Adsorção de Corantes Aniônicos por Meio de Hidróxido Duplo Lamelar de Mg/Fe: Uma Abordagem Ambiental Dinâmica Viável

Abstract

O uso intensivo de corantes sintéticos em processos industriais e o consequente descarte inadequado de efluentes estão diretamente relacionados à degradação da qualidade da água e ao aumento da toxicidade em ecossistemas aquáticos. Esses compostos alteram parâmetros físico-químicos, como pH, turbidez e oxigênio dissolvido, e afetam a dinâmica das comunidades biológicas, comprometendo o equilíbrio ecológico dos corpos hídricos. O presente estudo empregou a técnica de adsorção, utilizando Hidróxido Duplo Lamelar (HDL) de Mg²⁺/Fe³⁺ como material adsorvente para a remoção dos corantes aniônicos alaranjado de metila e orange G. O adsorvente foi caracterizado por espectroscopia vibracional no infravermelho médio com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura acoplada com espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), análise termogravimétrica (TGA) e difração de raios X (DRX). A organização cristalográfica do adsorvente está em conformidade com os padrões de difração para um HDL. A adsorção ocorreu sob uma superfície rugosa, irregular, de flocos em placa empilhada, o que proporcionou o aumento da área de contato entre os corantes e o HDL. Observou-se que a absorção no infravermelho ocorreu em 1232 – 1153 cm-1, bandas características do estiramento da ligação C-N e da presença de espécies do tipo R-SO3- dos corantes no sólido. As análises termogravimétricas indicam uma perda maior de massa acima de 380 ºC de temperatura, característica da ligação de íons carbonato do adsorvente com espécies químicas ou grupos do corante alaranjado de metila. A análise do pHPCZ associado à estrutura do MF41 sugere que se o pH da solução for menor  do que o pHPCZ (pH solução < 7,45), a superfície do adsorvente ficará carregada positivamente, aumentando e favorecendo a adsorção de corantes com carga negativa. Os estudos de adsorção mostraram uma cinética rápida, mais ajustada ao modelo de pseudo-segunda ordem, isoterma do tipo L, com equilíbrio em torno de 150 minutos. Os dados sugerem um efeito combinado entre fisiossorção e quimissorção dos corantes no adsorvente. O HDL demonstrou eficiência na adsorção dos corantes aniônicos a partir de soluções aquosas modelo, evidenciando seu potencial como material adsorvente em tecnologias de tratamento para efluentes.   Degradation and toxicity in water bodies are directly related to dye consumption. These negatively impact physicochemical parameters and disrupt the natural dynamics of biological communities. This study used the adsorption technique, applying layered double hydroxide (Mg2+/Fe3+) as an adsorbent to remove the anionic dyes methyl orange and orange G. The LDH was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM/EDS), Thermogravimetric Analysis (TGA), and X-ray Diffraction Analysis (XRD). Infrared absorption occurred at 1226–1160 cm-1 on a rough, irregular surface of stacked flakes, which increased the contact area between the dyes and the LDH. The morphological organization of the adsorbent conforms to the diffraction patterns for a LDH. Thermogravimetric analyses indicate greater mass loss above 420 °C. The pHPCZ of the adsorbent (7.45 ± 0.03) suggests the characteristics of a basic adsorbent, whose active sites function as BrØnsted-Lowry bases. Adsorption and kinetic studies showed good affinity and dye removal by the adsorbent, best suited to the pseudo-second order, L-type isotherm model, with equilibrium achieved around 150 minutes. The data obtained suggest chemisorption of methyl orange and physisorption of Orange G on the adsorbent. LDH proved effective as an environmental technology for pollutant removal or final polishing of dyes in effluents.