Adsorption of methylene blue dye by different methods of obtaining shrimp residue chitin

Iliane Muller Otto; Luiza Beatriz Gamboa Araújo Morselli; Dienifer Aline Braun Bunde; Simone Pieniz; Maurízio Silveira Quadro; Robson Andreazza

doi:10.5327/Z217694781170

Autores

Iliane Muller Otto Universidade Federal de Pelotas (UFPEL) - Brasil https://orcid.org/0000-0003-4244-0103
Luiza Beatriz Gamboa Araújo Morselli Universidade Federal de Pelotas (UFPEL) - Brasil https://orcid.org/0000-0003-4244-0103
Dienifer Aline Braun Bunde Universidade Federal de Pelotas (UFPEL) - Brasil https://orcid.org/0000-0001-7770-4792
Simone Pieniz Universidade Federal de Pelotas (UFPEL) - Brasil https://orcid.org/0000-0002-7403-1577
Maurízio Silveira Quadro Universidade Federal de Pelotas (UFPEL) - Brasil https://orcid.org/0000-0001-8236-7479
Robson Andreazza Universidade Federal de Pelotas (UFPEL) - Brasil https://orcid.org/0000-0001-9211-9903

DOI:

https://doi.org/10.5327/Z217694781170

Palavras-chave:

biopolímero; remoção de corante; resíduo pesqueiro; resíduo têxtil

Resumo

A indústria têxtil, muito importante para a economia mundial, gera um efluente que contém corantes e, quando descartado em corpos hídricos sem o tratamento adequado, pode causar impactos na saúde humana e no meio ambiente. Um desses corantes amplamente utilizado é o azul de metileno, cujas características são a alta solubilidade em água e seu potencial tóxico, causando desde irritações nos olhos, náuseas e vômitos até confusão mental. Entre os potenciais adsorventes desse corante está a quitina, que é um biopolímero extraído do exoesqueleto do camarão. Objetivando o desenvolvimento de um material adsorvente de baixo custo com potencial uso na indústria de tratamento de efluentes têxteis, verificou-se a capacidade de remoção de corante azul de metileno por quitina de resíduo de camarão, obtida por onze diferentes metodologias. Os três tratamentos mais eficientes alcançaram aproximadamente 75% de remoção do corante, comprovando o alto poder de adsorção do resíduo de camarão. Além de proporcionar desenvolvimento tecnológico de materiais, a pesquisa traz benefícios socioeconômicos para a colônia de pescadores com a utilização de resíduo de camarão para a adsorção de outro resíduo proveniente da indústria têxtil, contribuindo para a sustentabilidade de ambas as atividades e reduzindo o impacto ambiental.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Referências

Adeeyo, R.O.; Edokpayi, J.N.; Bello, O.S.; Adeeyo, A.O.; Odiyo, J.O., 2019. Influence of selective conditions on various composite sorbents for enhanced removal of copper (II) ions from aqueous environments. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 16, (23), 4596-4614. https://doi.org/10.3390/ijerph16234596.

Ahmad, R.; Ansari, K., 2021. Comparative study for adsorption of congo red and methylene blue dye on chitosan modified hybrid nanocomposite. Process Biochemistry, v. 108, 90-102. http://dx.doi.org/10.1016/j.procbio.2021.05.013.

Ahmed, M.J.; Hameed, B.H.; Hummadi, E.H., 2020. Review on recent progress in chitosan/chitin-carbonaceous material composites for the adsorption of water pollutants. Carbohydrate Polymers, v. 247, 116690-116700. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116690.

Assis, O.B.G.; Brito, D., 2008. Processo básico de extração de quitinas e produção de quitosana a partir de resíduos da carcinicultura. Revista Brasileira de Agrociência. v.14, (1), 91-100. https://doi.org/10.18539/cast.v14i1.1892.

Associação Brasileira da Indústria Têxtil e de Confecção (ABIT). Perfil do Setor. ABIT, 2021 (Accessed March 20, 2021) at: https://www.abit.org.br/cont/perfil-do-setor.

