Análise da capacidade adsortiva do pericarpo de milho na adsorção do corante azul de metileno 2023

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INSTITUTO FEDERAL DO PARANÁ 
LICENCIATURA EM QUÍMICA 
JULIA ELOISA DE SOUZA GOUVEIA 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DA CAPACIDADE ADSORTIVA DO PERICARPO DE MILHO NA 
ADSORÇÃO DO CORANTE AZUL DE METILENO 
 
 
 
 
 
 
 
JACAREZINHO 
2023 
 
JULIA ELOISA DE SOUZA GOUVEIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DA CAPACIDADE ADSORTIVA DO PERICARPO DE MILHO NA 
ADSORÇÃO DO CORANTE AZUL DE METILENO 
 
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao 
Curso de Graduação em Química, do Instituto 
Federal do Paraná, como requisito parcial à 
obtenção do título de Licenciada em Química. 
 
Orientador: Prof. Dr. Pedro Renato Anizelli. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JACAREZINHO 
2023 
 
FOLHA DE APROVAÇÃO 
 
Julia Eloisa de Souza Gouveia 
 
ANÁLISE DA CAPACIDADE ADSORTIVA DO PERICARPO DE MILHO NA 
ADSORÇÃO DO CORANTE AZUL DE METILENO 
 
O presente trabalho em nível de graduação foi avaliado e aprovado por banca 
examinadora composta pelos seguintes membros: 
 
 
 
Prof. Dra. Flavia Torres Presti 
Instituto Federal do Paraná 
 
Prof. Me. João Leonardo Violin 
Instituto Federal do Paraná 
 
Certificamos que esta é a versão original e final do trabalho de conclusão que foi 
julgado adequado para a obtenção do título de licenciado em Química obtido pelo 
curso de graduação em Licenciatura em Química. 
 
 
 
Coordenação do Curso de Licenciatura em Química 
 
 
Prof. Dr. Pedro Renato Anizelli 
Orientador 
 
 
Jacarezinho, 29 de junho de 2023. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho à minha mãe, meu maior 
exemplo de perseverança. 
 
AGRADECIMENTOS 
 
À minha família, por todo suporte nesse trajeto. 
Ao Dan, por ser a pessoa que mais acreditou em mim. 
Ao professor Pedro, pela orientação, ensinamentos e acolhimento. 
Aos meus amigos Rafael, Aline, Dariele e Luis Miguel pelo companheirismo 
incessante. 
À Marcela, por todo apoio no laboratório e pelas dicas valiosas. 
Aos meus colegas Débora, Gabriel, Lais, Patrícia e Fernanda pelas boas 
conversas e desabafos após as aulas. 
Ao Gabriel Pagani e à Isabelle, pelos bons momentos no laboratório. 
Ao Instituto Federal do Paraná e aos professores, por todos os 
ensinamentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Vale a pena viver se pudermos contribuir 
de alguma forma para esta cadeia 
interminável de progresso.” 
Paul Dirac 
 
RESUMO 
 
Os efluentes coloridos representam sério problema quando lançados ao 
ambiente sem o tratamento adequado, devido às propriedades físicas, químicas, 
toxicológicas e ecológicas dos corantes sintéticos. Esses compostos, entretanto, são 
resistentes aos tratamentos convencionais, que, além disso, não abarcam a 
composição diversificada dos efluentes industriais. Ademais, o tratamento de 
adsorção com carvão ativado é uma medida eficiente, porém de alto custo. Uma 
alternativa economicamente viável para o tratamento de efluentes é a adsorção em 
resíduos agroindustriais, os quais são largamente descartados por não terem 
destinação específica na indústria. Estima-se que o descarte anual global de 
biomassa residual é de 140 gigatoneladas, o que também representa um impacto 
ambiental negativo. Este trabalho verifica a viabilidade do processo de adsorção do 
corante azul de metileno utilizando como adsorvente o pericarpo do grão de milho, 
um resíduo da agroindústria. Estudaram-se as características do material e as 
condições favoráveis ao processo de adsorção, além de sua operação cinética e de 
equilíbrio. As melhores condições para o processo de adsorção foram determinadas 
através de um planejamento fatorial 2
4
, sendo os fatores variáveis: a massa de 
material adsorvente, o pH, a temperatura e a concentração de cloreto de sódio em 
solução. Apresentaram-se como fatores mais favoráveis: massa de 0,05 g de 
adsorvente, temperatura de 50 °C e pH 10,00, sem adição de cloreto de sódio à 
solução. O mecanismo cinético ajustou-se ao modelo de pseudoprimeira ordem e os 
dados de equilíbrio ajustaram-se ao modelo de isoterma de Langmuir. A remoção de 
corante da solução associada às condições mais favoráveis nos ensaios foi de 
100%. O pericarpo de grão de milho, além de ter baixo custo, demonstrou eficiência 
na remoção do corante azul de metileno. 
 
Palavras-chave: tratamento de efluentes; corantes sintéticos; resíduos 
agroindustriais; biossorção. 
 
ABSTRACT 
 
The colored effluents represent a serious problem when discharged into the 
environment without adequate treatment, due to the physical, chemical, toxicological 
and ecological properties of synthetic dyes. These compounds, however, are 
resistent to conventional treatments, which, in addition, do not cover the diverse 
composition of industrial effluents. Furthermore, adsorption treatment with activated 
carbon is an efficient but costly measure. An economically viable alternative for the 
treatment of effluents is the adsorption in agroindustrial residues, which are largely 
discarded because they have no specific destination in the industry. It is estimated 
that the annual global disposal of waste biomass is 140 gigatons, which also 
represents a negative environmental impact. This paper verifies the feasibility of the 
adsorption process of methylene blue dye using as adsorbent the corn kernel 
pericarp, an agroindustry waste. The characteristics of the material and the favorable 
conditions for the adsorption process were studied, as well as its kinetic and 
equilibrium operation. The best conditions for the adsorption process were 
determined through a 2
4
 factorial design, with variable factors: mass of adsorbent 
material, pH, temperature and sodium chloride concentration in solution. The 
following were the most favorable factors: mass of 0,05 g of adsorbent, temperature 
of 50 °C and pH 10,00, without adding sodium chloride to the solution. The kinetic 
mechanism fitted the pseudo-first order model and the equilibrium data fitted the 
Langmuir isotherm model. The dye removal from the solution associated with the 
most favorable conditions in the tests was 100%. The corn kernel pericarp, in 
addition to being low cost, has shown efficiency in the removal of methylene blue 
dye. 
 
Keywords: wastewater treatment; synthetic dyes; agroindustrial residues; 
biosorption. 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Estrutura do azul de metileno .................................................................. 19 
Figura 2 – Síntese do azul de metileno ..................................................................... 19 
Figura 3 – Formatos típicos de isotermas ................................................................. 27 
Figura 4 – Tipos de adsorventes ............................................................................... 30 
Figura 5 – Cadeia de impactos provenientes da geração de resíduos agrícolas ..... 31 
Figura 6 – Componentes básicos do grão de milho .................................................. 32 
Figura 7 – Produtos derivados da moagem do milho ................................................ 33 
Figura 8 – Modelo de superfície de resposta com interação de variáveis ................ 36 
Figura 9 – Procedimentos para determinação do Ponto de Carga Zero ................... 38 
Figura 10 – Procedimentos dos ensaios do planejamento fatorial 2
4
 ....................... 39 
Figura 11 – Micrografia da superfície do pericarpo de grão de milho gerada por 
Microscopia Eletrônica de Varredura ........................................................................ 41 
Figura 12 – Análise de FTIR do pericarpo do grão de milho ..................................... 42 
Figura 13 – Diagrama de Pareto ............................................................................... 44 
Figura 14 – Superfície de resposta para temperatura 50 °Cfixa sem adição de NaCl
 .................................................................................................................................. 45 
 
 
LISTA DE GRÁFICOS 
 
Gráfico 1 – Curva do Ponto de Carga Zero do biossorvente .................................... 43 
Gráfico 2 – Capacidade adsortiva (mg g
-1
) em função do tempo (min) .................... 47 
Gráfico 3 – Ajuste dos dados experimentais ao modelo de pseudoprimeira ordem . 48 
Gráfico 4 – Isoterma de adsorção ............................................................................. 49 
Gráfico 5 – Isoterma de Langmuir ............................................................................. 50 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Classificação de corantes pelo uso ......................................................... 17 
Tabela 2 – Composição química do pericarpo de milho doce .................................. 33 
Tabela 3 – Modelo de planejamento fatorial com 4 fatores em 2 níveis ................... 35 
Tabela 4 – Planejamento fatorial 2
4
 .......................................................................... 39 
Tabela 5 – Capacidades adsortivas obtidas no planejamento fatorial 2
4
 .................. 44 
Tabela 6 – Capacidade adsortiva no tempo t ............................................................ 46 
Tabela 7 – Ajuste de dados aos modelos cinéticos .................................................. 47 
Tabela 8 – Dados cinéticos experimentais e dados cinéticos calculados ................. 48 
Tabela 9 – Ajuste dos dados às isotermas de Langmuir e Freundlich ...................... 49 
 
