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Resumo

A celulose e o bagaço de cana-de-açúcar foram usados na preparação de novos materiais quelantes para a adsorção de metais pesados. Foram realizadas modificações físicas e químicas nesses biopolímeros com o objetivo de preparar materiais para adsorver metal pesado como o cromo. As modificações incluem a mercerização da celulose e do bagaço de cana-de-açúcar e o tratamento dos materiais não mercerizados e os mercerizados com anidrido succínico para a introdução de funções ácido carboxílico.Logo após essas funções ácidas foram modificadas com trietilenotetramina, um ligante polidentado,para o ancoramento de grupos amina nos materiais.Esses grupos foram quaternizados usando iodeto e metila para a obtenção de grupos amônio quaternários.Os efeitos da mercerização foram avaliados pelas técnicas de difração de raios-x, FTIR e TGA-DTA. Os materiais obtidos pelas modificações químicas foram caracterizados por FTIR, TGA-DTA e análise elementar de C, H e N. Os ganhos de massa e as concentrações de funções ácidas e básicas introduzidas foram calculados. A celulose e o bagaço de cana mercerizadossuccinilados apresentaram em relação à celulose e o bagaço de cana não mercerizados succinilados um aumento de 7,1 e 12,1% no ganho de massa e de 0,4 e 0,2 mmol/g na concentração de funções ácido carboxílico respectivamente. A celulose e o bagaço de cana mercerizadossuccinilados apresentaram em relação à celulose e o bagaço de cana não mercerizados succinilados um aumento de 7,1 e 12,1% no ganho de massa e de 0,4 e 0,2 mmol/g na concentração de funções ácido carboxílico respectivamente. Um dos materiais contendo grupos amina foi quaternizado visando a preparação de um material contendo grupos amônio quaternários capazes de realizar troca-aniônica. Os materiais quelantes obtidos foram usados em estudos de adsorção e suas capacidades máximas de adsorção foram avaliadas pelo modelo de Langmuir e comparadas. A celulose e o bagaço de cana mercerizados succinilados apresentaram em relação à celulose e o bagaço de cana não mercerizados succinilados um aumento na capacidade de adsorção de 32,6 e 83,3 mg/g de Pb², 16,3 e 43,6 mg/g de Cd²+ , 17,5 e zero mg/g de Cu ²+ respectivamente, o que comprova a eficiência da mercerização na preparação de materiais com maior poder de adsorção.

Palavras-chave:

celulose, bagaço de cana, mercerização, succinilação, modificação química,

anidrido succínico, trietilenotetramina, quaternização, iodeto de metila, adsorção, metais pesados e oxiânions.

Cromo (Cr) 

 

Na forma metálica, o cromo é branco, brilhante e duro , possui um ponto de fusão a 1903 ± 10oC, ponto de ebulição a 2672oC, sua densidade é igual a 7,19 g/cm3 (25oC). É o primeiro elemento do grupo 6 (VI B) da tabela periódica, seu número atômico é 24 com massa atômica é igual a 51,9961 u.m.a.  

 1.1 O Cromo (Cr) é um elemento químico que pode ser encontrado no solo, água e também no ar em pequenas quantidades. Como um metal de transição, o Cr pode ocorrer em vários estados de oxidação, de 0 a +6, sendo assim é um elemento muito difícil de preparar no estado altamente puro e possui um comportamento químico semelhante ao molibdênio e ao tungstênio .Em ambientes aquáticos, contudo, o Cr tem duas formas estáveis: cromo hexavalente  Cr(VI) e cromo trivalente Cr(III).  

Geralmente o Cr(VI) está associado à contaminação antropogênica (ações do homem) oriunda de processos da indústria química. O Cr(VI) é tóxico e cancerígeno. A toxicidade de Cr(VI) está associada com a formação de radicais livres durante o processo de redução que ocorre dentro das células . 

O Cr(VI) é o estado de oxidação termodinamicamente mais estável em águas com alta quantidade de O2 dissolvido, ocorrendo como anion cromato (CrO42-) em soluções aquosas neutras. 

O Cr(III) ocorre em ambientes redutores e é rapidamente hidrolisado, ocorrendo como Cr(OH)n-n+3 onde não é uma função do pH 

Em estudos ambientais, a diferenciação entre o Cr(VI) e o Cr(III) é muito importante devido ao potencial de toxicidez do estado hexavalente comparado ao estado trivalente, o qual é essencial para homens e animais para manter normal o metabolismo de carboidratos.  

Sabe-se que o Cr(VI) é aproximadamente 100-1000 vezes mais tóxico do que Cr(III). A máxima concentração de Cr permitida em águas de consumo humano, pela Organização Mundial de Saúde é de 50 µg L-1 (ALLOWAY, B.J.AYRES, D. C.) 

Lembrando que as diferenças de toxicidade das espécies de Cr e a possibilidade de interconversão entre Cr(III) e Cr(VI), dependendo das condições redox do ecossistema aquático,  

 

1.2 – INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE O CROMO 

O cromo foi descoberto por Nicolas-Louis Vauquelin em 1797 na Sibéria, o cromato de chumbo, PbCrO4, componente de um minério avermelhado, sugeriu-se o nome cromo (do grego, cromo = cor) para este novo elemento, devido à cor intensa de seus compostos.O cromo foi isolado em 1798 através da redução de CrO3 com carvão mineral, em altas temperaturas.  

No começo, os sais de cromo foram usados como pigmentos , o metal somente passou a ter importância industrial a partir do fim do século XIX. Atualmente, o cromo é essencial para o bem-estar econômico de todas as nações industrializadas; desempenha um papel chave na maior parte dos desenvolvimentos tecnológicos, pode-se afirmar que, sem ele não seria possível o desenvolvimento moderno de trens, automóveis, satélites e indústria espacial, indústria química, entre outros. 

O cromo é obtido tanto na forma de cromo metálico como na forma de uma Fe-Cr a partir da cromita (FeO.Cr2O3) usado na metalurgia. Uma de suas principais utilizações é na produção de ligas metálicas, e quando combinado com o ferro, dá ao aço propriedades de alta dureza, grande tenacidade e resistência ao ataque químico, sendo um dos principais constituintes do aço inoxidável. 

O Ni-Cr, uma liga de níquel e cromo, é muito usado como resistência em equipamentos elétricos. 

Outras utilizações importantes são: em revestimentos, devido à sua grande resistência a gentes corrosivos comuns (tem uma passividade próxima à da platina), sendo largamente usado como camada protetora eletro depositada sobre outros metais; na produção de materiais refratários e no curtimento de couro (curtumes); na obtenção de pigmentos, rubis sintéticos para laser, preservativos para madeira, fungicidas e outros.