Auta, M.; Hameed, B.H., 2014. Chitosan-clay composite as highly effective and low-cost adsorbent for batch and fixed-bed adsorption of methylene blue. Chemical Engineering Journal, v. 237, 352-361. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.09.066.

Bailey, S.E.; Olin, T.J.; Bricka, R.M.; Adrian, D.D., 1999. A review of potentially low-cost sorbents for heavy metals. Water Research. v. 33, (11), 2469-2479. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00475-8.

Bajaj, M.; Freiberg, A.; Winter, J.; Xu, Y.; Gallert, C., 2015. Pilot-scale chitin extraction from shrimp sheik waste by desproteination and decalcification with bacterial enrichment cultures. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 99, 9835-9846. https://doi.org/10.1007/s00253-015-6841-5.

Barbosa, R.P., 2014. Avaliação de risco e impacto ambiental. Erica, São Paulo.

Bedin, K.C.; Souza, I.P.A.F.; Cazetta, A.L.; Spessato, L.; Ronix, A.; Almeida, V.C., 2018. CO2-spherical activated carbon as a new adsorbent for methylene blue removal: kinetic, equilibrium and thermodynamic studies. Journal of Molecular Liquids, v. 269, 132-139. http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2018.08.020.

Chang, S.H., 2021. Gold(III) recovery from aqueous solutions by raw and modified chitosan: a review. Carbohydrate Polymers, v. 256, 117423. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117423.

Cunico, P.; Kumar, A.; Fungaro, D.A., 2015. Adsorption of dyes from simulated textile wastewater onto modified nanozeolite from coal fly ash. Journal of Nanoscience and Nanoengineering, v. 1, (3), 148-161 (Accessed December 19, 2020) at: http://repositorio.ipen.br/bitstream/handle/123456789/25780/21710.pdf?sequence=1.

Dotto, G.L.; Santos, J.M.N.; Rodrigues, I.L.; Rosa, R.; Pavan, F.A.; Lima, E.C., 2015. Adsorption of Methylene Blue by ultrasonic surface modified chitin. Journal of Colloid and Interface Science, v. 446, 133-140. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2015.01.046.

Dotto, G.L.; Vieira, M.L.G.; Gonçalves, J.O.; Pinto, L.A.A., 2011. Remoção dos corantes azul brilhantes, amarelo crepúsculo e amarelo tartrazina de soluções aquosas utilizando carvão ativado, terra ativada, terra diatomácea, quitina e quitosana: estudo de equilíbrio e termodinâmica. Química Nova, v. 34, (7), 1193-1199. https://doi.org/10.1590/S0100-40422011000700017.

Dragnes, B.T.; Stormo, S.K.; Larsen, R.; Ernstsen, H.H.; Elvevoll, E.O., 2009. Utilisation of fish industry residuals: screening the taurine concentration and angiotensin converting enzyme inhibition potential in cod and Salmon. Journal of Food Composition and Analysis, v. 22, (7-8), 714-717. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2009.01.020.

Ferreira, O.P.; Alves, O.L.; Macedo, J.S.; Gimenez, I.F.; Barreto, L.S., 2007. Ecomateriais: desenvolvimento e aplicação de materiais porosos funcionais para proteção ambiental. Química Nova, v. 30, (2), 464-467. https://doi.org/10.1590/S0100-40422007000200039.

Frantz, T.S.; Silveira Jr., N.; Quadro, M.S.; Andreazza, R.; Barcelos, A.A.; Cadaval Jr., T.R.S.; Pinto, L.A.A., 2017. Cu (II) Adsorption from copper mine water by chitosan films and the matrix effects. Environmental Science and Pollution Research International, v. 24, (6), 5908-5917. https://doi.org/10.1007/s11356-016-8344-z.

Holkar, C.R.; Jadhav, A.J.; Pinjari, D.V.; Mahamuni, N.M.; Pandit, A.B., 2016. A critical review on textile wastewater treatments: possible approaches. Journal of Environmental Management, v. 182, 351-366. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.07.090.