 
LISTA DE SIGLAS 
 
1/n Constante relacionada à heterogeneidade da superfície na equação de 
Freundlich 
CAQI Central de Análises Químicas Instrumentais 
Ce Concentração de soluto no equilíbrio 
Conab Companhia Nacional de Abastecimento 
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente 
FTIR Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier 
IPEA Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada 
IQSC Instituto de Química de São Carlos 
k1 Constante da taxa de adsorção de pseudoprimeira ordem 
k2 Constante da velocidade de equilíbrio de adsorção de pseudossegunda 
ordem 
KF Constante de capacidade de adsorção de Freundlich 
KL Constante de interação adsorvato/adsorvente 
LD50 Dose Letal Mediana 
MEV Microscopia Eletrônica de Varredura 
mol L
-1
 Mol por litro 
nm Nanômetro 
pH Potencial hidrogeniônico 
pHPCZ Potencial hidrogeniônico do Ponto de Carga Zero 
qe Capacidade adsortiva 
qmax Capacidade máxima de adsorção 
qt Capacidade adsortiva em um tempo t 
RAFA Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente 
rpm Rotações por minuto 
 
t Tempo 
UV-Vis Ultravioleta-Visível 
wt% Porcentagem em peso 
μ Força iônica 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 15 
1.1 OBJETIVOS ..................................................................................................... 16 
1.1.1 Objetivo geral ................................................................................................... 16 
1.1.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 16 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 17 
2.1 CORANTES SINTÉTICOS ............................................................................... 17 
2.1.1 Azul de Metileno ............................................................................................... 19 
2.2 TRATAMENTO DE EFLUENTES .................................................................... 20 
2.3 ADSORÇÃO ..................................................................................................... 21 
2.3.1 Adsorção química e adsorção física ................................................................ 22 
2.3.2 Propriedades do adsorvente ............................................................................ 23 
2.3.3 Propriedades do adsorvato .............................................................................. 23 
2.3.4 Influência da temperatura ................................................................................ 23 
2.3.5 Influência do pH ............................................................................................... 24 
2.3.6 Efeito da força iônica ........................................................................................ 24 
2.3.7 Cinética de adsorção ....................................................................................... 25 
2.3.8 Equilíbrio de adsorção ..................................................................................... 26 
2.4 BIOSSORVENTES .......................................................................................... 29 
2.4.1 Biomassa de resíduos agrícolas ...................................................................... 30 
2.4.2 Pericarpo de grão de milho .............................................................................. 32 
2.4.3 Celulose ........................................................................................................... 34 
2.5 PLANEJAMENTO FATORIAL .......................................................................... 34 
3 METODOLOGIA .............................................................................................. 37 
3.1 PREPARO DO BIOSSORVENTE .................................................................... 37 
3.2 DETERMINAÇÃO DO PONTO DE CARGA ZERO (pHPCZ) ............................ 37 
3.3 CURVA DE CALIBRAÇÃO .............................................................................. 38 
3.4 MELHORES CONDIÇÕES DE ADSORÇÃO ................................................... 38 
3.5 CINÉTICA DE ADSORÇÃO ............................................................................. 40 
3.6 EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO ......................................................................... 40 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 41 
 
4.1 PREPARO DO BIOSSORVENTE .................................................................... 41 
4.2 DETERMINAÇÃO DO PONTO DE CARGA ZERO (pHPCZ) ............................ 42 
4.3 MELHORES CONDIÇÕES DE ADSORÇÃO ................................................... 43 
4.4 CINÉTICA DE ADSORÇÃO ............................................................................. 46 
4.5 EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO ......................................................................... 49 
5 CONSIDERAÇÕES ......................................................................................... 51 
 REFERÊNCIAS ............................................................................................... 52 
 
15 
1 INTRODUÇÃO 
 
A expansão das atividades industriais, decorrente do crescimento populacional, 
tem como consequência a produção de grande volume de resíduos, sejam eles sólidos ou 
na forma de efluentes. Esses resíduos, quando lançados ao ambiente de forma 
inadequada, a considerar as dimensões e a degradabilidade do descarte, contaminam o 
solo, a água e/ou o ar, comprometendo recursos, afetando a saúde humana, da fauna e 
da flora, além de causar danos à atmosfera pela emissão de gases. 
O clima brasileiro é excepcionalmente favorável à agricultura, colaborando para 
que o setor agropecuário seja o mais marcante na economia do país, que é um dos 
maiores produtores agrícolas do mundo. Em contrapartida, a agroindústria é responsável 
pela geração de resíduos, subprodutos da fabricação de alimentos e produtos químicos, 
que não possuem destinação específica e são comumente descartados de forma 
inadequada. 
Os resíduos sólidos, entretanto, não são a única preocupação. Presenciam-se 
diversos eventos de impacto envolvendo a contaminação de recursos hídricos pelo 
lançamentode efluentes industriais e domésticos, como a produção anormal de espuma 
causada por detergente doméstico no Rio Iguaçu no Paraná (2020), a presença de metal 
traço na Bacia Hidrográfica do Córrego São Mateus em Minas Gerais (2014) e a presença 
de corantes no Rio Santa Maria de Vitória no Espírito Santo (2020). 
Os efluentes coloridos, em especial, são gerados em maior volume pela indústria 
têxtil, devido às etapas de lavagem dos processos de tintura, e representam grave risco 
ao ecossistema se lançados sem o tratamento adequado. Em razão da resistência dos 
corantes aos tratamentos convencionais e do alto custo do tratamento com carvão 
ativado, diversos estudos têm verificado a eficiência de resíduos agroindustriais como 
materiais adsorventes no tratamento de efluentes coloridos. 
O presente trabalho analisa a eficiência da aplicação do pericarpo de grão de 
milho, um resíduo agroindustrial, como material adsorvente na adsorção do corante azul 
de metileno, como alternativa de reaproveitamento de resíduos agroindustriais em 
paralelo ao tratamento efetivo e econômico de águas residuais. 
16 
1.1 OBJETIVOS 
 
1.1.1 Objetivo geral 
 
Analisar a eficiência do pericarpo de grão de milho como material adsorvente na 
adsorção do corante azul de metileno. 
 
1.1.2 Objetivos específicos 
 
- Preparar o pericarpo de grão de milho para o uso como biossorvente; 
- Analisar o material adsorvente por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e 
Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR); 
- Determinar o pH do Ponto de Carga Zero (pHPCZ) do adsorvente; 
- Determinar as melhores condições para eficiência do processo de adsorção; 
- Ajustar os dados cinéticos de adsorção aos modelos de pseudoprimeira ordem e 
pseudossegunda ordem; 
- Ajustar os dados de equilíbrio de adsorção às isotermas de Langmuir e 
Freundlich. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
2.1 CORANTES SINTÉTICOS 
 
Os corantes sintéticos são produzidos mundialmente em milhões de toneladas, 
tendo substituído os corantes naturais desde 1856. Eles são aplicados em diversas 
indústrias, incluindo a têxtil, oferecendo menor custo de produção, diversidade de cores e 
maior fixação comparada aos corantes naturais. Corantes são substâncias orgânicas ou 
inorgânicas, naturais ou sintéticas, aplicadas na coloração de substratos com que tenham 
afinidade, por solubilidade em meio líquido (ZANONI e YAMANAKA, 2016). 
 Os corantes podem ser classificados por sua estrutura química ou pelo seu uso ou 
método de aplicação (Tabela 1). 
 
Tabela 1 – Classificação de corantes pelo uso. 
Classe Principais substratos Tipos químicos 
Aniônicos Nylon, lã, seda, papel, tintas e 
couro. 
Azo (incluindo pré-metalizado), 
antraquinona, trifenilmetano, 
azina, xanteno, nitro e nitroso. 
Componentes azóicos Algodão, rayon, acetato de ce-
lulose e poliéster. 
Azo. 
Catiônicos Papel, poliacrilonitrila, nylon 
modificado, poliéster e tintas. 
Cianina, hemicianina, diazahe-
micianina, difenilmetano, triaril-
metano, azo, azina, xanteno, 
acridina, oxazina e antraquinona. 
Diretos Algodão, rayon, papel, couro e 
náilon. 
Azo, ftalocianina, estilbeno e 
oxazina. 
Dispersos Poliéster, poliamida, acetato, 
acrílico e plásticos. 
Azo, antraquinona, estiril, nitro, e 
benzodifuranona. 
Branqueadores 
fluorescentes 
Sabões e detergentes, todas as 
fibras, óleos, tintas, e plásticos. 
Estilbeno, pirazol, cumarina e 
naftalimidas. 
 
Bases oxidantes Cabelo, pele e algodão. Anilina preta e indeterminada 
estruturas. 
Reativos Algodão, lã, seda e nylon. Azo, antraquinona, ftalocianina, 
formazan, oxazina e básico. 
Sulfurosos Algodão e rayon. Indeterminadas estruturas. 
Cuba Algodão, rayon e lã. Antraquinona (incluindo quino-
nas policíclicas) e indigoides. 
Mordente Lã, couro e alumínio anodiza-
do. 
Azo e antraquinona. 
Fonte: Adaptado de Hunger (2003). 
 
 O consumo de têxteis está aumentando constantemente em todo o mundo, 
acompanhando o crescimento da população mundial. Apesar da importância econômica 
da indústria têxtil para a geração de empregos e para a economia, os efluentes coloridos 
18 
são uma grande preocupação ambiental quando lançados no ambiente sem o devido tra-
tamento. Da quantidade total de corante utilizado na tintura têxtil, cerca de 20% a 50% 
são lançados ao ambiente por má fixação, sendo parte da meia tonelada diária descarta-
da pela indústria em geral (HUNGER, 2003; ZANONI e YAMANAKA, 2016). 
 Há diversos critérios para a aceitabilidade de corantes sintéticos, no que diz res-
peito às disposições legais. Estima-se seu potencial de perigo ao meio ambiente pelas 
suas propriedades físicas, químicas, toxicológicas e ecológicas. Dentre as considerações 
que avaliam a viabilidade do uso de corantes, considera-se a qualidade das águas resi-
duais. Fatores toxicológicos a serem observados são: Toxicidade aguda; Irritação da pele 
e olhos; Sensibilização; Mutageneicidade; e Cancerigenicidade. Quanto aos fatores eco-
lógicos, considera-se sua biodegradabilidade e a toxicidade para organismos aquáticos 
(HUNGER, 2003). 
Além das considerações legais, outros problemas causados pelo lançamento de 
efluentes contaminados com corantes ao meio ambiente são a interferência na absorção 
da luz aos habitantes aquáticos e a contaminação da água distribuída à população, 
apresentando diversos efeitos indesejáveis ao meio-ambiente e riscos aos seus usuários 
(GUARATINI e ZANONI, 2000). 
As diferentes cores dos corantes ocorrem devido à presença de grupos cromóforos 
e auxocromos vinculados a um sistema de ressonância. Auxocromos são substituintes 
doadores de elétrons, antiauxocromos são receptores de elétrons e cromóforos podem 
ser sistemas cíclicos ou lineares de duplas ligações conjugadas. A combinação dessas 
três estruturas é chamada cromogênio. O cromóforo é o grupo principal, responsável pela 
cor do corante, que tem absorção na região visível do espectro (CHRISTIE, 1999; ZOL-
LINGER, 2003). 
A quantificação de corantes é feita por métodos espectrofotômetros, que não são 
destrutivos à amostra, dentre eles as técnicas de espectroscopia de UV/Vis, Infravermelho 
e Raman. A fim de avaliar o grau de contaminação, compara-se a absorbância da 
amostra do efluente com o padrão de qualidade requerido para coloração em águas 
residuais (GUARATINI e ZANONI, 2000; ZANONI e YAMANAKA, 2016). 
É importante ressaltar que qualquer método de tratamento é muito mais efetivo se 
realizado antes de atingir os mananciais, visto que a diluição requer métodos mais 
sensíveis de remoção. A caracterização e quantificação do poluente são facilitadas na 
porta de saída da indústria (GUARATINI e ZANONI, 2000). 
 
