HIDROGÉIS DE CELULOSE CONTENDO ARGILAS MODIFICADAS PARA REMOÇÃO E RECUPERAÇÃO DE ÍONS METÁLICOS PRESENTES EM ÁGUAS CONTAMINADAS
A presença de elementos potencialmente tóxicos (EPT) em corpos hídricos, principalmente íons metálicos, é uma preocupação ambiental devido à persistência desses contaminantes e às dificuldades enfrentadas nos processos convencionais de tratamento. Entre as alternativas estudadas para sua remoção, a adsorção se destaca pelo uso de materiais capazes de interagir com os contaminantes e retê-los em suas estruturas. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar sistemas adsorventes hierárquicos baseados em hidrogéis de celulose, argilas naturais e modificadas e β-ciclodextrina, para a remoção de Cu²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺ e Cr⁶⁺ em meio aquoso. Inicialmente, as argilas Brasgel (B), Chocobofe (C), Chocolate (Ch), Cloisite 20A®️ (C20A), paligorsquita (P), paligorquita tratada (Pt) e zeólita (Z) foram caracterizadas e avaliadas quanto ao comportamento adsortivo em solução multicomponente. A partir desses resultados, as argilas B e C foram selecionadas para as etapas seguintes e submetidas à ativação térmica a 500 °C por 3 h. As argilas naturais (B e C) e termicamente tratadas (Bt e Ct) foram incorporadas à poli(β-ciclodextrina) (PCD), obtida pela reticulação da β-ciclodextrina com ácido cítrico, formando compósitos com 5% de argila. Paralelamente, foram preparados hidrogéis de celulose e sua composição foi otimizada por planejamento experimental, sendo posteriormente incorporadas as argilas (B, Bt, C e Ct) nos teores de 3, 5 e 10%. Os materiais foram caracterizados quanto às suas propriedades estruturais, morfológicas e superficiais e avaliados em ensaios de adsorção, considerando o efeito da razão sólido/líquido e do pH, além de estudos de seletividade, equilíbrio e cinética. O tratamento térmico das argilas provocou desidroxilação parcial e redução do espaçamento interlamelar, mantendo a estrutura cristalina. Entre os cinco sistemas de PCD avaliados (PCD, PCD-B, PCD-Bt, PCD-C e PCD-Ct), os compósitos contendo argila apresentaram maior remoção dos íons metálicos em comparação ao PCD, com seletividade geral na ordem Cu²⁺ > Ni²⁺ > Mn²⁺. O PCD-B apresentou o melhor desempenho global, com remoção de Cu²⁺ superior a 60%, sendo selecionado para os estudos posteriores. Os dados de equilíbrio desse sistema foram melhor descritos pelo modelo Dual-site Langmuir, enquanto a cinética apresentou melhor ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem. Entre as 13 formulações de hidrogéis avaliadas, o HB10%, contendo 10% de Brasgel, destacou-se por apresentar o melhor desempenho, com remoção de Cu²⁺ próxima de 65–70% nas condições de 2,5 g L⁻¹ e pH 4. O equilíbrio de adsorção desse sistema foi descrito pelo modelo de Langmuir. Esses resultados permitiram selecionar o PCD-B e o HB10% como materiais de referência para a próxima etapa do trabalho, que consiste no desenvolvimento e na avaliação de um sistema adsorvente hierárquico formado pela combinação de hidrogel de celulose, poli(β-ciclodextrina) e argila. Nessa etapa, será avaliado o sistema ternário, denominado HPCD-B, com o objetivo de verificar a contribuição conjunta dos componentes e os possíveis efeitos sinérgicos na remoção de íons metálicos, bem como sua capacidade de recuperação de contaminantes e de reuso do material.