Avaliação do potencial de adsorção de corantes por resíduos de algodão oriundos do beneficiamento têxtil

Abstract

A indústria têxtil configura-se como um dos segmentos mais antigos e dinâmicos da economia mundial, mas gera uma quantidade significativa de resíduos sólidos e águas residuais. O principal impacto ambiental está atrelado à geração de águas residuais contendo elevada concentração de corantes. Caso o efluente não seja tratado e descartado corretamente, a presença dessas espécies pode alterar os parâmetros físico-químicos das águas superficiais, contribuindo para o aumento da turbidez e reduzindo a incidência da radiação solar no ambiente aquático. Além dos efluentes líquidos, estima-se que 10% de todo o volume produzido na indústria acaba sendo destinado ao descarte de resíduos sólidos, como o resíduo de felpa originado da etapa de felpagem, que geralmente são dispostos em aterros sanitários ou incinerados. A reciclagem desses rejeitos enfrenta múltiplas restrições técnicas, econômicas e ambientais. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral estudar o potencial de adsorção de um adsorvente alternativo e de baixo custo, obtido a partir de resíduos sólidos de algodão gerados no processo de felpagem da indústria têxtil de dois diferentes tipos: algodão branco (AB) e algodão tingido de vermelho (AV) para a remoção de corantes de águas residuais, sendo estes o azul de metileno (AM) e alaranjado de metila (ALM). A fim de compreender as interações entre adsorventeadsorvato, foram realizadas caracterizações de AB e AV. A Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier por Refletância Total Atenuada (ATR-IR) resultou em bandas características do algodão, como grupos hidroxila e grupos característicos de polissacarídeos presentes na celulose. Valores de ponto de carga zero (pHPZC) indicam uma superfície de AB mais negativamente carregada do que AV e a caracterização textural via isoterma de adsorção ajustada ao modelo de BrunauerEmmett-Teller (BET) mostrou uma maior área superficial para AB em relação à AV. Testes de condutividade mostraram que há possibilidade de interação eletrostática na superfície de ambos, fator importante para a interação iônica com os corantes. Em relação à adsorção do AM, as amostras de AV removeram 100% do corante enquanto AV apresentou uma remoção de 98,4%. A remoção do ALM foi menos eficiente que a de AM, sendo os percentuais de remoção do corante de 95,6% a 96,2%. As isotermas de adsorção mostraram um ajuste para a isoterma de Freundlich na adsorção de AM pelo AB e na adsorção de ALM para AB e AV. A isoterma de Langmuir obteve um bom ajuste para a adsorção de AM por AB. Os resultados da capacidade máxima de adsorção (qmax) indicam que AB possui maior potencial adsortivo, alcançando 62,500 mg g-1 , enquanto AV apresentou qmax de 43,500 mg g-1 , resultados esperados e até superiores aos encontrados na literatura. Por fim, nota-se uma preferência do adsorvente pelo AM, uma vez que é catiônico e a superfície do material é parcialmente negativa em solução, corroborando com os resultados da caracterização do material.

The textile industry is one of the oldest and most dynamic sectors of the global economy, but it generates a significant amount of solid waste and wastewater. The main environmental impact is linked to the generation of wastewater containing high concentrations of dyes. If the effluent is not treated and disposed of properly, the presence of these substances can alter the physicochemical parameters of surface waters, contributing to increased turbidity and reducing the incidence of solar radiation in the aquatic environment. In addition to liquid effluents, it is estimated that 10% of the total volume produced by the industry ends up as solid waste, such as lint residue from the linting stage, which is generally disposed of in landfills or incinerated. The recycling of these wastes faces multiple technical, economic, and environmental constraints. In this context, the overall objective of this study is to investigate the adsorption potential of an alternative, low-cost adsorbent derived from solid cotton waste generated during the carding process in the textile industry, specifically two different types: white cotton (AB) and red-dyed cotton (AV), for the removal of dyes from wastewater, specifically methylene blue (AM) and methyl orange (ALM). To understand the adsorbentadsorbate interactions, characterizations of AB and AV were performed. Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-IR) revealed bands characteristic of cotton, such as hydroxyl groups and groups characteristic of polysaccharides present in cellulose. Point of zero charge (pHPZC) values indicate that the AB surface is more negatively charged than that of AV, and textural characterization via an adsorption isotherm fitted to the Brunauer-Emmett-Teller (BET) model showed a larger surface area for AB compared to AV. Conductivity tests showed that electrostatic interaction is possible on the surface of both materials, an important factor for ionic interaction with dyes. Regarding AM adsorption, the AV samples removed 100% of the dye, while AV achieved 98.4% removal. The removal of ALM was less efficient than that of AM, with dye removal percentages ranging from 95.6% to 96.2%. The adsorption isotherms showed a good fit to the Freundlich isotherm for AM adsorption by AB and for ALM adsorption by both AB and AV. The Langmuir isotherm provided a good fit for AM adsorption by AB. The results for maximum adsorption capacity (qmax) indicate that AB has greater adsorption potential, reaching 62.500 mg g⁻¹, while AV exhibited a qmax of 43.500 mg g⁻¹, results that were expected and even higher than those reported in the literature. The adsorbent shows a preference for AM, since it is cationic and the material’s surface is partially negative in solution, which is consistent with the results of the material characterization.