19 
2.1.1 Azul de Metileno 
 
 O azul de metileno (Figura 1) ou Basic Blue 9 é um corante catiônico do tipo 
tiazina. Os corantes catiônicos são solúveis em água e produzem cátions coloridos em 
solução. Seus ânions formadores geralmente são incolores e de baixa massa molecular 
(SHORE, 2002). 
 
Figura 1 – Estrutura do azul de metileno. 
 
Fonte: Shore (2002). 
 
 Considerado a mais importante tiazina, o azul de metileno também é utilizado como 
corante biológico e indicador redox. Sua síntese envolve a tiossulfonação oxidativa de p-
amino-N,N-dimetilanilina. A condensação do produto com N,N-dimetilanilina dá então uma 
indamina intermediária que posteriormente sofre o fechamento do anel oxidativo (SHORE, 
2002). 
 
Figura 2 – Síntese do azul de metileno. 
 
Fonte: Shore (2002). 
 
20 
 A ingestão de azul de metileno pode causar náusea, vômito, diarreia e gastrites. 
Em altas doses, pode causar dor abdominal e no tórax, dor de cabeça, suor intenso, 
confusão mental e metamoglonobinemia. Sua dose letal mediana (LD50) testada 
oralmente em ratos é de 1180 mg/kg (FUNDAÇÃO OSWALDO CRUZ, 2003). 
 
2.2 TRATAMENTO DE EFLUENTES 
 
 Grandes volumes de resíduos são gerados em função da expansãodas atividades 
industriais, do crescimento populacional, do aumento da produção agrícola e de outras 
fontes antrópicas, causando alterações ambientais em dimensões catastróficas, 
observadas na qualidade do ar, do solo e da água (DURIGAN et al., 2012; KUNZ, et al., 
2002). 
 A contaminação da água tem sido um dos maiores problemas da sociedade 
moderna, no qual o setor têxtil apresenta especial destaque por gerar grandes volumes de 
efluentes, visto que todo processo de tintura envolve a lavagem em banhos correntes 
como etapa final e conta com substâncias diversas para fixação (corante, umectante, 
antiespumante, eletrólitos, dispersantes, etc.) (GUARATINI e ZANONI, 2000; KUNZ et al., 
2002). 
Os efluentes industriais têm composição variada e geralmente não são 
devidamente tratados pelos métodos de tratamento convencionais, sendo necessário o 
desenvolvimento de métodos alternativos. Os métodos de remoção de poluentes da água 
podem ser classificados como biológicos, químicos, físico-químicos, eletroquímicos e 
processos de oxidação avançada (TOMAZ et al., 2022). As principais etapas de remoção 
de contaminantes nas estações de tratamento de esgoto convencionais são: 
 
A eliminação de sólidos grosseiros; a adsorção em sólidos suspensos, 
sedimentação ou coagulação; biodegradação aeróbica, por meio de lodo ativado 
ou filtro biológico, e/ou biodegradação anaeróbica, por meio de reator anaeróbio 
de fluxo ascendente, RAFA (ou UASB, do inglês Upflow Anaerobic Sludge 
Blanket); degradação química por processos de hidrólise ou nitrificação e, por fim, 
a desinfecção (MONTAGNER et al., 2017, p. 1097). 
 
Esses tratamentos têm eficiência na remoção de materiais particulados, mas são 
deficientes na remoção de cor, de compostos orgânicos dissolvidos e outras substâncias, 
devido às suas propriedades físico-químicas (KUNZ et al., 2002). 
21 
Os tratamentos biológicos destacam-se pela facilidade em operarem em grande 
escala e por serem mais sustentáveis comparados aos métodos físico-químicos. Os 
processos biológicos mais utilizados são os sistemas de lodo ativado e biodegradação por 
microrganismos. Entretanto, não apresentam bom desempenho na indústria têxtil, visto 
que alguns corantes podem ser resistentes à degradação biológica, além de produzir um 
grande acúmulo de lodo. Por isso, podem ser associados ou substituídos por métodos 
eletroquímicos (KUNZ et al., 2002; TOMAZ et al., 2022). 
Dentre os métodos eletroquímicos mais comuns estão a eletrocoagulação e a 
fotocatálise. Na eletrocoagulação, gera-se eletroquimicamente um coagulante, por meio 
da oxidação de um material anódico (geralmente ferro ou alumínio). No cátodo, 
desprende-se hidrogênio e forma-se hidróxido, que aumenta o pH da solução. Os íons 
formados na oxidação do ânodo agregam-se aos coloides de contaminante, aumentando 
o tamanho das partículas e sedimentando como hidróxido. Na fotocatálise, irradia-se o 
fotocatalisador – um semicondutor, excitando os elétrons de valência para banda de 
condução. As lacunas geradas na banda de valência permitem a degradação de 
compostos orgânicos (TOMAZ et al., 2022). 
Os processos oxidativos avançados permitem a degradação de diversos substratos 
resistentes. No tratamento de efluentes têxteis, o ozônio pode romper as ligações duplas 
dos cromóforos das moléculas de corante, descolorindo o efluente. Entretanto, deve-se 
acompanhar o processo a fim de averiguar a eventual formação de intermediários mais 
tóxicos (DURIGAN et al., 2012; KUNZ et al., 2002). 
Dentre os processos físicos mais utilizados nos efluentes industriais, estão a 
adsorção em carvão ativado e a utilização de tecnologias de membranas, como osmose 
reversa, microfiltração, nanofiltração e ultrafiltração. Tendo em vista que a utilização de 
carvão ativado como adsorvente é uma medida cara, tem se motivado o desenvolvimento 
de adsorventes alternativos, como os preparados a partir de biomassa (KUNZ et al., 
2002). 
 
2.3 ADSORÇÃO 
 
A adsorção é a ligação de partículas a uma superfície, em que as partículas retidas 
são chamadas adsorvato e o material que retêm as partículas na superfície é chamado 
adsorvente (ATKINS, 2014). Os adsorventes usualmente utilizados são sólidos porosos, 
porque fornecem alta área superficial. 
22 
 O processo de adsorção é baseado em três mecanismos distintos: estérico, de 
equilíbrio, e mecanismos cinéticos. No mecanismo de separação estérica, as dimensões 
dos poros do adsorvente permitem a entrada de pequenas moléculas e excluem grandes 
moléculas. O mecanismo de equilíbrio é baseado no adsorvente tendo diferentes 
habilidades para acomodar diferentes espécies, ou seja, as espécies adsorvidas mais 
fortemente são as preferencialmente separadas do fluído pelo sólido. O mecanismo 
cinético é baseado nas diferentes taxas de difusão de diferentes espécies no poro. Assim, 
controlando o tempo de exposição, a espécie de difusão mais rápida é preferencialmente 
retida pelo sólido (DO, 1998). 
 
2.3.1 Adsorção química e adsorção física 
 
Há dois tipos de adsorção, referentes à forma como as partículas se ligam à 
superfície: adsorção física e adsorção química. Na adsorção física, as partículas de 
adsorvato têm interação de Van der Waals com o adsorvente. Na adsorção química, os 
átomos ou moléculas de adsorvato são retidos à superfície por ligações químicas, 
geralmente covalentes e com o maior número de coordenação possível com o adsorvente 
(ATKINS, 2014). A adsorção química é muito específica e apenas moléculas capazes de 
se ligar aos sítios ativos são adsorvidas, sendo uma adsorção dita localizada; enquanto 
adsorção física ocorre em toda superfície do adsorvente, dita não localizada 
(NASCIMENTO, 2014). 
Embora as distinções entre adsorção química e adsorção física sejam 
conceitualmente comuns, há muitos casos intermediários e nem sempre é possível definir 
inequivocamente um sistema em particular (RUTHVEN, 1984). Segundo Ruthven (1984, 
p. 30), “o calor da adsorção promove uma medida direta da força da ligação entre o 
adsorvato e a superfície”. O calor da adsorção física está situado abaixo da ordem de um 
calor de vaporização, enquanto o calor da adsorção química é da ordem do calor de 
reação (NASCIMENTO, 2014). De acordo com Nascimento: 
 
Os fenômenos de adsorção são resultados de uma combinação entre os tipos de 
forças envolvidas na adsorção física e química. Desta forma, são vários os fatores 
que influenciam o processo de adsorção como a área superficial, as propriedades 
do adsorvente e do adsorvato, a temperatura do sistema, natureza do solvente e o 
pH do meio (NASCIMENTO, 2014, p. 16). 
 
