Membranas de quitosana utilizando diferentes agentes reticulantes para remoção e recuperação de íons metálicos potencialmente tóxicos em água contaminada
Este trabalho investigou o desenvolvimento de membranas hidrogel adsorventes-filtrantes à base de quitosana para a remoção e recuperação de íons metálicos em águas contaminadas, avaliando a influência da química de reticulação sobre suas propriedades e seu desempenho. As membranas foram preparadas por moldagem por solução e reticuladas com glutaraldeído, epicloridrina e dianidrido do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA-D), em concentrações de 0 a 25 mmol/L. Inicialmente, foram realizados ensaios multielementares com Cr⁶⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺ e Ni²⁺ para avaliar a seletividade das membranas. Os resultados indicaram maior afinidade pelos íons Cr⁶⁺ e Cu²⁺, que apresentaram as maiores eficiências de remoção, o que permitiu identificar as formulações mais promissoras para as etapas posteriores de investigação. Estas foram posteriormente caracterizadas quanto à morfologia, às propriedades mecânicas e à absorção de água, o que permitiu avaliar os efeitos da reticulação sobre a estrutura dos materiais. Estudos de adsorção foram conduzidos, incluindo a análise da influência da dosagem e do pH, a análise de isotermas e de cinéticas e a investigação dos mecanismos de interação com íons metálicos. A membrana de quitosana reticulada com 25 mmol/L de EDTA-D (QEDTA25) apresentou maior afinidade por Cu²⁺, com capacidade máxima de adsorção de Langmuir de 1,021 mmol/g, aproximadamente três vezes superior à da membrana não reticulada (Q0). Para Cr⁶⁺, as capacidades máximas estimadas pelo modelo de Langmuir foram de 5,038, 4,571, 4,001 e 2,653 mmol/g para Q0 e para as membranas reticuladas com 15 mmol/L de glutaraldeído (QG15), 15 mmol/L de epicloridrina (QEP15) e 25 mmol/L de EDTA-D (QEDTA25), respectivamente. As análises mecanísticas indicaram a participação de atração eletrostática, redução parcial e coordenação na remoção de Cr⁶⁺, enquanto Cu²⁺ foi predominantemente removido por coordenação e quelação. Os ensaios de dessorção demonstraram a possibilidade de recuperar os íons metálicos após a adsorção, enquanto os testes em fluxo contínuo evidenciaram o potencial de aplicação das membranas em sistemas de filtração. Por fim, a avaliação do ciclo de vida (ACV) demonstrou que, apesar dos maiores impactos associados à produção, a membrana QEDTA25 apresentou o menor impacto ambiental no tratamento de águas contaminadas por Cu²⁺ e Cr⁶⁺, considerando sua capacidade de adsorção e a massa de material necessária em comparação às demais formulações. Os resultados demonstram o potencial das membranas desenvolvidas para o tratamento e a recuperação de metais em águas contaminadas.