Biosorption of metallic ions using endocarp of aÃaà berry (Euterpe oleracea Mart.) as alternative biosorbent

A biossorÃÃo configura como alternativa promissora para a remediaÃÃo de Ãguas contaminadas. Assim, este trabalho teve como objetivo investigar a potencialidade do uso de caroÃo de aÃaà (Euterpe oleracea M.) como adsorvente alternativo na remoÃÃo de Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ e Zn2+ de soluÃÃes aquosas monoelementares fortificadas. ApÃs a caracterizaÃÃo do biossorvente por meio de microscopia eletrÃnica de varredura e espectroscopia na regiÃo do infravermelho, foram realizados testes de adsorÃÃo objetivando determinar as condiÃÃes ideais de pH, massa de adsorvente e tempo de contato para o processo de adsorÃÃo. A cinÃtica de adsorÃÃo foi avaliada pelos modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem, Elovich e difusÃo intrapartÃcula. Ainda, foram realizados estudos comparativos com o carvÃo ativado. AlÃm disso, foram avaliados a capacidade de eluiÃÃo dos adsorventes e a influÃncia da temperatura no processo de adsorÃÃo. A partir dos resultados obtidos, foram construÃdas as isotermas de adsorÃÃo, as quais foram linearizadas conforme os modelos matemÃticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radusckevich. A caracterizaÃÃo estrutural do biossorvente permitiu identificar grupos funcionais que indicam a presenÃa de lignina e celulose, e a caracterizaÃÃo morfolÃgica indicou uma estrutura lamelar, assim, por apresentar tais caracterÃsticas, o biossorvente apresenta condiÃÃes favorÃveis para a adsorÃÃo dos Ãons metÃlicos estudados. Os estudos em funÃÃo da massa do biossorvente caroÃo de aÃaà e do pH das soluÃÃes aquosas indicaram, o pH ideal de 6,0 e 5,0 para Cd2+, Pb2+ e de 4,0 para Cr3+, Cu2+ e Zn2+, bem como, a utilizaÃÃo de 8, 20 e 12 g L-1 (massa do biossorvente por volume de soluÃÃo) para Cd2+, Pb2+ e Cr3, respectivamente, e a utilizaÃÃo de 8 g L-1 para Cu2+ e Zn2+. O tempo de equilÃbrio dinÃmico ideal para o processo de biossorÃÃo foi de 60 min. Com a aplicaÃÃo dos modelos cinÃticos sugere-se que para todos os Ãons metÃlicos estudados, o principal passo limitante para a biossorÃÃo pode ser a quimiossorÃÃo. Quanto Ãs isotermas de adsorÃÃo, o modelo que representou o melhor ajuste para a biossorÃÃo de Cd2+, Cr3+, Cu2+ e Zn2+ foi o de Langmuir, indicando uma adsorÃÃo em monocamadas. JÃ, em termos do Ãon Pb2+, o modelo que melhor se ajustou foi o de Freundlich, o qual assume que a adsorÃÃo ocorre em sistema de multicamadas. Os valores de eluiÃÃo foram baixos, indicando uma forte interaÃÃo dos metais com a superfÃcie do adsorvente. Os parÃmetros termodinÃmicos indicaram que, para os Ãons Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Zn2+ o processo de biossorÃÃo à espontÃneo e endotÃrmico. Para o Ãon Cr3+, o processo nÃo à espontÃneo e apresenta natureza exotÃrmica. De maneira geral, pelos resultados obtidos, pode-se concluir que a utilizaÃÃo de caroÃo de aÃaà como biossorvente à uma alternativa para remediaÃÃo de Ãguas contaminadas, uma vez que este material à natural, de baixo custo e de alta disponibilidadeThe biosorption configures as alternative for the remediation of contaminated waters. Thus, this study aimed to investigate the potential of the use of endocarp of aÃaà berry (Euterpe oleracea M.) as alternative adsorbent for the removal of Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ of aqueous contaminated solutions. After the biosorbent characterization by scanning electron microscopy and infrared spectroscopy were performed adsorption tests aiming to determine the ideal conditions of pH, adsorbent mass and contact time for the adsorption process. The kinetics of adsorption was evaluated by the models of pseudo first order, pseudo second order, Elovich and intraparticle diffusion. Also were performed comparative studies with active coal. Besides, were evaluated the desorption capacity of adsorbents and the influence of temperature in the adsorption process. By the obtained results were built adsorption isotherms, which were linearized by mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. The structural characterization of the biosorbent allowed identifying functional groups such as lignin and celluloses, and the morphological characterization shown a lamelar structure. By the presence of all the above characteristics the biosorbent present favorable conditions for metallic ions adsorption. The studies relating adsorbent mass of endocarp of aÃaà berry and pH of contaminated solution indicate an ideal pH of 6.0 and 5.0 for Cd2+, Pb2+ and 4.0 for Cr3+, Cu2+ and Zn2+, as well the use of 8, 20 and 12 g L-1 (adsorbent mass by solution volume). The time for dynamic equilibrium for biosorption process was 60 min. The kinetic models suggest for all metallic ions evaluated, the limiting pass for biosorption may be chemisorption. According to adsorption isotherms, the model which represented the best fitting for biosorption of Cd2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ was Langmuir, indicating a monolayer adsorption. However, for Pb2+ the model with best fitting was Freundlich, which assumes a multilayer adsorption. The values for desorption were low, indicating a strong interaction of the metals with adsorbent surface. The thermodynamic parameters indicate that for Cd2+, Pb2+, Cu2+ and Zn2+ the biosorption process is spontaneous and endothermic. For Cr3+, the process is not spontaneous and from exothermic nature. In general, by the obtained results, it can be concluded that the use of endocarp from aÃaà berry as biosorbent is an alternative for remediation of contaminated waters, once this material is natural and with low cost and high availabilit