23 
2.3.2 Propriedades do adsorvente 
 
Muitos sólidos possuem certa capacidade de adsorção de gás e/ou líquido, mas 
poucos podem qualificar-se como adsorventes para uso prático. Os mais utilizados são: 
carvão ativado, alumina ativada, sílica ativada, zeólitas e adsorventes poliméricos (TIEN, 
2019), além dos biossorventes (seção 2.4). Superfícies “defeituosas” de sólidos possuem 
irregularidades no preenchimento de átomos ou íons, formando arestas que podem 
aprisionar átomos pelo seu potencial intermolecular. O átomo adsorvido, em vez de 
interagir com apenas um átomo superficial do sólido, ao fazer contato com uma aresta de 
irregularidade da superfície do sólido adsorvente, passa a interagir com os vários átomos 
circundantes e é aprisionado pela força de interação (ATKINS, 2014). 
O sucesso ou falha do processo de adsorção depende de como o sólido poroso 
desempenha-se tanto em equilíbrio quanto em cinética. Um sólido com boa capacidade, 
mas cinética lenta, tem baixo rendimento porque o efluente precisa de muito tempo de 
residência para que as moléculas atinjam o interior da partícula. Por outro lado, um sólido 
com cinética rápida, mas baixa capacidade, também apresenta baixo rendimento por 
requerer altas quantidades de material. Logo, para ter bom rendimento,o sólido deve ter 
área superficial razoável e uma combinação de duas faixas de poro: microporos (< 2 nm) 
e macroporos (> 50 nm), para satisfazer as duas condições (DO, 1998). 
 
2.3.3 Propriedades do adsorvato 
 
Quanto às propriedades do adsorvato, deve-se considerar o tamanho da molécula 
no transporte intrapartícula, sua polaridade em comparação à polaridade do adsorvente e 
do solvente (com qual terá mais afinidade), e sua solubilidade, pois quanto mais insolúvel, 
melhor é adsorvido (DOMINGUES, 2005). 
 
2.3.4 Influência da temperatura 
 
O aumento da temperatura, por sua vez, diminui a viscosidade da solução, 
aumentando a taxa de difusão das partículas de adsorvato da superfície para os poros 
internos do adsorvente, além de alterar a capacidade de equilíbrio do adsorvente para um 
adsorvato em particular (DOGAN, 2006). 
 
24 
2.3.5 Influência do pH 
 
A influência do pH do meio é relacionado com a carga superficial do adsorvente. 
As partículas do sólido, em soluções aquosas, desenvolvem uma carga superficial através 
de reações superficiais ácido-base. O número de prótons H
+
 e grupos hidroxila OH
-
 na 
superfície do adsorvente são importantes e determinantes para as propriedades 
superficiais. A superfície se torna positivamente carregada pela reação com prótons da 
solução em condições ácidas e negativamente carregada pela perda de prótons à solução 
em condições alcalinas (CEROVIC, 2007). 
Segundo Nascimento (2014, p. 18), “um índice conveniente da tendência de uma 
superfície se tornar positiva ou negativamente carregada em função do pH, é o valor do 
mesmo requerido para que a carga líquida do adsorvente seja nula”. O pH do meio em 
que o sólido apresenta carga superficial nula é denominado ponto de carga zero (PZC – 
point of zero charge), pHPZC. Se o pH está acima do ponto de carga zero, a superfície do 
sólido tem carga negativa e adsorve predominantemente cátions, enquanto abaixo do 
ponto de carga zero, a superfície tem carga positiva e retém predominantemente ânions 
(APPEL, 2003). Adsorvato e adsorvente com cargas iguais prejudicam a adsorção pela 
repulsão eletrostática. 
 
2.3.6 Efeito da força iônica 
 
 A fim de satisfazer o requerimento de eletroneutralidade do sistema, a carga 
superficial do sólido é satisfeita pela adsorção de íons de carga oposta e pela exclusão de 
íons de mesma carga. Logo, nos estudos de adsorção, deve-se considerar a 
complexidade da composição de cargas do efluente a ser tratado, tendo em vista que tal 
fator é uma fonte de importância na variância da distribuição de cargas na superfície do 
sólido (ZELAZNY; HE; VANWORMHOUDT, 1996). 
 Segundo Skoog (2009, p. 252), “a posição da maioria dos equilíbrios químicos 
depende da concentração do eletrólito no meio, mesmo quando o eletrólito adicionado 
não contém um íon comum em relação àqueles envolvidos no equilíbrio”. Tal efeito se 
deve às atrações eletrostáticas entre os íons de eletrólito e os participantes iônicos da 
reação (SKOOG, 2009). A força iônica é definida como: 
! = 12 (['])!
" + [+])#" + [,])$" +⋯) 
25 
 Em que [A], [B], [C], ... são as concentrações molares de espécie de íons A, B, C... 
e ZA, ZB, ZC, ... são suas cargas. 
Para íons de eletrólito forte de carga simples, a força iônica é idêntica à 
concentração molar. O efeito do eletrólito é independente dos tipos de íons em soluções 
com força iônica menor ou igual a 0,1 mol L
-1
. Na solução, os íons envolvidos no equilíbrio 
atraem os íons de carga oposta do eletrólito, criando uma região de carga oposta em 
torno de cada íon em particular. Forma-se, então, uma atmosfera iônica positiva em torno 
dos ânions e uma atmosfera iônica negativa em torno dos cátions. A atmosfera iônica faz 
com que os cátions pareçam menos positivos e os ânions pareçam menos negativos, 
diminuindo a atração entre os íons e aumentando a solubilidade (SKOOG, 2009; HARRIS, 
2007). 
 Assim, espera-se que a adsorção seja afetada negativamente em valores maiores 
de força iônica, devido à diminuição da atração entre as cargas dos íons do adsorvato de 
interesse e as cargas superficiais do adsorvente, além da competição entre os íons da 
espécie de interesse e os íons componentes do sal nos sítios de adsorção da superfície 
do sólido (PIERANGELI et al., 2001). 
 
2.3.7 Cinética de Adsorção 
 
A cinética de adsorção se baseia na taxa de transferência de componentes do 
líquido para o interior das partículas sólidas, em relação ao tempo. Os processos pelos 
quais a cinética pode ocorrer envolvem algumas etapas como: 1) transferência de 
moléculas do líquido para a superfície externa por intermédio do fluído que envolve a 
partícula; 2) difusão de moléculas para o interior dos poros (etapa determinante); e 3) 
difusão de moléculas pela superfície do interior dos poros. A transferência das moléculas 
para superfície externa pode ser afetada pela concentração do soluto e pela agitação, e a 
difusão intrapartícula depende da relação entre o tamanho da molécula de adsorvato e o 
tamanho dos poros do adsorvente, podendo ser nos macroporos e nos microporos 
(NASCIMENTO, 2014). 
A seletividade cinética da adsorção pode ser medida pela razão das difusividades 
intrapartícula dos componentes em questão. As diferenças nas taxas de difusão entre 
moléculas de massa molecular comparável fornecem uma separação útil quando a 
difusão é dificultada por efeitos estéricos. Isso requer que o diâmetro do microporo seja 
comparável com as dimensões das moléculas difusas. A separação em microporo 
26 
molecular, que depende da completa exclusão da molécula maior dos microporos, pode 
ser considerada como o extremo limite da separação cinética (RUTHVEN, 1984). 
Os modelos cinéticos mais utilizados para examinar os mecanismos de adsorção 
são os de pseudoprimeira ordem e pseudossegunda ordem, podendo também ser 
empregado o modelo de difusão intrapartícula (ROCHA et al., 2012). 
O modelo de pseudoprimeira ordem é dado pela equação de Lagergren: 
ln(1% − 1&) = ln 1% − 3'4 
em que k1 é a constante da taxa de adsorção de pseudoprimeira ordem (min-1), e qe e qt 
são as quantidades adsorvidas por grama de adsorvente no equilíbrio e no tempo t, 
respectivamente (mg g
-1
). O valor de k1	 pode ser determinado pelo gráfico ln(1% − 1&) 
versus t (ROCHA et al., 2012). 
O modelo de pseudossegunda ordem, em sua forma linear, é expresso por: 
4
1&
= 13"1%"
+ 11%
4 
em que qe	é a quantidade adsorvida no equilíbrio (mg g-1) e k2	é a constante da velocidade 
de equilíbrio de adsorção de pseudossegunda ordem (g mg
-1
 min
-1
) (HO e MCKAY, 1999). 
O valor de k2	pode ser determinado pelo gráfico (t/qt)	versus t. 
O parâmetro da taxa de difusão intrapartícula de Weber e Morris pode ser definido 
por: 
1 = 3(4),+ 
em que ki é a constante da taxa de difusão intrapartícula (mg g-1/min0,5) (HO e MCKAY, 
1999). O valor de ki	pode ser obtido da inclinação da curva do gráfico qt versus t0,5. Se o 
coeficiente linear da reta for igual a zero, a adsorção é controlada por difusão intraporo e, 
se for diferente de zero, a adsorção é controlada por difusão intrafilme, e sua espessura é 
igual o coeficiente linear em mg g
-1
 (NASCIMENTO, 2014). 
 
2.3.8 Equilíbrio de Adsorção 
 
 Em aspectos de equilíbrio de adsorção, parâmetros termodinâmicos podem ser 
avaliados a partir de isotermas de adsorção, que são fundamentais para compreensão 
dos mecanismos do processo. Os estudos termodinâmicos de adsorção permitem julgar a 
viabilidade do processo, enquanto os estudos de cinética encontram a forma mais 
eficiente de operar o processo (SOHN e KIM, 2004). 
A informação do equilíbrio de adsorção dos componentes do sistema é a parte 
27 
mais importante para entender o quanto esses componentes podem ser acomodados no 
sólido adsorvente (DO, 1998). O estado de equilíbrio da adsorção se refere ao estado em 
que a concentração de soluto na fase líquida permanece constante. Nesse estado, 
determina-sea capacidade de adsorção do adsorvente, que pode ser calculada aplicando 
equações de isotermas aos dados experimentais (NASCIMENTO, 2014). A isoterma de 
adsorção é a relação de equilíbrio entre a concentração na fase fluída e a concentração 
nas partículas de adsorvente, em uma dada temperatura. Alguns formatos típicos de 
isotermas são mostrados na Figura 3. 
 
Figura 3 – Formatos típicos de isotermas. 
 
Fonte: Adaptado de McCabe et al. (2005). 
 
