Interaction of Indigo Carmine Dye with Chitosan Evaluated by Adsorption and Thermochemical Data

Anjos, Fernanda Santos Carvalho dos; Vieira, Eunice F.S.; Cestari, Antonio R.

doi:10.1006/jcis.2002.8537

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“…Dentre as fontes de biopolímeros renováveis, a quitina destaca-se por ser facilmente obtida, não tóxica, biocompatível e biodegradável, porém, por apresentar o grupo amino acetilado, comporta-se com baixa capacidade de sorção 1,4,5 . Por isso mesmo, torna-se indispensável o tratamento químico para transformá-la na forma desacetilada, cujo grupo amino livre da quitosana possui capacidade em adsorver metais pesados 12-14 e corantes 15 . Neste particular, o azul de metileno, representado na Figura 2, é o menos utiliza-do para testar a capacidade adsorvente 16 .…”

Section: Aplicaçõesunclassified

O emprego de quitosana quimicamente modificada com anidrido succínico na adsorção de azul de metileno

Lima¹,

Ribeiro²,

Airoldi³

2006

Quím. Nova

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Recebido em 13/4/05; aceito em 29/8/05; publicado na web em 8/2/06 THE USE OF CHEMICALLY MODIFIED CHITOSAN WITH SUCCINIC ANHYDRIDE IN THE METHYLENE BLUE ADSORPTION. The adsorption capacity of α-chitosan and its modified form with succinic anhydride was compared with the traditional adsorbent active carbon by using the dye methylene blue, employed in the textile industry. The isotherms for both biopolymers were classified as SSA systems in the Giles model, more specifically in L class and subgroup 3. The dye concentration in the supernatant in the adsorption assay was determined through electronic spectroscopy. By calorimetric titration thermodynamic data of the interaction between methyene blue and the chemically modified chitosan at the solid/liquid interface were obtained. The enthalpy of the dye/chitosan interaction gave 2.47 ± 0.02 kJ mol -1 with an equilibrium constant of 7350 ± 10 and for the carbon/dye interaction this constant gave 5951 ± 8. The spontaneity of these adsorptions are reflected by the free Gibbs energies of -22.1 ± 0.4 and -21.5 ± 0.2 kJ mol -1 , respectively, found for these systems. This new adsorbent derived from a natural polysaccharide is as efficient as activated carbon. However 97% of the bonded dye can be eluted by sodium chloride solution, while this same operation elutes only 42% from carbon. Chitosan is efficient in dye removal with the additional advantage of being cheap, non-toxic, biocompatible and biodegradable.Keywords: chitosan; succinic anhydride; methylene blue. INTRODUÇÃOOs polissacarídeos denominados β(1→4)2-acetamida-2-desoxi-D-glicopiranose e β(1→4)2-amino-2-desoxi-D-glicopiranose são conhecidos pelas denominações quitina e quitosana, respectivamente. São biopolímeros interligados por ligações β-glicosídicas, sendo que em ambos os tipos de estruturas não há predominância de quaisquer espécies monoméricas. Assim, ambas as formas coexistem na natureza em uma estrutura polimérica, com grau parcial de desacetilação 1 , constituindo um copolímero. A quitina nativa possui em torno de 10% de grupos aminos livres 2 , enquanto que a forma desacetilada apresenta, em média, um teor desses grupos 1,2 não superior a 97%.Quanto à natureza estrutural desses materiais, tem-se conhecimento de que a quitina pode se apresentar sob as formas α, β e γ. Entretanto, a última é ainda pouco estudada, provavelmente por conter percentuais predominantes das formas α e β na sua constituição. Tanto a quitina natural como a quitosana apresentam alto grau de associação com proteínas, formando as glicoproteínas, com percentual que varia de 20 a 50% nos artrópodes 3 . A quitina faz parte da constituição da estrutura material e protetora dos insetos, animais marinhos e microrganismos celulares. Em processo laboratorial, a quitina é obtida a partir da abertura de anel do grupo exazolina de um derivado de açúcar ou por biossíntese, a partir da glicose em processo enzimático 3 . Um grande número de modificações químicas através de rotas homogênea e heterogênea pode ser realizado no anel glicopiranosídeo d...

