60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

O crescente desenvolvimento industrial tem sido um dos principais responsáveis pela poluição do meio ambiente, seja devido à negligência no tratamento dos seus efluentes ou por acidentes cada vez mais freqüentes, que propiciam o lançamento de poluentes no meio ambiente. Dentre eles, a poluição em efluentes líquidos causada por metais pesados desperta interesse por serem, em geral, tóxicos, bioacumulativos e persistentes no meio ambiente, podendo causar danos irreversíveis à saúde humana. O tratamento clássico de efluentes contendo metais pesados envolve processos físicos, químicos e biológicos. O método mais utilizado atualmente é a precipitação química seguida de sedimentação e filtração. Contudo, essas técnicas tradicionais são inadequadas para a descontaminação de grandes volumes de efluentes contendo metais pesados em baixas concentrações, devido à baixa eficiência operacional e aos elevados custos destes processos. Diante disso, métodos alternativos vêm sendo investigados como, por exemplo, a eletrodiálise, a osmose reversa, a ultrafiltração e a adsorção com biosorventes (SPINELLI et al., 2005). Dentre os métodos alternativos citados anteriormente, a adsorção apresenta algumas vantagens sobre os demais, tais como baixa geração de resíduos, fácil recuperação dos metais pesados e a possibilidade de reutilização do adsorvente (SPINELLI et al., 2005).

METODOLOGIA:

O adsorvente utilizado foi o carvão ativado comercial originário da casca de coco. O efluente com cobre foi produzido em laboratório a partir da diluição dos sais nitrato de cobre em água destilada. Os Ensaios cinéticos foram feitos em batelada, com massa de carvão fixa (4 g) em contato com um volume fixo de efluente (200 mL) com concentração variando entre 10, 25 e 60 ppm, e pH de 4 e 6, num recipiente fechado. O recipiente com a mistura foi mantido em agitação, retirando-se amostras em intervalos de tempo pré-determinados até o total de 24 h. As amostras foram feitas em duplicata e filtradas. Em seguida mediu-se a concentração do cobre nas amostras determinando a capacidade de adsorção em função do tempo, comparando-as com os modelos cinéticos de 1º ordem e pseudo-segunda ordem. As isotermas de adsorção foram feitas em batelada e em duplicata. Colocou-se uma massa variável de carvão (1, 2, 3, 4 e 5 g), num recipiente fechado, em contato com um volume fixo de efluente (200 mL) com concentração de 25 ppm e pH 4 e 6. O recipiente foi mantido em agitação por 24h, até a solução alcançar a concentração de equilíbrio. Depois a solução foi filtrada e mediu-se a concentração de cobre. Sendo esta concentração a de equilíbrio, por diferença da concentração inicial determinou-se a massa de cobre adsorvida em cada amostra e a capacidade de adsorção do carvão. As isotermas de adsorção foram feitas usando os dados de capacidade de adsorção em função da concentração de equilíbrio e comparadas aos modelos de Langmuir e Freundlich.

RESULTADOS:

As influências do pH e da concentração inicial do cobre no efluente foram avaliadas através dos resultados dos ensaios cinéticos e isotermas de adsorção. Nas curvas dos ensaios cinéticos para o pH 4 e 6 e concentrações iniciais de 10, 25 e 60 ppm observou-se que a influência do pH na capacidade de adsorção não foi significativa, sendo os resultados obtidos para o pH 6 levemente superiores. Os resultados do estudo cinético se ajustaram melhor ao modelo de pseudo-segunda ordem, apresentando este modelo maior correlação com os dados. As isotermas de adsorção foram comparadas aos modelos de Langmuir e Freundlich. Os dois modelos apresentaram significativa correlação com os dados experimentais, tendo o modelo de Langmuir o melhor ajuste. Estes resultados indicam que o modelo de Langmuir pode ser usado para prever a capacidade máxima de adsorção do cobre sobre o carvão ativado. Os resultados obtidos nos ensaios das isotermas foram usados para o cálculo da eficiência de remoção do cobre na condição de saturação chegando a 99% de remoção do cobre. Observou-se, que o aumento da massa de carvão leva a um aumento da eficiência de remoção do cobre. Este resultado mostra que quanto maior for a massa de adsorvente maior será a disponibilidade para a adsorção do cobre. Observou-se também que a partir de uma massa de 3 g e até 5 g a eficiência é praticamente constante, independente do valor do pH estudado. Este comportamento indica a possibilidade da existência de um valor ideal para a massa de carvão ativado a ser usado na adsorção do cobre.

CONCLUSÕES:

A capacidade de adsorção do cobre pelo carvão ativado, não foi afetada de forma significativa quando o pH da solução variou de 4 para 6. Já o aumento da concentração inicial favorece de forma significativa o aumento da capacidade de adsorção, quando a concentração inicial variou de 10 para 60 mg/L. Quanto ao estudo cinético, os resultados apresentam uma cinética de pseudo-segunda ordem, caracterizando o mecanismo de reação químico como o mecanismo que controla o processo de adsorção. No estudo de equilíbrio, o modelo de Langmuir apresentou a melhor adequação com os dados experimentais, e é o modelo indicado para o projeto de sistemas de adsorção. Os dados de equilíbrio também indicam que a eficiência de remoção está relacionada à massa de adsorvente usado, e que possivelmente existe uma massa ideal de adsorvente para cada sistema de adsorção. Os resultados obtidos para a eficiência de remoção, indicam também que pelo alto valor de eficiência de remoção obtidos, este processo é indicado para este tipo de tratamento.

Instituição de fomento: CNPq-Pibic

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: metal pesado, isoterma, cinética

E-mail para contato: liviakdsl@yahoo.com.br