O eixo das abscissas representa a concentração de soluto no equilíbrio (mg L
-1
) e 
o eixo das ordenadas representa a quantidade adsorvida por grama de adsorvente (mg g
-
1
). Na isoterma linear, a quantidade adsorvida é proporcional à concentração no fluído. 
Isotermas convexas para cima são favoráveis porque a concentração de adsorvato no 
sólido é relativamente alta comparada à baixa concentração no fluído. Na adsorção 
irreversível, a quantidade adsorvida é independente da concentração até valores muito 
28 
baixos. Uma isoterma côncava para cima é desfavorável porque a concentração de 
adsorvato na fase sólida é baixa e requer grandes quantidades de massa de material 
adsorvente na coluna. Quando uma isoterma é favorável, a transferência de adsorvato do 
sólido de volta à fase fluída tem características semelhantes às da adsorção de uma 
isoterma desfavorável (MCCABE, 2005). 
As equações de isotermas mais utilizadas são a de Langmuir e a de Freundlich. O 
mais simples modelo teórico para uma adsorção de monocamada é atribuído a Langmuir 
(RUTHVEN, 1984). As suposições básicas desse modelo são: 
1. As moléculas são adsorvidas em números fixos de sítios localizados bem 
definidos. 
2. Cada sítio pode adsorver uma única molécula. 
3. Todos os sítios são energeticamente equivalentes. 
4. Não há interação entre as moléculas adsorvidas nos sítios vizinhos. 
A isoterma de Langmuir é expressa pela equação: 
1% =
1,-.9/,%
1 + 9/,%
 
Que pode ser rearranjada para forma linear: 
1
1%
= 11,-.
+ 19/1,-.,%
 
Em que qe é a quantidade de soluto adsorvido por grama de adsorvente no 
equilíbrio (mg g
-1
); qmax é a capacidade máxima de adsorção (mg g-1); KL é a constante de 
interação adsorvato/adsorvente (L mg
-1
); e Ce é a concentração do adsorvato no equilíbrio 
(mg L
-1
) (NASCIMENTO, 2014). 
De acordo com a teoria de Langmuir, se as forças superficiais forem intensas, a 
taxa de dessorção é desprezível, de modo que a superfície fica completamente coberta 
por uma monocamada de moléculas. A camada é única, pois, assim que a superfície é 
coberta por uma camada de moléculas, suas forças superficiais saturam quimicamente. 
Por outro lado, nos sólidos em que as forças superficiais são fracas, apenas uma 
pequena fração da superfície fica coberta pela monocamada de moléculas adsorvidas, 
considerando que a permanência dessas moléculas na superfície é curta (LANGMUIR, 
1918). 
A isoterma de Freundlich é uma equação empírica e uma das mais utilizadas para 
descrever o equilíbrio de adsorção, principalmente por descrever a adsorção em uma 
ampla variedade de adsorventes, incluindo biossorvente (FEBRIANTO et al., 2009). A 
29 
equação de Freundlich assume a seguinte forma: 
1% = 90,%'/2 
E pode ser expressa pela forma logarítmica linearizada: 
log 1% = log90 +
1
< log ,% 
Em que qe é a quantidade de soluto adsorvido (mg g-1); Ce é a concentração de 
equilíbrio em solução (mg L
-1
); 1/n é a constante relacionada à heterogeneidade da 
superfície; e KF é a constante de capacidade de adsorção de Freundlich (mg1-(1/n) (g-1) L1/n) 
(NASCIMENTO, 2014). A isoterma de Freundlich se ajusta aos dados experimentais da 
maioria dos adsorventes estudados, incluindo os biossorventes mais heterogêneos 
(FEBRIANTO et al., 2009). 
 
2.4 BIOSSORVENTES 
 
O maior obstáculo para aplicação industrial de adsorventes convencionais é o alto 
preço. A biossorção, isto é, a adsorção na superfície de materiais de origem biológica, 
surgiu como alternativa econômica e eficiente para o tratamento de efluentes. Um 
biossorvente é considerado de baixo custo se tem alta disponibilidade, exige pouco ou 
nenhum tratamento prévio e seja um resíduo ou subproduto de outras indústrias (EL-
SAYED, 2014; LESMANA, 2009). 
Os biossorventes podem ser subdivididos em biomassa morta ou viva, resíduos 
agrícolas e resíduos sólidos industriais (figura 4). O uso de adsorventes de base agrícola 
remedia outra preocupação ambiental, uma vez que o grande volume de resíduos gerado 
pela agroindústria deve ter um meio de descarte adequado (EL-SAYED, 2014; LESMANA, 
2009). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
Figura 4 – Tipos de adsorventes. 
 
Fonte: El-Sayed (2014). 
 
2.4.1 Biomassa de resíduos agrícolas 
 
Biomassa é o material produzido pelo crescimento de microrganismos, plantas ou 
animais (NAGEL et al., 1992). A biomassa de resíduos agrícolas é geralmente descartada 
de forma inadequada, principalmente em países em desenvolvimento, onde a maior parte 
da biomassa residual é deixada no campo para se decompor naturalmente ou para ser 
queimada a céu aberto. Estima-se que a produção global anual de biomassa residual 
esteja na ordem de 140 gigatoneladas, o que representa um problema, visto que o 
descarte de biomassa pode causar impactos ambientais negativos (TRIPATHI et al., 
2019). 
Segundo o Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, em sua resolução Nº 
001/86, considera-se impacto ambiental qualquer alteração das propriedades físicas, 
químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou 
energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam: 
I - a saúde, a segurança e o bem-estar da população; 
II - as atividades sociais e econômicas; 
III - a biota; 
IV - as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente; 
V - a qualidade dos recursos ambientais. 
31 
Os impactos ambientais associados à geração de resíduos agrícolas provêm de 
termos quantitativos e da lenta degradação, além da geração de subprodutos tóxicos e 
cumulativos. Tem-se, assim, a adição excessiva de compostos orgânicos persistentes no 
solo, que podem gerar gases, saturar o solo e causar a eutrofização dos recursos 
hídricos. Ademais, os metais dos agroquímicos podem permanecer agregados nos 
resíduos, contribuindo com a contaminação (IPEA, 2012). 
 
Figura 5 – Cadeia de impactos provenientes da geração de resíduos agrícolas. 
 
Fonte: IPEA (2012). 
 
Esses problemas podem ser evitados, em virtude da complexidade química da 
biomassa vegetal, que pode ser utilizada como matéria-prima de diversos produtos, como 
energia, alimentos, produtos químicos e materiais. Os resíduos agrícolas são compostos 
principalmente por lignina e celulose, bem como hemicelulose, lipídios, proteínas, 
açúcares simples, amidos, água, hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, cetonas, 
carboxilatos, fenóis e éteres (LESMANA, 2009; SUD, 2008; VAZ, 2020). 
Dentre os resíduos utilizados em estudos de adsorção, estão: farelo e casca de 
arroz, farelo e casca de trigo, serragem, casca de árvores, casca de amendoim, casca de 
coco, casca de avelã, casca de noz, casca de semente de algodão, resíduos de folhas de 
chá, folhas de Cassia fistula, sabugo de milho, bagaço de cana, casca de laranja, casca 
de soja, talos de uva, jacinto d'água, polpa de beterraba sacarina, talos de girassol, grãos 
de café, noz arjuna, talos de algodão, e muitas outras diferentes cascas e folhas 
(LESMANA, 2009; SUD, 2008). 
 
32 
2.4.2 Pericarpo de grão de milho 
 
 O milho (Zea mays) é cultivado em todas as microrregiões do Brasil. O grão é 
empregado como alimento – como fubás, farinhas, canjicas e óleos, ração animal e para 
uso industrial e energético, sendo uma das culturas mais importantes mundialmente, do 
ponto de vista econômico e social (BARROS e ALVES, 2015; SOLOGUREN, 2015). 
 O grão se destaca por ser o mais produzido e o mais consumido do mundo. Sendo 
uma planta de origem tropical, o milhoprecisa de alta disponibilidade de água e calor para 
se desenvolver de forma satisfatória. Sua maior produção se dá na primeira safra, ou 
safra de verão. Assim, a tecnologia de cultivo consiste na planta ocupar o solo no verão e 
no restante do período anual, ocupa-lo com sementes de ciclo curto ou antecipar o cultivo 
da soja (BARROS e ALVES, 2015; FANCELLI, 2015). 
 De acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), em seu 4° 
Levantamento de Safra de 2022/23, a grande safra anual (safra de verão) se deu em uma 
área de plantio de 22.316,3 mil hectares, com produtividade de 5.624 kg por hectare, com 
produção total de 125.062,4 mil toneladas, com 90,1% semeado – o restante é semeado 
na safrinha, ou segunda safra (CONAB, 2023). 
 
Figura 6 – Componentes básicos do grão de milho. 
 
Fonte: Associação Brasileira das Indústrias do Milho (Abimilho). 
 
A composição do milho é aproximadamente 72% de amido, 9,5% proteínas, 9% 
fibras e 4% de óleo, sendo dividido em endosperma, gérmen e pericarpo. Após a colheita, 
o milho passa por pré-limpeza, secagem e limpeza, para então ser transportado à 
indústria. Na indústria, conforme mostra a Figura 7, os grãos passam por processos de 
moagem: a moagem seca, em que se separam os três componentes principais do grão, e 
33 
a moagem úmida, em que o grão também é macerado após a separação dos 
componentes (REGITANO-D’ARCE; SPOTO; CASTELLUCCI, 2015). 
 
Figura 7 – Produtos derivados da moagem do milho. 
 
Fonte: REGITANO-D’ARCE et al. (2015). 
 
