3. Estado da arte
Este Capítulo está dividido em duas partes: na primeira apresentam-se alguns métodos alternativos de extração por microemulsão que serviram de embasamento a este trabalho; na segunda parte é introduzido o Estado da arte da remoção da cor de efluentes têxteis por microemulsão.
3.1. Métodos alternativos de extração
Nas últimas décadas, as microemulsões têm sido foco de extensivas pesquisas em todo o mundo devido à sua importância em várias aplicações tecnológicas. Estas aplicações podem ser agrupadas distintamente através da propriedade principal envolvida no processo, seja por sua capacidade de solubilizar dois líquidos de polaridades diferentes, seja pela capacidade de reduzir a tensão interfacial ou pela grande área interfacial gerada entre a fase contínua e a fase dispersa, acelerando reações químicas e a transferência de massa.
As primeiras aplicações ocorreram na área petrolífera, onde microemulsões eram injetadas em depósitos naturais com o objetivo de extrair o óleo. Posteriormente, foi estudada sua capacidade solubilizadora através de pesquisas em ceras líquidas, lubrificantes de motores e solubilização de enzimas. Finalmente, vieram as aplicações explorando sua superfície interfacial através da extração de componentes biológicos e de metais em soluções aquosas.
Hatton (1989) observou que moléculas de proteínas diferentes possuem afinidades específicas por fases de microemulsões A/O, o que pode ser usado em uma separação seletiva da proteína de interesse de outro material presente na fase aquosa.
Dungan et al. (1991) verificaram que o coeficiente de transferência de massa interfacial das proteínas D-quimotripsina e citocromo apresentavam forte dependência do pH e da salinidade do meio, mostrando que as interações eletrostáticas entre as partículas de proteínas e a interface da solução possuem um papel dominante na taxa de transferência.
De acordo com Watarai (1997), a extração de íons metálicos em fase aquosa através da fase orgânica de microemulsão A/O é muito eficiente devido aos altos percentuais de extração alcançados e à aceleração do processo.
Leite (1995) estudou o processo de remoção de cromo (III) de efluentes de curtumes por microemulsões. O processo abrangeu a extração e reextração da fase orgânica (extratora), obtendo-se índices de 99% de extração do cromo. Aplicando este sistema em escala semi- piloto (extrator Morris), Moura (1997) obteve percentuais de reextração superiores a 95%.
Barros Neto (1996) realizou a extração de cobre por microemulsões utilizando diferentes tensoativos. Foram obtidos percentuais de extração superiores a 99% e, após a reextração, o metal foi concentrado em uma fase aquosa com concentração até 10 vezes superior à inicial.
Ramos, Dantas Neto e Castro Dantas (1997) utilizaram microemulsão na extração de tungstênio. O sistema era composto por querosene (fase óleo), n-butanol (cotensoativo), solução aquosa de tungstato de sódio (fase aquosa) e cloreto de dodecilamônio (tensoativo). De acordo com os autores, a escolha do tensoativo baseou-se no mecanismo de extração por troca iônica destes sais com compostos de carga negativa, obtendo um percentual de extração de 90%.
Castro Dantas et al. (2002) realizaram a extração de gálio por microemulsão a partir de uma solução sintética de licor de Bayer, usando diferentes tensoativos. Através do planejamento experimental Rede de Scheffé, verificaram as composições de microemulsão com melhores percentuais de extração, obtendo percentuais da ordem de 99 a 100%. Verificaram também que na reextração é possível extrair seletivamente o gálio e o alumínio em função do pH da solução.
Castro Dantas et al. (2003) realizaram a extração de cromo, cobre, ferro, manganês, níquel e chumbo utilizando um sistema microemulsionado. A extração realizada em um só estágio forneceu percentuais de extração superiores a 98% para todos os metais.
Tendo em vista a eficiência das microemulsões na extração de metais e proteínas, moléculas mais complexas, procurou-se investigar seu comportamento na remoção de cor de efluentes têxteis. O Estado da arte está apresentado a seguir.
