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FELIPE COLAÇO DE OLIVEIRA COBALTITAS MAGNÉTICAS NO TRATAMENTO DE EFLUENTE TÊXTIL TRABALHO DE INICIAÇÃO CIÊNTIFICA APUCARANA 2021 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ PR Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação FELIPE COLAÇO DE OLIVEIRA COBALTITAS MAGNÉTICAS NO TRATAMENTO DE EFLUENTE TÊXTIL Projeto de Pesquisa a ser realizado do Programa de Iniciação Científica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR. Orientadora: Profª. Drª. Milena Martins Andrade. CAMPUS APUCARANA, 2021 RESUMO A indústria têxtil gera grandes quantidades de resíduos nas etapas de beneficiamento que são altamente tóxicos e poluentes. Grande parte destes resíduos são corantes sintéticos que apresentam riscos ao meio ambiente quando descartados sem nenhum tratamento prévio. Os processos atuais de remoção de corantes de efluentes são através de processos físico-químicos ou biológicos que muitas vezes são dispendiosos e podem gerar lodo ou coprodutos tóxicos. O objetivo deste trabalho é sintetizar um compósito para aplicar no tratamento de soluções contendo corantes e efluente têxtil. O Ni0,5Zn0,5Co2O4 será sintetizado pelo método solvotérmico. Soluções contendo o corante RB222 a 200 ppm e o efluente têxtil serão colocados em contato com o compósito durante períodos de tempo determinados. Após esse tempo, o compósito será separado da solução e será determinado se houve degradação do corante e a porcentagem de degradação. Palavras-chaves: catalise, óxidos metálicos, corante RB 222, efluente têxtil. SUMÁRIO INTRODUÇÃO OBJETIVO 5 6 METODOLOGIA 6 RESULTADOS ESPERADOS 8 CRONOGRAMA REFERÊNCIAS 8 8 INTRODUÇÃO A indústria têxtil no Brasil movimentou cerca de R$ 185,7 bilhões em 2019, sendo a maior cadeia têxtil completa no ocidente (desde a produção da fibra, fiação, tecelagem, beneficiamento, confecção e varejo), com 25,5 mil empresas formais [1]. O Brasil está na decima posição como grande produtor têxtil e vigésima posição como exportador têxtil, sendo de grande importância para a economia nacional [2]. A área têxtil possui um alto consumo de água para suas etapas de produção e cerca de 90% dessa demanda se dá no processo de tinturaria e beneficiamento [3]. A água é utilizada como veículo de transporte para os diversos produtos químicos empregados nestes processos, tais como hidróxido de sódio (NaOH), sais, corantes, etc. Com isso, a indústria têxtil oferece alto potencial de contaminação da água e do solo, sendo estas águas residuárias alcalinas e com alta carga orgânica [4]. Dentro desse contexto, o setor têxtil se destaca por gerar grandes volumes de rejeitos, cerca 1000 metros de tecido processado por dia podem ser obtidos até 6800 m3 de efluentes [5]. Os efluentes têxteis caracterizam-se por serem altamente coloridos, devido a presença de corantes que não se fixam na fibra durante o processo de tingimento [6]. Estes resíduos quando não corretamente tratados, podem causar sérios problemas de contaminação ambiental como eutrofização, inibição da fotossíntese, aumento da concentração de algas, contaminação de organismo vivos, entre outros [7]. A utilização de espinélios minerais para a remoção de corantes é conhecida, devido a sua capacidade catalítica [11-12]. O tingimento de tecidos é uma arte que se iniciou há milhares de anos [8]. Os corantes têxteis eram obtidos até 150 anos atrás, de fontes naturais, como troncos de arvores, frutos, insetos, etc. A grande mudança veio da síntese ao acaso da malveína por Willian Henry Perkin em 1856, iniciando-se o declínio do uso de corantes naturais e iniciando a síntese de corantes artificiais [9]. Cerca de 7x107 toneladas de corantes sintéticos são produzidos para a indústria têxtil mundial, onde cerca de 10% do mesmo é descartado no ambiente após o processo de tingimento. [9] Existem cerca de 8000 corantes sintéticos listados no Índice de Cores ou Colour Index [9]. Corantes são caracterizados pela capacidade de absorver a radiação luminosa do espectro visível (380 a 750 nm). A transformação da luz branca em luz colorida pela reflexão em um corpo ou por transmissão ou por difusão resulta da absorção seletiva de energia por certos grupos de