 O pericarpo de milho é um resíduo industrial da produção de amido de milho. No 
processo de moagem úmida, 10% de todo peso do milho acaba no pericarpo como um 
subproduto (OSBORN e CHEN, 1984). A composição do pericarpo de milho está 
apresentada na tabela 2, com os valores expressos em média ± desvio padrão, para < =
2. 
Tabela 2 – Composição química do pericarpo de milho doce. 
Componentes wt% (em relação ao resíduo seco) 
Proteínas 5,0 ± 0,4 
Lipídios 4,9 ± 0,3 
Cinzas 1,1 ± 0,1 
Celulose 13,5 ± 0,9 
Hemicelulose 73,6 ± 0,4 
Ácido Urônico 7,7 ± 0,1 
?-Glucan 3,2 ± 0,1 
Pectina 8,7 ± 1,5 
Amido 3,5 ± 0,1 
Composição relativa de monossacarídeos 
Xilose 40,0 ± 0,3 
Glicose 28,6 ± 0,8 
Galactose 5,4 ± 0,7 
Arabinose 26,1 ± 0,2 
Fonte: YOSHIDA et al. (2012). 
 
O pericarpo é formado por diferentes camadas heterogêneas e células. O epicarpo 
é a camada mais externa de células, as quais possuem paredes celulares relativamente 
34 
espessas, são alongadas, contêm várias depressões e são caracterizadas por seu arranjo 
interligado. A parede celular consiste em uma rede de microfibrilas de celulose incluída 
em uma matriz de polissacarídeos, proteínas e outros polímeros produzidos pela célula. A 
matriz de polissacarídeos e as microfibrilas de celulose unem-se em uma forte rede de 
uma mistura de ligações covalentes e não covalentes. A parede atua como uma barreira 
de difusão, limitando o tamanho e os tipos de molécula que podem alcançar a membrana 
plasmática, tanto por efeitos de peneiramento como por interações iônicas e hidrofóbicas. 
Externamente, o epicarpo é coberto pela cutícula, uma camada hidrofóbica complexa 
integrada às paredes celulares mais externas (KHALIL e KRAMER, 1971; TAIZ et al., 
2017). 
 
2.4.3 Celulose 
 
 A celulose é um carboidrato polimérico gerado pela repetição da β-D-
glucopyranose, que é covalentemente ligada por funções acetal entre a hidroxila 
equatorial do carbono 4 e o carbono 1, na forma em que é biogeneticamente formada. 
Tem-se a celulose como um polímero extenso de cadeia linear com um vasto número de 
grupos hidroxila: três por unidade de anidroglucose (SILVA et al.; POLETTO, 2015). 
 A reatividade da celulose é devida aos grupos hidroxila, principalmente à do 
carbono 6 e, depois, às do carbono 2 e 3, respectivamente. As hidroxilas livres na 
superfície dos sólidos celulósicos permitem a modificação dessas superfícies, conferindo 
novas propriedades ou intensificando as existentes (SILVA et al.; POLETTO, 2015). 
 As ligações de hidrogênio da celulose podem ser modificadas por algumas 
transformações físicas e/ou químicas para várias aplicações. O tratamento em NaOH, por 
exemplo, em concentração específica (aproximadamente 2,5 mol L
-1
), causa a 
transformação da celulose I em celulose II. Além disso, no estudo do pesquisador Oudiani 
(2011) sobre a transição da celulose I para celulose II das fibras da Agave americana, o 
tratamento com NaOH, principalmente na concentração de 10%, removeu materiais 
amorfos da superfície da fibra (OUDIANI, 2011). 
 
2.5 PLANEJAMENTO FATORIAL 
 
 A princípio, um sistema atua como uma função desconhecida que opera sobre 
fatores e produz as respostas observáveis. A experimentação pretende obter uma boa 
35 
aproximação dessa função para que, a partir de seu conhecimento, o sistema seja 
operado da forma mais satisfatória possível. Primeiramente, devem-se selecionar os 
fatores – ou seja, as variáveis que se deseja controlar, e respostas de interesse. As 
respostas podem ou não ser afetadas pela manipulação dos fatores. Os fatores podem 
ser quantitativos, como valores de temperatura e pressão, ou podem ser qualitativos, 
como duas máquinas diferentes (BARROS NETO et al., 2001). 
 Para estudar o efeito de um fator sobre uma resposta experimental, é preciso variar 
seu nível para que a variação da resposta seja observável, sendo a forma mais simples 
de executar essa ideia o estudo dos fatores em dois níveis. Assim, para x fatores, são 
feitos 2
x
 ensaios. Logo, especificam-se os níveis em que os fatores serão estudados e, 
então, para um planejamento fatorial completo, efetuam-se todas as combinações 
possíveis entre os níveis dos fatores, sendo cada combinação um ensaio experimental 
(BARROS NETO et al., 2001). Por exemplo, para um planejamento fatorial com 4 fatores, 
estudados em 2 níveis, são feitos 16 ensaios – um planejamento fatorial 2
4
. 
 
Tabela 3 – Modelo de planejamento fatorial com 4 fatores em 2 níveis. 
Fatores Níveis 
1 - + 
2 - + 
3 - + 
4 - + 
Ensaio 1 2 3 4 
1 - - - - 
2 + - - - 
3 - + - - 
4 + + - - 
5 - - + - 
6 + - + - 
7 - + + - 
8 + + + - 
9 - - - + 
10 + - - + 
11 - + - + 
12 + + - + 
13 - - + + 
14 + - + + 
15 - + + + 
16 + + + + 
 
 Frequentemente, ajusta-se um modelo de superfície de resposta ao planejamento 
fatorial 2
x
 para gerar as estimativas de efeito dos fatores. A aplicação mais extensiva da 
metodologia de superfície de resposta é em situações onde diversas variáveis de entrada 
36 
influenciam potencialmente medidas de desempenho do processo. Essas medidas de 
desempenho são chamadas de respostas. Graficamente, para cada valor de variável, há 
um valor de resposta correspondente, e essas respostas são observáveis como uma 
superfície disposta acima do plano das variáveis – a perspectiva gráfica que levou ao 
termo superfície de resposta (MYERS; MONTGOMERY; ANDERSON-COOK, 2016). 
 
Figura 8 – Modelo de superfície de resposta com interação de variáveis. 
 
Fonte: Myers; Montgomery; Anderson-Cook, 2016. 
 
 Enquanto uma superfície de resposta é útil para observar o efeito das variáveis nas 
respostas, um diagrama de Pareto é útil para elencar as variáveis de acordo com suas 
ordens de importância. O diagrama de Pareto é um gráfico de barras que indica os 
parâmetros de importância em um processo e, portanto, que merecem atenção. É um 
instrumento para saber em quais fatores devem-se focar esforços para a melhoria do 
processo. Os parâmetros são ordenados em ordem decrescente de frequência de 
ocorrência, de forma que se é possível priorizar os de maior importância. O diagrama de 
Pareto foi desenvolvido por Joseph Juran a partir dos estudos do economista Vilfredo 
Pareto. Os estudos estabeleciam que a maior quantidade dos defeitos de um processo se 
refere a poucas causas, e os problemas de qualidade podem ser divididos em vitais e 
triviais. Assim, o gráfico permiteidentificar os problemas de maior relevância e dedicar 
mais esforços para corrigi-los, a fim de melhorar a qualidade do processo (ISHIKAWA, 
1976; SELEME e STADLER, 2012). 
 
 
 
37 
3 METODOLOGIA 
 
3.1 PREPARO DO BIOSSORVENTE 
 
 O biossorvente utilizado foi o pericarpo de grão de milho, um resíduo agroindustrial, 
fornecido pela Integrada de Andirá. A fim de remover as espécies hidrofóbicas da fibra, a 
película de milho foi aquecida submersa em solução de 500 mL de NaOH 0,1 mol L
-1
, a 
100 °C, durante 1 hora, em uma panela esmaltada. Após aquecimento, o material foi 
filtrado e lavado com água destilada até que o pH de lavagem ficasse próximo a 7. Em 
seguida, o biossorvente foi seco em mufla. 
 Imagens do material in natura e após o tratamento foram obtidas em um 
Microscópio Eletrônico de Varredura, marca LEO, modelo 440, equipado com energia 
dispersiva raio-X (EDX), modelo INCA 200 a 30 keV, na Central de Análises Químicas 
Instrumentais do Instituto de Química de São Carlos. As amostras foram fixadas em 
“stubs” com fita adesiva de carbono e, em seguida, revestidas com uma camada de ouro 
com espessura de 30 nm. Foram realizadas micrografias das amostras, juntamente com a 
análise elementar por espectroscopia de energia dispersiva. 
 Uma amostra do material tratado foi analisada por Espectroscopia no Infravermelho 
por Transformada de Fourier (FTIR). Os espectros gerados foram obtidos pelo 
espectrômetro da marca Bruker, modelo Vertex 70, com a resolução espectral de 4 cm
-1
 e 
16 varreduras para a obtenção dos espectros contemplados nas faixas de 400 a 4000 cm
-
1
 de comprimento. O estudo de FTIR foi realizado na Central de Análises Químicas 
Instrumentais do Instituto de Química de São Carlos e os resultados foram plotados em 
gráficos pelo software OriginPro da versão 8.0 e ano de 2007. 
 
3.2 DETERMINAÇÃO DO PONTO DE CARGA ZERO (pHPCZ) 
 
Para determinação do Ponto de Carga Zero do biossorvente, utilizou-se do método 
dos onze pontos (PARK e REGALBUTO, 1995). Prepararam-se amostras contendo 0,050 
g do material e 100 mL de água destilada, ajustadas em pH 2,00, 3,00, 4,00, 5,00, 6,00, 
7,00, 8,00, 9,00, 10,00, 11,00 e 12,00, com soluções de ácido clorídrico e hidróxido de 
sódio. As medições de pH foram feitas com pHmetro, calibrado com soluções-tampão de 
pH 4,00 e 7,00. As amostras foram agitadas a 180 rpm, na temperatura de 25 ºC, durante 
24 horas em uma incubadora. Posteriormente, fez-se medição do pH final de cada amos-
38 
tra para gerar um gráfico de pH inicial versus pH final, a fim de identificar o ponto em que 
o pH final foi constante – o pHPCZ. 
 
Figura 9 – Procedimentos para determinação do Ponto de Carga Zero. 
 
