Aplicação da casca de arroz como adsorvente para remoção de cromo hexavalente de soluções aquosas
Authors: Schwarstzhaupt Gamboa Vanessa , Allebrandt da Silva Ries Lúcia , Perin Gasparin Fabiano , Julio Kinast Éder , Valmir Benvenutti Edilson 
Published: December 2022

O presente estudo propõe o emprego da casca de arroz, sem (CA) e com pré-tratamento ácido (CAH+), como adsorvente de baixo custo na remoção de Cr(VI) em soluções aquosas. Caracterizações morfológicas, químicas e estruturais realizadas para ambos os adsorventes revelaram considerável grau de heterogeneidade superficial, tendência à amorficidade, baixa área superficial e presença de grupamentos característicos de sílica. Os ensaios de adsorção avaliaram a influência da dosagem de adsorvente, pH, concentração inicial de Cr(VI) e tempo de interação. Os parâmetros de adsorção otimizados foram: dosagem de adsorvente (5 g.L-1), pH (1,0), concentração inicial de cromo (5 mg.L-1) e tempo de interação (60 min).  Os dados experimentais se ajustaram melhor à isoterma de Freundlich e ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem, para ambos os adsorventes. Observou-se que ambos foram capazes de remover Cr(VI), entretanto, a CAH+ apresentou resultados superiores em todos os ensaios realizados. A capacidade de adsorção máxima de Cr(VI) encontrada para a casca de arroz sem pré-tratamento foi de 2,27 mg.g-1 e, para a casca de arroz com pré-tratamento, foi de 5,19 mg.g-1. Os resultados obtidos sugerem que a casca de arroz, sem e com pré-tratamento, pode ser empregada como adsorvente alternativo aos adsorventes convencionalmente empregados, sendo eficiente, acessível e de baixo custo para a remoção de Cr(VI) em soluções aquosas.

Palavras-chave: Casca de arroz; cromo hexavalente; adsorção; materiais lignocelulósicos.

Abstract

Application of rice husks as adsorbent for the removal of hexavalent chromium from aqueous solutions

The present study proposes the use of rice husks, without (CA) and with acidic pretreatment (CAH+), as a low-cost adsorbent for the removal of Cr(VI) in aqueous solutions. Morphological, chemical, and structural characterizations performed for both adsorbents revealed a considerable degree of surface heterogeneity, a tendency toward amorphousness, low surface area, and the presence of characteristic silica clusters. In the adsorption experiments the influence of adsorbent dosage, pH, initial Cr(VI) concentration and interaction time was investigated. The optimized adsorption parameters were: adsorbent dosage (5 g.L-1), pH (1.0), initial chromium concentration (5 mg.L-1) and interaction time (60 min). The experimental data better fitted the Freundlich isotherm and the pseudo-second order kinetic model for both adsorbents. It was found that both were able to remove Cr(VI), but CAH+ showed superior results in all tests performed. The maximum adsorption capacity of Cr(VI) was 2.27 mg.g-1 in rice husks without pretreatment and 5.19 mg.g-1 in rice husks with pretreatment. The obtained results indicate that rice husks, without and with pretreatment can be used as an alternative adsorbent, as they are efficient, accessible and cost-effective for the removal of Cr(VI) in aqueous solutions.

Keywords: Rice husk; hexavalent chromium; adsorption; lignocellulosic materials.

Resumen

Aplicación de cascarilla de arroz como adsorbente para la remoción de cromo hexavalente de soluciones acuosas

El presente estudio propone el uso de cascarilla de arroz, sin (CA) y con pretratamiento ácido (CAH+), como adsorbente de bajo costo para la remoción de Cr(VI) en soluciones acuosas. Las caracterizaciones morfológicas, químicas y estructurales realizadas para ambos adsorbentes revelaron un grado considerable de heterogeneidad superficial, tendencia a la amorfización, baja área superficial y presencia de agregados de sílice característicos. Los ensayos de adsorción evaluaron la influencia de la dosis de adsorbente, el pH, la concentración inicial de Cr(VI) y el tiempo de interacción. Los parámetros de adsorción optimizados fueron: dosis de adsorbente (5 g.L-1), pH (1.0), concentración inicial de cromo (5 mg.L-1) y tiempo de interacción (60 min). Los datos experimentales se ajustan mejor a la isoterma de Freundlich y al modelo cinético de pseudo segundo orden, para ambos adsorbentes. Se observó que ambos fueron capaces de remover Cr(VI), sin embargo, CAH+ mostró resultados superiores en todas las pruebas realizadas. La máxima capacidad de adsorción de Cr(VI) encontrada para cascarilla de arroz sin pretratamiento fue de 2,27 mg.g-1 y para cascarilla de arroz con pretratamiento fue de 5,19 mg.g-1. Los resultados obtenidos sugieren que la cascarilla de arroz, sin y con pretratamiento, puede ser utilizada como adsorbente alternativo a los adsorbentes convencionales, siendo eficiente, accesible y de bajo costo para la remoción de Cr(VI) en soluciones acuosas.

Palabras clave: Cáscara de arroz; cromo hexavalente; adsorción; materiales lignocelulósicos.