átomos chamados cromóforos [12]. O cromóforo consiste em um grupo de átomos, onde os grupos mais comuns são o grupo nitro (─NO2), azo (─N═N─ ), nitroso (─N═O), tiocarbonil (─C═S), carbonil (─C═O) assim como os alquenos (─C═C─) [9]. Muitos corantes apresentam algum nível de toxicidade para organismos vivos dependendo do tempo e do modo de exposição, seja pela presença de metais pesados e ou aminas aromáticas em sua composição. A degradação dos mesmos pode resultar em compostos nocivos e devem, portanto, receber tratamento adequado para serem dispostos de forma segura no meio ambiente [8, 9,13]. A cobaltita de níquel ou oxido de cobalto-níquel (NiCO2O4), o oxido cobalto-zinco (ZnCO2O4) são oxidos ternário com uma estrutura em espinélio (AB2O4) e são aplicados em diversas reações de catalise, como o craqueamento, desidrogenação, desidratação, isomerização, acetilação, entre outros [10]. Ele tem atraído a atenção devido a combinação de propriedades desejadas como alta resistência mecânica, estabilidade química e térmica, e excelentes propriedades opticas [10]. OBJETIVO Aplicar novos materiais no tratamento de soluções contendo corantes têxteis METODOLOGIA Materiais e métodos Utilizará nitrato de zinco P.A.–Zn(NO3)2.6H2O, nitrato de cobalto P.A.– Co(NO3)2.6H2O, nitrato de níquel P.A. –Ni(NO3)2.6H2O, ureia P.A.–CH4N2O, borohidreto de sódio, etanol a 100%, hexano, corante C.I. Reactive Blue 222 (RB222) e efluente Têxtil que será obtido da lavanderia do curso de Engenharia têxtil da UTFPR, campus Apucarana. Síntese do NiCo2O4 Nitrato de níquel, nitrato de cobalto e ureia serão colocados em um cadinho e triturados, obtendo-se um pó homogêneo. Dissolve-se o pó em uma solução 1:1 de água deionizada e etilenoglicol e agita-se por 30 minutos a temperatura ambiente até obter uma solução rosa homogênea. A solução segue para autoclave de aço inox revestido de teflon e mantem-se a 160 ºC por 12 horas. Espera o resfriamento do material para ser lavado com etanol diversas vezes, onde será secado a vácuo por 12 horas a 6 ºC. O obtido deverá ser calcinado por 2 horas a 350 ºC. Síntese do ZnCo2O4 Nitrato de zinco, nitrato de cobalto e ureia serão colocados em um cadinho e triturados, obtendo-se um pó homogêneo. Dissolve-se o pó em uma solução 1:1 de água deionizada e etilenoglicol e agita-se por 30 minutos a temperatura ambiente até obter uma solução rosa homogênea. A solução segue para autoclave de aço inox revestido de teflon e mantem-se a 160 ºC por 12 horas. Espera resfriamento do material para ser lavado com etanol diversas vezes, onde será secado a vácuo por 12 horas a 6 ºC. O obtido deverá ser calcinado por 2 horas a 350 ºC. Síntese do Ni0,5Zn0,5Co2O4 Adiciona-se NiCO2O4 e ZnCO2O4, borohidreto de sódio em um cadinho e macera-se o material por 5 minutos. O material obtido será colocado em tubos de ensaio com a lenta adição de água deionizada, observando efervescência. Água será adicionada até o fim da reação, onde o material segue-se para a centrifuga por 5 minutos a 3 mil RPM. A fase liquida será descartada e adiciona-se água, repetindo a etapa para obter pH neutro. O obtido será filtrado a vácuo e lava-se com hexano. Caracterização do Ni0,5Zn0,5Co2O4 Para determinar a obtenção domaterial serão feitas as seguintes analises: FT-IR, TG, MEV, DSC e DRX. Tratamento da solução contendo corante Prepara-se uma solução com concentração de 200 ppm do corante RB222. Em Erlenmeyers de 50 mL, 3 mL da solução de corante serão colocados em contato com 0,075 g de ZnAl2O4+Co3O4 . Os frascos ficarão em agitação orbital em incubadora do tipo shaker Novatecnica modelo NT 715 a 25 ºC e 150 rpm. Em tempos determinados de 30, 60 120 e 300 minutos, três frascos serão retirados do equipamento e seus conteúdos separados pela ação do campo magnético de um imã, ou separados por filtração para recuperação do adsorvente e sobrenadante para análises posteriores. Para controle do experimento três Erlenmeyers deverão conter 3 mL de corante. Tratamento da solução contendo efluente têxtil Em Erlenmeyers de 50 mL, 3 mL da solução do efluente têxtil serão colocados em contato com 0,075 g de ZnAl2O4+Co3O4. Os frascos ficarão em agitação orbital em incubadora do tipo shaker Novatecnica modelo NT 