3.2. Remoção da cor de efluentes têxteis
Na extração de corantes, especificamente, vários autores utilizaram tensoativos e soluções micelares:
Kermer e Richter (1995) apresentaram pela primeira vez a técnica de extração na remoção da cor de efluentes têxteis, através de extração por pares iônicos descrita no Capítulo 2.
Hu, Yang e Dang (2005) utilizaram o processo de extração por solvente na remoção do intermediário de corante: 1-diazo-2-naftol-4-ácido sulfônico, presente em efluente de tingimento com corante ácido. Como fase orgânica utilizaram um agente extratante: tri-(C7-9)-
alquilamina, querosene (como diluente) e iso-octanol, obtendo 82-86% de remoção em um único estágio (meio ácido). Segundo os autores, o mecanismo da extração é de formação de pares iônicos, adição de íon e troca iônica. Após a extração, a reextração foi obtida com NaOH (15-18%). A fase aquosa obtida após a extração, sofreu ainda um tratamento com reagente de Fenton, reduzindo a DQO a níveis de 21-71 mg/L.
Pandit e Basu (2002, 2004-a) estudaram a extração de corantes aniônicos (alaranjado de metila, laranja G, amarelo eosina) e catiônicos (azul de metileno, verde malaquita) de soluções aquosas através de extração por solvente usando micelas reversas. Como solventes foram testados: álcool isoamílico, álcool benzílico, metil benzoato e isooctano. Para a formação de micelas foram utilizados tensoativos catiônicos na extração de corantes aniônicos (brometo de hexametildimetilamônio, cloreto de cetilpiridina) e tensoativos aniônicos na extração de corantes catiônicos (dodecilbenzeno sulfonato de sódio, 2-dietilhexil sulfosuccinato de sódio). O mecanismo proposto é de troca iônica, no qual os corantes reagem com a cabeça polar dos tensoativos formando complexos. A reextração do corante (e recuperação do solvente) foi obtida pela adição do contra-íon do tensoativo ao solvente (Pandit e Basu, 2004-b).
Tatara et al. (2005) estudaram a extração de corante amarelo direto em soluções de tensoativos não-iônicos através do “cloud point” (ponto de turbidez), quando ocorre a separação das fases. Em presença de NaCl, obtiveram índices de remoção de 98-99,9% do corante.
Purkait et al. (2005) também utilizaram o “cloud point” na extração do vermelho eosina (aniônico) em solução aquosa contendo tensoativo não-iônico triton X-100. Os autores
observaram que a eficiência da extração aumenta com a temperatura, bem como com a concentração de NaCl.
Outros autores utilizaram microemulsões em processos diversos, porém voltados para a remoção da cor:
Häger et al. (2001) utilizaram microemulsão como meio de reação para a oxidação, por peróxido de hidrogênio, dos corantes: alaranjado de metila e amaranto. Na degradação do alaranjado de metila, após 4h não foi mais detectado o corante. Entretanto, na degradação do amaranto, foram observados novos picos no espectro UV e após 3 h ainda havia 50% do corante presente.
Khraisheh e Al-Gouth (2005) utilizaram microemulsão como agente modificador de superfície em processo de adsorção de corantes reativos. Os autores utilizaram uma microemulsão contendo tensoativo aniônico, descrita por Castro Dantas, Dantas Neto e Moura (2001), utilizada para impregnar a diatomita calcinada. O adsorvente modificado pela microemulsão apresentou um máximo de 25% de remoção de corante, sendo o mecanismo da remoção realizado por interações hidrofóbicas (entre o corante e a cauda do tensoativo) ou eletrostáticas (entre o ânion do corante e os grupos funcionais da diatomita calcinada).
A busca por novas tecnologias tem se estendido ao longo do tempo e, ainda hoje, não se conhece uma metodologia capaz de remover a cor de modo satisfatório. Assim, as microemulsões surgem como uma alternativa viável e promissora.