Honório, L.M.C.; Lucena, G.L.; Silva, A.G.; Santos, V., 2014. Avaliação da adsorção dos corantes azul de metileno (AM) e vermelho congo (VC) pela quitosana reticulada com glutaraldeído. Revista de Química Industrial, 3º trimestre, 35-40 (Accessed January 17, 2021) at: http://www.abq.org.br/rqi/2014/744/RQI-744-pagina35.pdf.

Jawad, A.H.; Abdulhameed, A.S.; Reghioua, A.; Yaseen, Z.M., 2020. Zwitterion composite chitosan-epichlorohydrin/zeolite for adsorption of methylene blue and reactive red 120 dyes. International Journal of Biological Macromolecules, v. 163, 756-765. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.014.

Jorge, I.R.; Tavares, F.P.; Santos, K., 2015. Remoção do corante azul de metileno no tratamento de efluentes por adsorção em bagaço de cana de açúcar. Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 2, (1), 491-500. https://doi.org/10.5151/ENEMP2015-LE-730.

Khan, S.; Anas, M.; Malik, A., 2019. Mutagenicity and genotoxicity evaluation of textile industry wastewater using bacterial and plant bioassays. Toxicology Reports, v. 6, 193-201. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2019.02.002.

Kostag, M.; Seoud, O.A. El., 2021. Sustainable biomaterials based on cellulose, chitin and chitosan composites: a review. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, v. 2, 100079. http://dx.doi.org/10.1016/j.carpta.2021.100079.

Kumaran, S.; Anahas, A.M.P.; Prasannabalaji, N.; Karthiga, M.; Bharathi, S.; Rajasekar, T.; Joseph, J.; Prasad, S.G.; Pandian, S.; Pugazhvendan, S.R.; Aruni, W., 2021. Chitin derivatives of NAG and chitosan nanoparticles from marine disposal yards and their use for economically feasible fish feed development. Chemosphere, v. 281, 130746. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130746.

Labidi, A.; Salaberria, A.; Fernandes, S.; Labidi, J.; Abderrabba, M., 2019. Functional chitosan derivative and chitin as decolorization materials for methylene blue and methyl orange from aqueous solution. Materials, v. 12, (3), 361. http://dx.doi.org/10.3390/ma12030361.

Lima, I.S.; Ribeiro, E.S.; Airoldi, C., 2006. O emprego de quitosana quimicamente modificada com anidrido succínico na adsorção de azul de metileno. Química Nova, v. 29, (3), 501-506. https://doi.org/10.1590/S0100-40422006000300018.

Lobo-Recio, M.Á.; Lapolli, F.R.; Belli, T.J.; Folzke, C.T.; Tarpani, R.R.Z., 2013. Study of the removal of residual aluminum through the biopolymers carboxymethylcellulose, chitin, and chitosan. Desalination and Water Treatment, v. 51, (7-9), 1735-1743. http://dx.doi.org/10.1080/19443994.2012.715133.

Longhinotti, E.; Furlan, L.; Laranjeira, M.C.M.; Fávere, V.T., 1996. Adsorção de azul de metileno e croconato amarelo sobre o biopolímero quitina. Química Nova, v. 19, (3), 221-223 (Accessed December 22, 2020) at: http://quimicanova.sbq.org.br/detalhe_artigo.asp?id=4056

Ma, Z.; Liu, D.; Zhu, Y.; Li, Z.; Li, Z.; Tian, H.; Liu, H., 2016. Graphene oxide/chitin nanofibril composite foams as column adsorbents for aqueous pollutants. Carbohydrate Polymers, v. 144, 230-237. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.02.057.