715 a 25 ºC e 150 rpm. Em tempos determinados de 30, 60 120 e 300 minutos, três frascos serão retirados do equipamento e seus conteúdos separados pela ação do campo magnético de um imã, ou separados por filtração para recuperação do adsorvente e sobrenadante para análises posteriores. Para controle do experimento três Erlenmeyers deverão conter 3 mL de efluente. Analises por espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis) A análise da concentração do corante RB 222 e do efluente têxtil será realizada em um espectrofotômetro Cary 60-G6860A por meio de curva de calibração padrão que correlaciona a absorbância obtida com a concentração conhecida do corante. RESULTADOS ESPERADOS O Ni0,5Zn0,5Co2O4, deverá ser capaz de degradar os corantes presentes em solução. A utilização de luz no tratamento do corante e da solução têxtil pode ser considerada, caso a degradação do corante seja considerada baixa. A concentração final de corante deve atingir o valor de 60 PPM para ser descartado no corpo de água conforme resolução CONAMA 430/11. O composto deverá manter suas propriedades físico-químicas e permitir sua reutilização em mais algumas etapas de tratamento. CRONOGRAMA Evento Mês/Ano Pesquisa Bibliográfica Janeiro 2022 Sínteses dos compostos Fevereiro 2022 Caracterização dos compostos Fevereiro/março 2022 Tratamento corante/efluente (coleta de dados) Abril 2022 Elaboração de relatório (Tratamento de dados) Maio 2022 Entrega Relatório Final Julho 2022 REFERÊNCIAS [1] ABIT - Associação Brasileira da Indústria Têxtil e de. Perfil do Setor. 2019. Dados gerais do setor referentes a 2019. Disponível em: https://www.abit.org.br/cont/perfil-do-setor. Acesso em: 28 jun. 2021. [2] JUNIOR, B.O.N.; Escritório Técnico de Estudos Econômicos do Nordeste - ETENE. SETOR TÊXTIL. 2020. Disponível em: https://www.bnb.gov.br/documents/80223/8079157/2020_CDS_142.pdf/8ac7409b-a6c5- d60f-2a01-27cc23fe8d13. Acesso em: 06 jul. 2021. [3] QUÍMICA NOVA. São Paulo: Sociedade Brasileira de Química, v. 25, n. 1, mar. 2002. Trimestral. Disponível em: http://quimicanova.sbq.org.br/detalhe_artigo.asp?id=5296. Acesso em: 28 jun. 2021. [4] CAIXA ECONÔMICA FEDERAL. Guia de Diretrizes Socioambientais - Indústria Têxtil. 2018. Disponível em: https://www.caixa.gov.br/Downloads/Guias-Socioambientais- Caixa/GUIA_Textil.pdf. Acesso em: 06 jul. 2021. [5] BRAILE, P.M.; CAVALCANTI, J.E. W. A.; Manual de tratamento de águas residuárias industriais. 18. Ed., São Paulo: CETESB,1993. [6] O’NEILL, C.; HAWKES, F. R.; HAWKES, D. L.; LOURENCO, N. D.; PINHEIRO, H.M.; DELEE, W.; Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 1999, 74, 1009. [7] FUNASA - Fundação Nacional de Saúde. Manual de Controle da Qualidade da Água para Técnicos que Trabalham em ETAS. 2014. Disponível em: http://www.funasa.gov.br/documents/20182/38937/Manual+de+controle+da+qualidade+da+ %C3%A1gua+para+t%C3%A9cnicos+que+trabalham+em+ETAS+2014.pdf/85bbdcbc-8cd2- 4157-940b-90b5c5bcfc87. Acesso em: 19 jul. 2021. [8] GUARATINI, C.C.I.; ZANONI, M.V.B.; Corantes Têxteis. Química Nova. Sociedade Brasileira de Química, v. 23, n.1, p. 71-78, 2000. Disponível em: http://hdl.handle.net/11449/25901. http://hdl.handle.net/11449/25901 [9] BENKHAYA, S.; MRABET,S.; EL HARFI, A.; A Review On Classifications, Recent Synthesis And Applications Of Textile Dyes, Inorganic Chemistry Communications (2020), doi: https://doi.org/10.1016/ j.inoche.2020.107891. [10] KUMAR, R. NiCo2O4 nano-/Microstructures as High-Performance Biosensors: A Review. Nano-Micro Lett. 12, 122 (2020),https://doi.org/10.1007/s40820-020-00462-w. [11] HELWANI, Z.; OTHMAN, M,R.; AZIZ, N.; FERNANDO, W, J, N.; JIM, J. Technology of biodiesel focusing on green catalytic techniques: A rewiew. Fuel Proc Technol 2009; 90: 1502-1515. [12] ROSSI, P, F.; BUSCA, G.; LORENZELLI, V.; WAQIF, M.; SAUR, O.; LAVALLEY, J, C.; Surface basicity of mides oxides: magnesium and zinc aluminates. LANGMUIR 1991, 7, 11: 2677-2681. [13] Brasil. Ministério do Meio Ambiente (MMA). Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Resolução CONAMA Nº 430, de 13/05/2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a resolução nº 357, de 17/03/2005.
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