Recobrimento de partículas de vidro com quitosana em leito de jorro e sua utilização na adsorção de corantes em solução aquosa
Autor: Pablo Daniel Freitas Bueno (Currículo Lattes)
Resumo
O leito de jorro é reconhecido como uma das mais versáteis formas de contato gás-sólido, principalmente, em razão da eficiente mistura proporcionada que garante ao processo altas taxas de transferências de calor e massa, ao mesmo tempo em que são requeridas baixas quedas de pressão. O recobrimento de partículas em leitos móveis é utilizado na indústria de alimentos em uma vasta variedade de ingredientes e aditivos encapsulados, devido às características físicas das barreiras formadas no recobrimento apresentarem várias aplicações. A quitosana é um biopolímero, hidrofílico e não tóxico obtido a partir da desacetilação alcalina da quitina de resíduos de camarão. É extenso o potencial de aplicação da quitosana na alimentação e nutrição, biotecnologia, ciência dos materiais, produtos farmacêuticos, agrícolas e no tratamento de efluentes (p.ex. a adsorção de corantes). As partículas de vidro recobertas com quitosana conferem ao sistema de adsorção em leito fixo características desejáveis, pois diminui as limitações hidrodinâmicas causadas pela utilização de quitosana em flocos ou em pó. Assim, o objetivo deste trabalho foi o estudo do recobrimento de partículas de vidro com quitosana em leito de jorro, e sua posterior aplicação na adsorção em leito fixo de corantes em solução aquosa. Os sólidos empregados foram esferas de vidro com granulometria de 1 e 3 mm. A formulação utilizada no recobrimento constou de suspensões poliméricas aquosas com diferentes concentrações de quitosana, 0% (padrão), 0,3%, 0,5% e 0,7% (m/v), utilizando como base os ingredientes hidroxietilcelulose, polietilenoglicol e estearato de magnésio, dissolvidos em uma solução 3% v/v de ácido acético. Os parâmetros envolvidos no processo de recobrimento no leito de jorro foram determinados, em ensaios preliminares: vazão da suspensão de recobrimento de 5 mL min-1, pressão de atomização de 1 atm, carga de partículas de 200 g, tempo de operação de 40 min e temperaturas do ar de entrada no leito de 70ºC, 80ºC e 90ºC. As esferas recobertas nas melhores condições foram utilizadas na adsorção dos corantes amarelo tartrazina e preto reativo 5 em leito fixo, sendo a concentração de corante de 30 mg L-1, a vazão de alimentação de corante de 3 mL min-1, os valores de pH de 3 e 6 e a massa de esferas recobertas de 100 g. Os resultados dos ensaios fluidodinâmicos demonstraram que as esferas de vidro de 1 mm não apresentaram condição de jorro estável para o recobrimento, então foram desconsideradas do estudo. Os melhores resultados do processo de recobrimento das esferas de 3 mm foram para a temperatura do ar de entrada de 80ºC, para as concentrações de 0,5% e 0,7% (m/v) de quitosana. Estes resultados foram definidos em termos de qualidade da película de recobrimento formada (analisada por microscopia eletrônica de varredura) e pelos valores de eficiência do processo próximos ou superiores a 65% (valor considerado satisfatório para aplicações industriais). Os melhores resultados em termos de eficiência de adsorção da coluna, foram com as esferas de vidro recobertas com quitosana em concentração 0,7% (m/v) para o corante amarelo tartrazina em pH 3, seguido do reativo preto 5 em pH 6.