye solutions. The adsorption kinetics data were analyzed by theoretical models. The adsorption equilibrium data were fitted by Langmuir and Freundlich models. The thermodynamic parameters were calculated from adsorption equilibrium data at different temperatures. The concentration of clay particles in the A-TRA increased 100% after sedimentation. In the clay composition minerals as quartzo, kaolinite and illite /muscovite were identified. The SBET increased from the 22.38 m².g-1 (A-BRU) to 33.02 m².g-1 (A-TRA). Significant differences between the values of density and total pore volume of the clays were not observed. Comparatively, the CTC value of the A-TRA increased 300%. The clay surfaces are predominantly negatives, according to the charge density results (Q). There were no significant differences between the thermal analysis results of the samples. From the adsorption affinity tests the more reactive dyes were the Basic Yellow 2 (BY2) and Basic Blue 26 (BB26) and the adsorbent with improved performance was A-TRA. The adsorption kinetics data were well fitted by pseudo-second order (BY2/A-TRA) and intraparticle diffusion models (A-TRA/BB26). The adsorption equilibrium data were well fitted by Langmuir (BY2/A-TRA) and Freundlich (A-TRA/BB26) models. The parameters of the mathematic models indicated that the adsorption is favorable. The thermodynamic parameters showed that the adsorption processes investigated are spontaneous and endothermic.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorNeste trabalho foi estudada a adsorção de corantes básicos têxteis por argila a partir de soluções aquosas, em sistema de batelada. A argila foi proveniente de Icoaraci, região metropolitana de Belém, Estado do Pará (Brasil) e foi utilizada sem tratamento (A-BRU) e tratada por decantação e sedimentação (A-TRA). Os corantes básicos estudados foram: Amarelo Básico 28, Azul Básico 26 (Azul Vitória), Amarelo Básico 02 (Auramina), Vermelho Básico 01 (Rodamina 6G) e Laranja Básico 02. As argilas foram caracterizadas por análises química (CTC e densidade de carga Q), físicas (análise granulométrica, superficial - SBET e picnometria a gás), térmicas (ATG e ATD), mineralógica e morfológica (DRX, MEV/EDS e FTIR). Estudos de adsorção foram realizados para investigar a afinidade entre corantes e argilas (testes qualitativos), os efeitos da concentração inicial e pH das soluções de corantes. Os dados de cinética de adsorção foram analisados por modelos teóricos. Os dados de equilíbrio de adsorção foram correlacionados aos modelos de Langmuir e Freundlich. Parâmetros termodinâmicos foram calculados a partir dos dados de equilíbrio, em diferentes temperaturas. Na composição da argila foram identificados os minerais quartzo, caulinita e ilita/muscovita. A concentração de partículas de argila aumentou 100% na A-TRA após a sedimentação. A SBET aumentou de 22,38 m².g-1 (A-BRU) para 33,02 m².g-1 (A-TRA). Diferenças significativas entre os valores de densidade e volume total de poros das amostras de argila não foram observadas. Comparativamente, o valor da CTC da amostra A-TRA aumentou cerca de 300%. As superfícies das argilas são predominantemente negativas, conforme os resultados de densidade de carga (Q). Não houve diferenças significativas entre os resultados das análises térmicas das amostras. A partir dos testes de afinidade de adsorção os corantes mais reativos foram o Amarelo Básico 2 (AMB2) e o Azul Básico 26 (AZB26) e o adsorvente com melhor desempenho foi a argila A-TRA. Os dados de cinética de adsorção foram bem ajustados pelos modelos de pseudos segunda ordem (AMB2/A-TRA) e difusão intrapartícula (A-TRA/AZB26). Os dados de equilíbrio de adsorção foram bem descritos pelos modelos de Langmuir (AMB2/A-TRA) e Freundlich (A-TRA/AZB26). Os parâmetros dos referidos modelos matemáticos mostraram que a adsorção é favorável. As grandezas termodinâmicas indicaram que os processos de adsorção investigados são espontâneos e endotérmicos