 
3.3 CURVA DE CALIBRAÇÃO 
 
 A relação da leitura de absorbância com a concentração de corante em solução 
nos ensaios de adsorção foi determinada através de calibração externa no 
espectrofotômetro UV-Vis. Prepararam-se cinco soluções de azul de metileno nas 
concentrações 1,098.10
-5 
mol L
-1
, 5,49.10
-6
 mol L
-1
, 3,66.10
-6
 mol L
-1
, 2,745.10
-6
 mol L
-1
 e 
2,196.10
-6
 mol L
-1
. As absorbâncias das soluções foram lidas no comprimento de onda de 
665 nm. Relacionando as concentrações com seus respectivos valores de absorbância, a 
partir da equação da reta, calcularam-se as concentrações finais de corante em solução 
nos ensaios após o processo de adsorção. 
 
3.4 MELHORES CONDIÇÕES DE ADSORÇÃO 
 
Os ensaios para determinar as melhores condições ao processo de adsorção fo-
ram realizados seguindo um planejamento fatorial 2
4 
cujos fatores eram a massa do mate-
rial adsorvente, o pH, a temperatura e a concentração de cloreto de sódio na solução. Os 
valores utilizados para cada fator estão descritos na tabela 4. 
 
 
 
 
39 
Tabela 4 – Planejamento Fatorial 2
4
 
Fatores - + 
1 Massa (g) 0,050 0,100 
2 pH 3,00 10,00 
3 Temperatura (°C) 25 50 
4 [NaCl] 0,0 0,1 
Ensaio 1 2 3 4 
1 - - - - 
2 + - - - 
3 - + - - 
4 + + - - 
5 - - + - 
6 + - + - 
7 - + + - 
8 + + + - 
9 - - - + 
10 + - - + 
11 - + - + 
12 + + - + 
13 - - + + 
14 + - + + 
15 - + + + 
16 + + + + 
 
 As amostras foram preparadas em Erlenmeyers de 250 mL, em duplicata, onde se 
pipetaram 50 mL de solução de corante azul de metileno 1,098.10
-5 
mol L
-1
 e ajustaram-se 
as condições de cada ensaio de acordo com o planejamento, da tabela 3. Por exemplo, 
no ensaio 1 as condições de adsorção foram 0,050 g do material, pH 3,00, temperatura de 
25 ºC e 0,0 M de NaCl. Após a agitação de 180 rpm por 2 horas, retirou-se uma alíquota 
de cada amostra para leitura da absorbância. Os procedimentos dos ensaios são 
exemplificados na figura 10. 
 
Figura 10 – Procedimentos dos ensaios do planejamento fatorial 2
4
. 
 
 
A partir da equação da reta da curva de calibração, obteve-se a concentração final 
de corante em cada amostra e calculou-se a capacidade adsortiva – mg de corante 
40 
adsorvido por grama de adsorvente, obtida em cada ensaio. 
 
3.5 CINÉTICA DE ADSORÇÃO 
 
 Os dados cinéticos de adsorção foram obtidos em ensaios em que cada amostra 
continha 0,05 g de material adsorvente, 50 mL de solução de corante azul de metileno 
1,098.10
-5 
mol L
-1
 e pH ajustado em 10,00. As amostras foram agitadas durante 0,5, 1, 2, 
4, 8, 16 e 30 minutos, em duplicatas. Após cada tempo, fazia-se leitura da absorbância 
das soluções no espectrofotômetro UV/Vis, no comprimento de onda de 665 nm. Os 
dados do experimento foram ajustados ao modelo de pseudoprimeira ordem e 
pseudossegunda ordem. 
 
3.6 EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO 
 
Para os estudos termodinâmicos de adsorção, prepararam-se amostras com 0,025 
g de biossorvente e 50 mL de solução de azul de metileno nas concentrações 1,098.10
-5
 
mol L
-1
, 2,5.10
-5
 mol L
-1
, 5,0.10
-5
 mol L
-1
, 7,5.10
-5
 mol L
-1
 e 1,0.10
-4
 mol L
-1
. As amostras 
foram ajustadas em pH 10,00 e agitadas a 180 rpm durante 2 horas. Posteriormente, fez-
se leitura da absorbância das soluções e a partir dos cálculos de concentração inicial e 
final, os dados foram ajustados aos modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
4.1 PREPARO DO BIOSSORVENTE 
 
 As células da camada mais externa que compõe o pericarpo possuem parede 
celular espessa com arranjo interligado, constituída por microfibrilas de celulose. Essa 
camada é externamente coberta pela cutícula, uma camada hidrofóbica complexa. O 
aquecimento do pericarpo de milho submerso em solução de hidróxido de sódio 0,1 mol L
-
1
 removeu efetivamente a camada de componentes hidrofóbicos do material. A remoção 
desses componentes desobstruiu a película, permitindo a formação de poros, como expõe 
as análises obtidas com microscopia eletrônica de varredura (Figura 11). 
 
Figura 11 – Micrografia da superfície do pericarpo de grão de milho gerada por 
Microscopia Eletrônica de Varredura: (a) Antes do tratamento com NaOH, (b) Após o 
tratamento com NaOH. 
 
 
 A porosidade do material é favorável ao processo de adsorção, dado que se 
aumenta a interação das partículas de adsorvato com a superfície do material. Nas 
irregularidades da superfície porosa, há maior contato do adsorvato com os vários átomos 
circundantes em comparação ao que se teria em uma superfície uniforme. Assim, a 
capacidade de aprisionamento das partículas se torna maior devido às forças de 
interação, além da capacidade de acomodar mais partículas, considerando efeitos 
estéricos. 
 Através da análise de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de 
Fourier (FTIR), foi possível identificar os grupos funcionais presentes no material 
(a) (b) 
42 
biossorvente após seu tratamento (Figura 12). 
 
Figura 12 – Análise de FTIR do pericarpo de grão de milho. 
 
 
A banda larga a 3338,66 cm
-1
 é atribuída ao estiramento dos grupos hidroxila (O–
H). A banda a 2925,9 cm
-1
 corresponde aoestiramento do grupo C–H. O sinal a 1018,38 
cm
-1
 deve-se à vibração do esqueleto do anel de piranose C–O–C. As bandas a 1365,55 
e 1315,4 cm
-1
 são atribuídas à deformação de CH no plano e de CH2 fora do plano, 
respectivamente. A frequência observada a 1155,32 cm
-1
 pode ser relacionada ao 
estiramento assimétrico das ligações C–O–C (VAZ, 2016; POLETTO, 2011). As bandas 
identificadas relacionam-se à estrutura da celulose e da hemicelulose, componentes 
presentes em maior peso na estrutura do pericarpo de milho (tabela 2). A ausência de um 
pico de carboxila a aproximadamente 1735 cm
-1
 indica a remoção das proteínas e dos 
lipídios através do tratamento em solução básica. 
 
4.2 DETERMINAÇÃO DO PONTO DE CARGA ZERO 
 
 A partir do gráfico de pH inicial versus pH final é possível observar a região de 
resposta de pH que apresentou constância – isto é, o pH do ponto de carga zero do 
biossorvente, sendo aproximadamente 7,00. 
 
 
 
 
43 
Gráfico 1 – Curva do Ponto de Carga Zero do biossorvente. 
 
 
 Logo, em valores de pH acima de 7,00, o biossorvente apresenta carga superficial 
negativa e adsorve predominantemente cátions. Analogamente, em valores de pH abaixo 
de 7,00, o biossorvente apresenta carga superficial positiva e adsorve 
predominantemente ânions. Espera-se, então, que a adsorção efetiva do Azul de Metileno 
ocorra em pH acima de 7,00. 
 
4.3 MELHORES CONDIÇÕES DE ADSORÇÃO 
 
 A partir da curva de calibração, relacionaram-se os valores de absorbância com as 
concentrações finais das amostras após os ensaios de adsorção e foi possível calcular a 
capacidade adsortiva – miligrama de corante adsorvido por grama de adsorvente, obtida 
em cada ensaio, para determinar as condições mais favoráveis ao processo de adsorção 
(tabela 5). 
 
 
 
 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12 14
pH
 F
in
al
pH Inicial
44 
Tabela 5 – Capacidades adsortivas obtidas no planejamento fatorial 2
4
. 
 
Como exposto na tabela 5, a melhor capacidade adsortiva foi obtida nas condições: 
0,05 g de biossorvente, pH 10,00, temperatura de 50 °C e sem adição de cloreto de sódio 
na solução. O diagrama de Pareto (Figura 13), em um intervalo de confiança de 95%, 
mostra que todas as variáveis utilizadas no planejamento são significativas para o 
processo de adsorção, exceto a concentração de cloreto de sódio em solução. 
 
Figura 13 – Diagrama de Pareto.
 
Pareto Chart of Standardized Ef f ects; Variable: qe
4 f actors at two lev els; MS Residual=,053312
DV: qe
,5440242
-,827277
-1,41428
2,28877
2,303785
-2,40192
2,712776
-2,86522
3,189671
-3,23548
-3,61514
7,676159
9,537011
-10,1651
p=,05
Standardized Ef f ect Estimate (Absolute Value)
[NaCl]
pHxT ºC
Massa (g)xpH
pHx[NaCl]
Massa (g)xT ºCx[NaCl]
pHxTºCx[NaCl]
Massa (g) x TºC
T ºC
Massa (g)xpHx[NaCl]
Massa (g)xpHxTºC
TºCx[NaCl]
Massa (g)x[NaCl]
pH
Massa (g)
,5440242
-,827277
-1,41428
2,28877
2,303785
-2,40192
2,712776
-2,86522
3,189671
-3,23548
-3,61514
7,676159
Fatores - + 
1 Massa (g) 0,050 0,100 
2 pH 3,00 10,00 
3 Temperatura (°C) 25 50 
4 [NaCl] 0,0 0,1 
Ensaio 1 2 3 4 qe Média 
1 - - - - 2,798 2,729 2,764 
2 + - - - 1,460 1,550 1,505 
3 - + - - 3,484 3,500 3,492 
4 + + - - 1,716 1,718 1,717 
5 - - + - 2,534 2,540 2,537 
6 + - + - 1,588 1,602 1,595 
7 - + + - 3,772 3,783 3,778 
8 + + + - 1,892 1,901 1,896 
9 - - - + 2,703 2,660 2,682 
10 + - - + 1,496 1,501 1,498 
11 - + - + 3,417 3,327 3,372 
12 + + - + 3,301 3,320 3,310 
13 - - + + 1,576 1,587 1,582 
14 + - + + 1,910 2,206 2,058 
15 - + + + 2,619 2,551 2,585 
16 + + + + 2,653 3,040 2,846 
45 
O diagrama expõe os parâmetros de maior relevância para o processo de 
adsorção. Logo, quanto menor a massa de biossorvente e maior o pH, mais efetivo o 
processo de adsorção, sendo esses os fatores mais importantes no processo. A interação 
entre massa e concentração de cloreto de sódio afeta o processo desde que os íons do 
sal e os íons do corante competem os sítios de adsorção da superfície do biossorvente. 
Dentre as interações entre os fatores, as que não se apresentaram como de importância 
ao processo foram as interações entre massa e pH e entre pH e temperatura. A 
dependência entre os fatores na capacidade adsortiva também está expressa na 
superfície de resposta (Figura 14). 
 
