RESUMO Este estudo investiga o potencial uso de sílica gel aminofuncionalizada como adsorvente para a recuperação de corante vermelho congo em solução aquosa. Efeitos do pH, do tempo de contato e da temperatura foram determinados e avaliados. As isotermas de equilíbrio também foram estudadas. A cinética de adsorção foi modelada por pseudoprimeira ordem e pseudossegunda ordem. Além disso, a dessorção do vermelho congo foi preliminarmente estudada. O intervalo de pH de 4,5 a 7,0 foi favorável para a adsorção do corante pela sílica modificada com amina a 25ºC. Obteve-se maior capacidade de adsorção a 50ºC. Modelos de Langmuir e Freundlich foram ajustados aos dados de equilíbrio de adsorção. Os melhores resultados foram obtidos com a pseudossegunda ordem e o modelo de Langmuir para cinética e equilíbrio, respectivamente. Estudos de dessorção sugerem que a troca iônica pode ser o principal modo de adsorção. O hidróxido de potássio foi o melhor agente de dessorção para recuperar o corante adsorvido.

ABSTRACT This study investigates the potential use of amino-functionalized silica gel as an adsorbent for the recovering of congo red dye from aqueous solution. The effects of pH, contact time, and temperature were determined and evaluated. Equilibrium isotherms were also studied. The adsorption kinetics was modeled by pseudo-first order and pseudo-second order. Furthermore, desorption of congo red was preliminarily studied. The pH range from 4.5 to 7.0 was favorable for the adsorption of congo red onto amine modified silica at 25ºC. Higher adsorption capacity was obtained at 50ºC. Langmuir and Freundlich models were fitted to the adsorption equilibrium data. The best fittings were obtained with the pseudo-second order and Langmuir model for kinetics and equilibrium, respectively. Desorption studies suggest that ion exchange might be the major mode of adsorption. KOH solution was the best desorbing agent for recovering the adsorbed dye.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi determinar uma combinação adequada entre o polissacarídeo galactomanana de algaroba e a proteína gelatina de tilápia-do-nilo no filme compósito galactomanana/gelatina para aplicações em embalagem de alimentos, e avaliar a influência de nanocristais de celulose (NCC) sobre o filme. A galactomanana e a gelatina foram extraídas de sementes de algaroba e resíduos de tilápia-do-nilo, respectivamente, e os NCC de vagens de algaroba, por hidrólise ácida. A proporção galactomanana:gelatina com a melhor combinação de propriedades mecânicas e de barreira foi usada para produzir filmes bionanocompósitos, pela adição de diferentes teores de NCC à dispersão de galactomanana/gelatina. A proporção galactomanana:gelatina de 1:1 apresentou boa combinação entre permeabilidade a vapor de água (PVA) e resistência mecânica. As propriedades dos filmes foram melhoradas pela adição de NCC, principalmente a 5% (m/m), que produziu os máximos valores de resistência e módulo, com mais de 30% de aumento em relação ao filme controle, e os menores valores de PVA, 23% a menos que o controle. Maiores teores de NCC resultaram em agregação dos nanocristais e prejudicaram as propriedades de barreira e mecânicas. O filme nanocompósito com galactomanana, gelatina e NCC nas respectivas proporções de 1:1:0,1 apresentam as melhores propriedades gerais para aplicações em embalagem de alimentos.

Abstract: The objective of this work was to determine a suitable combination of the polysaccharide mesquite seed gum (MSG) and the protein Nile tilapia fish gelatin in the composite MSG/gelatin film for food packaging applications, and to evaluate the effect of cellulose nanocrystals (CNCs) on the film. MSG and gelatin were extracted from mesquite seeds and Nile tilapia residues, respectively, and the CNCs from mesquite pods by acid hydrolysis. The MSG:gelatin ratio with the best combination of tensile and barrier properties was used to produce the bionanocomposite films, by adding different CNC contents to the MSG/gelatin dispersion. The MSG:gelatin ratio of 1:1 had a good combination of water vapor permeability (WVP) and tensile strength. The properties of the MSG/gelatin films were improved by the CNCs, mainly at 5 wt%, which produced the highest tensile strength and modulus, more than 30% higher than those of the control film, and the lowest WVP, 23% lower than that of the control. Higher CNC contents resulted in the aggregation of nanocrystals, impairing barrier and tensile properties. The nanocomposite film with MSG, gelatin, and CNCs at the respective weight ratios of 1:1:0.1 presents the best overall properties for food packaging applications.