Adsorção do corante amarelo crepúsculo (Sunset yelow ins 110) presente em efluente da indústria de refrigerante : estudo em batelada e coluna do leito fixo

Abstract

Resumo: A indústria de refrigerantes desperdiça correntes de água provenientes da lavagem de garrafas retornáveis e equipamentos, que somado ao descarte proveniente do processamento da bebida formam o efluente industrial. Os processos convencionais de tratamento biológico não são eficientes para a degradação de corantes recalcitrantes. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de adsorção do corante amarelo crepúsculo presente em efluente sintético e efluente real, proveniente de indústria de refrigerante, a partir de experimentos em batelada e coluna de leito fixo. O efluente utilizado neste trabalho foi coletado em uma indústria de refrigerantes da região de Curitiba, e contém o corante amarelo crepúsculo (INS 110), um azocorante. Foram feitos experimentos em batelada para a escolha do adsorvente e para avaliar o efeito do pH, a massa de adsorvente, a cinética e as isotermas de adsorção. Os ensaios em coluna de leito fixo foram feitos de modo a avaliar o efeito da vazão de alimentação e da altura do leito, fixando a concentração inicial em aproximandamente 10 mg L-1 e a temperatura em 25 °C. Realizou-se um estudo termodinâmico com os dados de equilíbrio a fim de determinar a natureza do processo. Os resultados mostraram que a adsorção do corante amarelo crepúsculo foi mais eficiente utilizando o carvão ativado de casca de coco, na quantidade de 300 mg. O pH da solução mostrou não ter influência no processo. O tempo de equilíbrio foi de cerca de 10 h. O processo de adsorção do corante seguiu um comportamento cinético de pseudo-segunda ordem (R2 > 0,98 e EMR < 5%) para baixas concentrações de corante em solução. O estudo de equilíbrio mostrou que com o aumento da temperatura de 25 °C para 55 °C, a adsorção do corante presente no efluente real foi semelhante ao da mistura sintética. A avaliação termodinâmica revelou que o processo de adsorção do corante amarelo crepúsculo pelo carvão ativado é exotérmico, espontâneo e favorável, confirmando os resultados obtidos pela constante da isoterma de Freundlich (n) e do fator de separação da isoterma de Langmuir (RL). O estudo em coluna de leito fixo mostrou que a melhor vazão de alimentação foi de 4,5 mL min-1, pois nesta o tempo de ruptura foi menor, ou seja, 95 % do corante presente no efluente é adsorvido num curto período de tempo, e o melhor ajuste dos dados foi obtido pelo modelo de Yan (R2 ? 0,98). Para os testes de altura do leito, os modelos de Thomas e Yoon-Nelson foram mais adequados aos dados experimentais. Na reprodução dos dados do efluente real na coluna de adsorção em leito fixo, verificou-se que o tempo de ruptura é menor no efluente sintético, assim como o tempo de saturação. Porém, quantidade total adsorvida por grama de adsorvente não variou significativamente. Desta maneira, os resultados obtidos no estudo de adsorção do corante amarelo crepúsculo com carvão ativado de casca de coco, em batelada e em coluna de leito fixo, presente em um efluente sintético prevê de maneira real e satisfatória o que acontece com a adsorção do corante amarelo crepúsculo presente em um efluente real, proveniente da indústria de refrigerante. Palavras-chave: adsorção, isotermas, curva de ruptura, termodinâmica, azocorantes.

Abstract:The soft drink industry waste streams from washing of returnable bottles and equipment, which added to discard from the beverage processing form the industrial effluent. The conventional biological treatment processes are not efficient for the degradation of recalcitrant dyes. The aim of this study was to evaluate the adsorption o sunset yellow dye present in real and synthetic effluent from the soft drink plant, from experiments in batch and fixed bed column. The effluent used in this study was collected in a soft drink industry in the region of Curitiba and contains a yellow sunset dye (INS 110) which is an azo dye. Batch experiments were conducted for the choice of adsorbent the, pH effect, dose of adsorbent, adsorption isotherms and kinetics. The tests in a fixed bed column were made to assess the effect of feed rate and the height of the bed, setting the initial concentration to about 10 mg L-1 and temperature 25 °C. A thermodynamic study of the equilibrium data were made to determine the nature of the process. The results showed that adsorption of yellow sunset was most efficient using activated carbon from coconut shell for 300 mg and the pH of the solution does not affect the process. The equilibrium time was about 10 h and the dye absorption process followed by a kinetic behavior of the pseudo-second order (R2 > 0,98 e EMR < 5%) at low concentrations of dye solution. The balance study showed that witch increasing temperature from 25 °C to 55 °C the adsorption of dye present in the real effluent was similar to that of the synthetic mixture. The thermodynamic assessment revealed that the adsorption process of dusk yellow sunset dye by activated carbon is exothermic, spontaneous and positive confirming the results obtained by the Freundlich isotherm constant (n) and the separation factor of the Langmuir isotherm (RL). the study in fixed bed column showed the best feed flow rate was 4,5 mL min-1 since this rupture time was shorter namely 95 % of the dye present in the wastewater is adsorbed in a short period of time and the best fit of the data was obtained by the model of Yan (R2 ? 0,98). For the testing the bed height the models of Thomas and Yoon-Nelson were suited to the experimental data. In reproduction of data in real effluent fixed bed adsorption column it was found that the breakthrough time is smaller in synthetic wastewater as well as the time of saturation. However, the total amount adsorbed per gram of adsorbent did not change significantly. Thus the results obtained in the study of adsorption of dusk sunset yellow dye with activated carbon from coconut shell batch and fixed bed column present in a synthetic wastewater provides real and satisfactory way what happens to the adsorption of the dye twilight. Keywords: adsorption, isotherms, breakthrough curve, thermodynamics, azo dyes.