Figura 14 – Superfície de resposta para temperatura 50 °C fixa e sem adição de NaCl. 
 
 
A menor massa de biossorvente utilizada, associada às melhores condições, já 
possibilitou a remoção de 100% do corante da solução, não sendo necessária massa 
maior – sendo essa a explicação ao fato de a capacidade adsortiva ser menor para 0,1 g 
de material, ressaltando que seu cálculo se dá pela quantidade em miligramas de corante 
adsorvido por gramas de adsorvente. 
O pH, por sua vez, relaciona-se com a carga superficial do biossorvente. Acima do 
ponto de carga zero, que neste caso é 7,00, o material adquire carga superficial negativa 
e, analogamente, abaixo do ponto de carga zero, o material adquire carga superficial 
positiva. O corante azul de metileno é catiônico, ou seja, se apresenta na forma de cátion 
46 
em solução. Logo, a adsorção do azul de metileno é priorizada em pH acima de 7,00, 
tendo em vista que uma superfície negativa adsorve preferencialmente partículas 
positivas. 
A constante de velocidade da maioria das reações aumenta com a temperatura. 
Aumentando-se a energia cinética, aumenta-se também a fração de moléculas com 
energia suficiente para provocar a reação. Ainda, o aumento da temperatura diminui a 
viscosidade da solução, em razão da superação das forças intermoleculares com o 
aumento da energia cinética. Assim, facilita-se a difusão das partículas de adsorvato do 
líquido para os poros internos do adsorvente. 
A presença de cloreto de sódio em solução diminui a adsorção de partículas de 
corante tendo em vista que a presença de outros íons em solução compete os sítios de 
adsorção do biossorvente. Além disso, o efeito da força iônica é responsável pela 
diminuição da carga efetiva dos cátions de azul de metileno, devido à região de carga 
oposta formada em seu entorno pelos íons do sal. Consequentemente, diminui-se a 
atração entre os cátions do azul do metileno e a superfície do sólido adsorvente. 
 
4.4 CINÉTICA DE ADSORÇÃO 
 
Nos ensaios cinéticos de adsorção, os valores de capacidade adsortiva obtidos em 
cada tempo estão descritos na Tabela 6. 
 
Tabela 6 – Capacidade adsortiva no tempo t. 
Tempo (t – min) Capacidade Adsortiva (qe – mg g-1) 
0,5 0,1395 
1 0,8090 
2 1,621 
4 2,726 
8 3,353 
16 3,658 
30 3,644 
 
Expressando graficamente a capacidade adsortiva (mg g
-1
) em função do tempo 
(min), é possível identificar o tempo de equilíbrio de adsorção (Gráfico 2). 
 
 
 
47 
Gráfico 2 – Capacidade adsortiva (mg g
-1
) em função do tempo (min). 
 
Observa-se que, a partir de 8 minutos, a curva deixa de ter crescimento abrupto e 
passa a apresentar constância e, após 16 minutos, removeu-se 100% do corante da 
solução. Portanto, o biossorvente demonstrou cinética rápida e o efluente não precisa de 
muito tempo de residência. 
A fim de analisar os mecanismos cinéticos, os dados foram ajustados aos modelos 
cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudossegunda ordem, dos quais o modelo de 
pseudoprimeira ordem apresentou maior linearidade (Tabela 7), indicando que o processo 
é determinado por adsorção física (Gráfico 3). 
 
Tabela 7 – Ajuste de dados aos modelos cinéticos. 
Pseudoprimeira Ordem Pseudossegunda Ordem 
=2 = 0,9948 =2 = 0,8352 
ln(14 − 15) = −0,33224 + 1,3653 415
= 0,21354 + 1,3408 
 
 
 
 
 
 
 
-5,000E-01
0,000E+00
5,000E-01
1,000E+00
1,500E+00
2,000E+00
2,500E+00
3,000E+00
3,500E+00
4,000E+00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
C
a
p
a
c
id
a
d
e
 A
d
s
o
r
ti
v
a
 /
 (
m
g
 g
-1
)
Tempo / min
48 
Gráfico 3 – Ajuste dos dados experimentais ao modelo depseudoprimeira ordem. 
 
 
A constante da taxa de adsorção de pseudoprimeira ordem (3' = −0,3322) 
apresentou concordância com os valores experimentais, de acordo com os dados 
comparados na Tabela 8. 
 
Tabela 8 – Dados cinéticos experimentais e dados cinéticos calculados. 
Tempo (t – min) ln(14 − 15) – Experimental ln(14 − 15) – Calculado 
0,5 1,2539 1,1992 
1 1,0419 1,0331 
2 0,7044 0,7009 
4 -0,08629 0,0365 
8 -1,2359 -1,2923 
 
 
4.5 EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO 
 
A partir da leitura de absorbância das amostras, calculou-se a concentração de 
corante adsorvido por grama de biossorvente (mg g
-1
) e a concentração de corante na 
fase líquida (mg L
-1
), e gerou-se um gráfico da relação de concentração entre as duas 
fases (Gráfico 4). 
 
 
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5
ln
(
q
e
-
q
t)
Tempo / min
49 
Gráfico 4 – Isoterma de adsorção. 
 
 
Segundo McCabe et al. (2005), a isoterma convexa para cima é favorável à 
adsorção, porque a concentração no adsorvente é relativamente alta e a concentração na 
fase líquida é baixa. 
Os dados também foram aplicados nas isotermas lineares de Langmuir e 
Freundlich, das quais a mais ajustada aos dados experimentais foi a isoterma de 
Langmuir (Tabela 9). 
 
Tabela 9 – Ajuste dos dados às isotermas de Langmuir e Freundlich. 
Isoterma de Langmuir Isoterma de Freundlich 
=2 = 0,998 =2 = 0,9755 G4
14
= 0,0012G4 + 0,0017 ln 14 = 0,6639 ln G4 + 3,4307 
 
 
 
 
 
 
 
 -
 10,00
 20,00
 30,00
 40,00
 50,00
 60,00
 70,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
q
e
 /
 m
g
 g
-1
Ce / mg L-1
50 
Gráfico 5 – Isoterma de Langmuir. 
 
 
O ajuste ao modelo de Langmuir sugere que as moléculas são adsorvidas em sítios 
localizados, que só podem adsorver uma única molécula, e não há interação entre as 
moléculas de sítios vizinhos. Dessa forma, forma-se uma monocamada de moléculas e as 
forças superficiais do biossorvente saturam quimicamente (LANGMUIR, 1918). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
C
e
/q
e
Ce / mg L-1
51 
5 CONSIDERAÇÕES 
 
O tratamento prévio do pericarpo de milho removeu os componentes que 
obstruíam a superfície do material, possibilitando o aumento de porosidade e, 
consequentemente, sua eficiência como adsorvente. 
As melhores condições para a adsorção do corante azul de metileno foram a 
menor massa de biossorvente, o maior pH, temperatura de 50 °C e sem adição de cloreto 
de sódio à solução. 
A menor massa de biossorvente foi suficiente para remoção de 100% do corante 
da solução, associada às melhores condições. 
O pH básico é mais eficiente para a adsorção do azul de metileno devido à carga 
negativa que a superfície do biossorvente adquire acima de seu ponto de carga zero (pH 
7,00, neste caso), atraindo predominantemente cátions, como o azul de metileno. 
A difusão das moléculas de adsorvato foi intensificada pelo aumento da 
temperatura e seu efeito na diminuição da viscosidade da solução. 
A adição de cloreto de sódio à solução, por sua vez, foi desvantajosa ao processo 
em razão da competição entre íons pelos sítios de adsorção e da formação de regiões de 
carga oposta em torno dos cátions de azul de metileno, diminuindo sua atração com a 
superfície do biossorvente. 
O biossorvente apresentou cinética rápida, removendo 100% do corante em 16 
minutos. Os dados cinéticos ajustaram-se ao modelo de pseudoprimeira ordem, com um 
coeficiente de determinação igual a 0,9948 e concordância entre os valores calculados e 
os valores experimentais. 
O equilíbrio entre o corante na fase líquida e o corante adsorvido nos ensaios dos 
estudos de equilíbrio mostrou-se favorável ao processo de adsorção. A isoterma indicou 
uma concentração relativamente alta de adsorvato e uma concentração baixa na fase 
líquida, com uma capacidade adsortiva máxima de 57,5875 mg g
-1
. 
Os dados de equilíbrio ajustaram-se à isoterma de Langmuir, com um coeficiente 
de determinação igual a 0,998, sugerindo a formação de uma monocamada de moléculas 
adsorvidas na superfície do biossorvente, em que cada molécula ocupa um sítio 
localizado. 
O pericarpo de grão de milho, além de ter baixo custo, demonstrou eficiência na 
remoção do corante azul de metileno. 
 
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