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Section: Aplicaçõesunclassified

O emprego de quitosana quimicamente modificada com anidrido succínico na adsorção de azul de metileno

Lima¹,

Ribeiro²,

Airoldi³

2006

Quím. Nova

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“…[6][7][8][9][10][11][12][13][14][15] A maioria destes estudos está direcionada à remoção de corantes têxteis, sendo que a remoção de corantes alimentícios é raramente investigada. Estes estudos são baseados em isotermas, 1 termodinâmica, 8 cinética 15 e mecanismos, 7 mostrando que a adsorção de corantes pode ser estudada sob diferentes pontos de vista. Entretanto, existe um consenso entre os pesquisadores de adsorção de corantes que a primeira etapa para a investigação do processo de adsorção é a escolha do adsorvente.…”

Section: Introductionunclassified

“…5 Outro aspecto fundamental na adsorção de corantes é a determinação dos parâmetros termodinâ-micos do processo. 8 O comportamento termodinâmico de adsorção, geralmente, é mensurado através das mudanças da energia livre de Gibbs, entalpia e entropia, 2,7,8 sendo que estes parâmetros são raramente encontrados na literatura para a adsorção de corantes alimentícios.…”

Section: Introductionunclassified

Remoção dos corantes azul brilhante, amarelo crepúsculo e amarelo tartrazina de soluções aquosas utilizando carvão ativado, terra ativada, terra diatomácea, quitina e quitosana: estudos de equilíbrio e termodinâmica

et al. 2011

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Eng. Alfredo Huch, 475, 96201-900 Rio Grande -RS, BrasilRecebido em 5/11/10; aceito em 24/2/11; publicado na web em 5/5/11 REMOVAL OF ACID BLUE 9, FOOD YELLOW 3 AND FD&C YELLOW N° 5 DYES FROM AQUEOUS SOLUTIONS USING ACTIVATED CARBON, ACTIVATED EARTH, DIATOMACEOUS EARTH, CHITIN AND CHITOSAN: EQUILIBRIUM STUDIES AND THERMODYNAMIC. This work compared activated carbon, activated earth, diatomaceous earth, chitin and chitosan to removal acid blue 9, food yellow 3 and FD&C yellow n° 5 dyes from aqueous solutions with different pH values (2-10). In the best process condition for each dye, equilibrium studies were carried out at different temperatures (from 298 to 328 K) and Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin and Dubinin-Radushkevich models were fitted with experimental data. In addition, entropy change, Gibbs free energy change and enthalpy change were obtained in order to verify the thermodynamic adsorption behavior.Keywords: activated carbon; chitosan; enthalpy. INTRODUÇÃOMuitas indústrias, especialmente as têxteis e de alimentos, utilizam corantes e pigmentos para colorir seus produtos.1 Estima-se que são produzidas anualmente no mundo, entre 7 x 10 5 e 1 x 10 6 toneladas de corantes artificiais.2 Devido às baixas taxas de fixação ao longo do processamento, uma grande parcela destes corantes é descartada nos efluentes industriais.3 A remoção destes corantes de efluentes é ambientalmente importante, pois, são considerados altamente tóxi-cos para a vida aquática, afetando processos simbióticos, reduzindo a capacidade de reoxigenação da água, dificultando a passagem de luz solar e, consequentemente, reduzindo a atividade fotossintética. [1][2][3][4] Sabe-se que efluentes contendo corantes são muito difíceis de tratar, uma vez que estes são moléculas recalcitrantes, resistentes à digestão aeróbia e estáveis a agentes oxidantes. 4 Outra dificuldade é o tratamento de efluentes contendo baixas concentrações de moléculas de corantes. Neste caso, os métodos convencionais para remover corantes são economicamente desfavoráveis e/ou tecnicamente complicados. Assim, o processo de adsorção surge como alternativa para a remoção de corantes de efluentes.A adsorção usando adsorventes de baixo custo é, atualmente, reconhecida como um método efetivo e econômico para a descontaminação de água.5 Devido a isso, muitos estudos vêm sendo desenvolvidos usando o processo de adsorção para remover corantes de soluções aquosas utilizando adsorventes de baixo custo. 16 quitina e quitosana são biopolímeros renováveis, de baixo custo e suscetíveis a alterações químicas para aumentar sua capacidade de adsorção; 2-5,12 a terra ativada e a terra diatomácea destacam-se pelo seu baixo custo e alta área superficial específica. 9,10Após a escolha do adsorvente, a próxima etapa para elucidar o processo de adsorção é o estudo de equilíbrio. Os dados de equilíbrio são comumente conhecidos como isotermas de adsorção e descrevem como os corantes interagem com o material adsorvente, sendo críticos para a otimização do uso de adsorventes.5 Outro asp...

