Obtenção de quitina a partir do exoesqueleto de camarão (Litopenaeus vannamei) e avaliação da sua aplicabilidade para utilização como adsorvente na remoção de corantes de meio aquoso

Abstract

O biopolímero quitina, que pode ser obtido a partir de resíduos da indústria pesqueira e de alimentação, é uma fonte bruta promissora, podendo ser usado como material de baixo custo para inúmeras aplicações. O objetivo deste trabalho foi obter quitina a partir do exoesqueleto de camarão e avaliar sua aplicabilidade para utilização como adsorvente na remoção de corantes de soluções aquosas. A síntese foi realizada a partir de duas etapas: desproteinização e desmineralização. Na primeira etapa, foi utilizado solução de hidróxido de sódio 5% (m/m), com tempo de contato de 24 horas, à temperatura ambiente. A segunda etapa foi realizada com a utilização de solução de ácido clorídrico 5% (m/m), novamente com tempo de contato de 24 horas e à temperatura ambiente. A quitina obtida foi caracterizada por DRX, FTIR, Espectroscopia Raman, DSC, BET, Granulometria por Difração a Laser e Densidade por Picnometria. Após as caracterizações, pode-se afirmar que a quitina obtida corresponde a estrutura polimórfica da α-quitina. O material obtido foi utilizado como adsorvente para remoção de quatro diferentes corantes de resíduos aquosos sintéticos. O percentual de remoção máximo foi de 11, 52, 100 e 85% para o alaranjado de metila, rodamina B, verde brilhante e vermelho congo, respectivamente, em diferentes concentrações, com tempo de contato de 2 horas, sob agitação magnética, pH natural das soluções e temperatura ambiente. Foi testada a influência do tempo de contato no processo para os corantes verde brilhante e vermelho congo. Para o corante verde brilhante, a remoção chegou a 100% a partir de 45 minutos de processo, sendo que mais de 90% do corante foi adsorvido nos primeiros 10 minutos. Para o corante vermelho congo, obteve-se remoção máxima de 91% em 1 hora de processo, sendo que, a partir desse tempo, a taxa de remoção passou a cair. O ajuste dos dados demonstrou que o processo de adsorção do corante verde brilhante segue o modelo de isoterma de Langmuir, enquanto que o processo envolvendo o corante vermelho congo se ajusta bem tanto ao modelo de Langmuir quanto ao modelo de Freundlich.

Chitin biopolymer is a promising raw source that can be used as a low-cost material for numerous applications. This biopolymer can be obtained from residues of the fishing and food industry. The objective of this work is to obtain chitin from shrimp exoskeletons and evaluate its applicability for its use as an adsorbent in the removal of dyes from aqueous solutions. The synthesis was carried out in two stages: deproteinization and demineralization. In the first stage, a 5% sodium hydroxide solution was used, with contact time of 24 hours, at room temperature. The second stage was carried out using a 5% hydrochloric acid solution, again with contact time of 24 hours and at room temperature. The chitin obtained was characterized by XRD, FTIR, Raman Spectroscopy, DSC, BET, Granulometry and Pycnometry. After the characterizations, it can be said that the chitin obtained corresponds to the polymorphic structure of α-chitin. The material obtained was used as an adsorbent to remove four different dyes from synthetic aqueous residues. The maximum removal percentage was 11, 52, 100 and 85% for methyl orange, rhodamine B, bright green and Congo red, respectively, in different concentrations, with contact time of 2 hours, under magnetic stirring, natural pH of the solutions and room temperature. The influence of the contact time in the process was tested for bright green and congo red dyes. For the bright green dye, the removal reached 100% after 45 minutes of the process, and more than 90% of the dye was adsorbed in the first 10 minutes. For the Congo red dye, a maximum removal of 91% in 1 hour of the process, and from that time on, the removal rate started to fall. The data adjustment showed that the adsorption process of the bright green dye follows the Langmuir isotherm model, while the process involving the Congo red dye fits well both the Langmuir model and the Freundlich model.