Mabel, M.M.; Sundararaman, T.R.; Parthasarathy, N.; Rajkumar, J., 2019. Chitin Beads from Peneaus sp. Shells asa Biosorbent for Methylene Blue Dye Removal. Polish Journal of Environmental Studies, v. 28, (4), 2253-2259. http://dx.doi.org/10.15244/pjoes/90359

Müller, L.C.; Alves, A.A.A.; Mondardo, R.I.; Sens, M.L., 2019. Adsorção do azul de metileno em serragem de Pinus elliottii (pinus) e Drepanostachyum falcatum (bambu). Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 24, (4), 687-695. http://dx.doi.org/10.1590/s1413-41522019160344.

Oliveira, F.M.; Coelho, L.M.; Melo, E.I., 2018. Avaliação de processo adsortivo utilizando mesocarpo de coco verde para remoção do corante azul de metileno. Matéria, v. 23, (4), 1-14. http://dx.doi.org/10.1590/s1517-707620180004.0557.

Queiroz, M.T.A.; Queiroz, C.A.; Alvim, L.B.; Sabará, M.G.; Leão, M.M.D.; Amorim, C.C., 2019. Reestruturação na forma do tratamento de efluentes têxteis: uma proposta embasada em fundamentos teóricos. Gestão & Produção, v. 26, (1), 1-14. http://dx.doi.org/10.1590/0104-530x1149-19.

Ribeiro, A.G.; Viana, M.; Hattori, G.; Constantino, V.R.; Perotti, G., 2018. Extraction and characterization of biopolymers from exoskeleton residues of the amazon crab Dilocarcinus pagei. Brazilian Journal of Environmental Sciences, v. 50, 97-111. https://doi.org/10.5327/Z2176-947820180398.

Sabar, S.; Aziz, H.A.; Yusof, N.H.; Subramaniam, S.; Foo, K.Y.; Wilson, L.D.; Lee, H.K., 2020. Preparation of sulfonated chitosan for enhanced adsorption of methylene blue from aqueous solution. Reactive and Functional Polymers, v. 151, 104584. http://dx.doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2020.104584.

Sánchez, L.E., 2013. Avaliação de impacto ambiental: conceitos e métodos. 2. ed. Oficina de Textos, São Paulo.

Shan, H.; Peng, S.; Zhao, C.; Zhan, H.; Zeng, C., 2020. Highly efficient removal of As(III) from aqueous solutions using goethite/graphene oxide/chitosan nanocomposite. International Journal of Biological Macromolecules, v. 164, 13-26. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.108.

Silva, E.O.; Andrade, T.D.; Araújo, E.B.; Zottis, R.; Almeida, A.R.F., 2018. Produção de carvão ativado a partir da palha de azevém para adsorção de corante têxtil. Congrega Urcamp, v. 15, (15), 194-208 (Accessed February 15, 2021) at: http://revista.urcamp.tche.br/index.php/rcjpgp/article/view/2814/1923.

Vieira, S. Análise de variância (ANOVA). Atlas, São Paulo, 2006, 204 pp.

Wan, M.; Qin, W.; Lei, C.; Li, Q.-H.; Meng, M.; Fang, M.; Song, W.; Chen, J.; Tay, F.; Niu, L., 2021. Biomaterials from the sea: future building blocks for biomedical applications. Bioactive Materials, v. 6, (12), 4255-4285. http://dx.doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.04.028.

Wang, L.; Zhang, J.; Wang, A., 2011. Fast removal of methylene blue from aqueous solution by adsorption onto chitosan-g-poly (acrylic acid)/attapulgite composite. Desalination, v. 266, (1-3), 33-39.

Yazidi, A.; Sellaoui, L.; Badawi, M.; Dotto, G. L.; Bonilla-Petriciolet, A.; Lamine, A.B.; Erto, A., 2020. Ternary adsorption of cobalt, nickel and methylene blue on a modified chitin: phenomenological modeling and physical interpretation of the adsorption mechanism. International Journal of Biological Macromolecules, v. 158, 595-604. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.05.022.

Zhao, M.; Zhao, J.; Huang, Z.; Wang, S.; Zhang, L., 2019. One pot preparation of magnetic chitosan-cystamine composites for selective recovery of Au(III) from the aqueous solution. International Journal of Biological Macromolecules, v. 137, 721-731. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.07.022.