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“…32 Figure 4 shows the adsorption of TRF on chitosan with ionic strength control. In this isotherm, the adsorbed amount of TRF reached a plateau about 17 mg g -1 .…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Adsorption studies of trifluralin on chitosan and its voltammetric determination on a modified chitosan glassy carbon electrode

Melo¹,

Valentim²,

Goulart³

et al. 2008

J. Braz. Chem. Soc.

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Os estudos sobre adsorção do herbicida trifluralina (TRF) em quitosana foram realizados em batelada, usando temperaturas entre 298 e 313 K. Os resultados de adsorção ajustaram-se perfeitamente ao modelo de adsorção de Langmuir. O valor de entalpia obtido −10,2 ± 0,8 kJ mol -1 confirma que a interação TRF-quitosana é exotérmica e que o processo de adsorção é relativo à interação eletrostática entre o grupo amônio da quitosana e o dipolo negativo dos grupos substituintes de TRF, sendo dependente da força iônica. Estudos voltamétricos mostraram que TRF apresentou dois picos de redução em eletrodo de CV, ambos de natureza difusional e irreversível, referentes à redução dos grupos nitroaromáticos. A corrente do primeiro pico de redução intensificou-se no eletrodo de carbono vítreo modificado com quitosana, em comparação com o eletrodo não modificado. Isto foi atribuído à adsorção/acumulação de TRF em quitosana. A corrente de redução em voltametria de pulso diferencial foi proporcional à concentração de TRF na faixa de 2,49 × 10 −7 a 5,79 × 10 −6 mol L -1 , com limite de detecção de 7,45 × 10 -8 mol L -1 .The studies about adsorption of the herbicide trifluralin (TRF), on chitosan, were carried out by batch methods using temperatures from 298 up to 313 K. The adsorption results were well fitted to Langmuir adsorption model. The obtained enthalpic value of −10.2 ± 0.8 kJ mol -1 confirms that the TRF-chitosan interaction is exothermic and that the adsorption process is relative to electrostatic interaction between the ammonium group of chitosan and the negative dipole of the substituent groups of TRF, being dependent on ionic strength. Voltammetric studies showed that TRF exhibited two irreversible, diffusional reduction waves related to the reduction of the nitroaromatic groups. The current of the first reduction peak intensified on the chitosan-modified glassy carbon electrode in comparison with the unmodified one. This was attributed to the adsorption/accumulation of TRF on chitosan. The reduction current, using Differential Pulse Voltammetry, was proportional to the concentration of TRF in the range of 2.49 ×10 −7 to 5.79 ×10 −6 mol L -1 , with a detection limit of 7.45 × 10 -8 mol L -1 . Keywords: adsorption, trifluralin, electroanalytical, chitosan IntroductionWater pollution by pesticides from routine agricultural practices is a common and growing problem in the major agricultural areas of the world. Herbicide contamination of water systems has been of major concern in recent years. Trifluralin [2,6-dinitro-N,N-dipropyl-4-(trifluoromethyl) aniline, CAS 1582-09-8] is a dinitroaniline pre-emergence herbicide used for the control of broadleaf weeds in a wide variety of crops including cotton, brassica, soybeans and ornamentals, among others. 1 TRF is a relatively immobile herbicide in soils so there is little hazard for groundwater contamination, however it has a tendency to volatilize, 2 with vapor pressure 1.5 × 10 -2 Pa 3 and Henry Constant H = 16.8 Pa m 3 mol -1 at 25 o C, hence it can relatively easily enter ...

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Interaction of Indigo Carmine Dye with Chitosan Evaluated by Adsorption and Thermochemical Data

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O emprego de quitosana quimicamente modificada com anidrido succínico na adsorção de azul de metileno

O emprego de quitosana quimicamente modificada com anidrido succínico na adsorção de azul de metileno

Remoção dos corantes azul brilhante, amarelo crepúsculo e amarelo tartrazina de soluções aquosas utilizando carvão ativado, terra ativada, terra diatomácea, quitina e quitosana: estudos de equilíbrio e termodinâmica

Adsorption studies of trifluralin on chitosan and its voltammetric determination on a modified chitosan glassy carbon electrode

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