Remoção de cobalto de efluentes industriais por eletrodeposição

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

Santos, I. (UFF) ; Santos, I. (UFF) ; Pontual, L. (UFF) ; Monteiro, L. (UFF) ; Mainier, F. (UFF)

Resumo

A poluição ambiental por metais tóxicos é um passivo global. O cobalto (Co) tem aplicação na indústria de pigmentos, tintas e cerâmicas, ligas metálicas, catalisador, baterias e na agricultura. Os efluentes resultantes, se não tratados corretamente, podem causar grandes problemas ambientais. A intoxicação aguda de Co nos seres humanos pode provocar efeitos graves à saúde. O presente estudo se propõe a remover Co de efluentes industriais sintéticos pelo método de eletrodeposição. Para tal, desenvolveu-se uma pilha eletrolítica alimentada por uma fonte de corrente contínua, usando como eletrodos uma tela de arame galvanizado e uma placa de platina pura. Verificou-se a influência de variáreis como: pH, corrente, tempo e concentração inicial. A maior eficiência de remoção foi de 43%.

Palavras chaves

Cobalto; Eletrodeposição; Efluentes industriais

Introdução

O Co possui diversas aplicações, mas até o século XX sua principal utilização foi como agente de coloração. Atualmente, além da sua utilização para pigmentação, o Co e seus compostos são basicamente para superligas, produtos químicos e catalisadores, fertilizantes e baterias (NAGPAL, 2004; PAUSTENBACH, 2013). De acordo com a CONAMA n°420 o valor da concentração de prevenção no solo é de 25 mg/Kg, para água de consumo humano esta concentração é de no máximo 0,05 mg/L. Em alguns cenários este valor ultrapassa o permitido, como no industrial em que o valor de investigação no solo chega a 90 mg/Kg, podendo causar danos a saúde humana e ao meio ambiente. De acordo com a CETESB (2012) uma exposição aguda ao Co pode resultar em problemas respiratórios, dermatite alérgica, efeitos gastrintestinais e danos ao fígado. Em seus experimentos com plantações de tomate, Chatterjee (2003) observou que um excesso de Co no solo induzia uma deficiência de ferro, uma diminuição de biomassa, clorofila a e b, na fotossíntese e na atividade de catalise. Estudos revelam algumas técnicas para remoção de Co, como a precipitação química, a eletrocoagulação e a eletrodeposição. Sharma (2005) verificou uma eficiência de remoção de Co de 94% empregando a eletrodeposição, na qual foi utilizado uma placa de aço inoxidável/alumínio como catodo e uma placa de Pb-8% Sb como anodo. A concentração inicial foi de 40 g/L, pH de 4, T=60ºC e uma densidade de corrente de 400 A/m². Com tudo, o presente estudo tem como objetivo remover Co de efluentes industriais a partir da técnica de eletrodeposição, na qual uma tela de arame galvanizado foi utilizada como catodo e uma placa de platina como anodo. Além de avaliar a influencia do pH, da corrente, do tempo e da concentração inicial na eficiência de remoção.

Material e métodos

Sulfato de Cobalto heptahidratado (CoSO4.7H2O) foi utilizado para preparar as soluções iniciais. Ácido sulfúrico P.A. foi utilizado para ajustar o pH inicial das amostras. Para célula eletrolítica, utilizou-se uma cuba de acrílico com capacidade máxima de 490 mL de solução. Uma tela (malha 30, diâmetro do arame de 0,30 mm, abertura da malha 0,55 mm) retangular de 4,5x4 cm e uma fina placa de Platina de 4,2 cm² foram utilizadas como eletrodos. Os eletrodos foram diretamente conectados a uma fonte de corrente contínua (ICEL Manaus PS- 5000) fornecendo 0-30V (0-3A) com opções operacionais de controlar a corrente de saída. Uma placa de agitação magnética (Nova Instrumentes NI 1102) forneceu a agitação necessária ao sistema. Antes de cada experimento os eletrodos foram mergulhados em uma solução de NaOH 10%, depois lavados com água, posteriormente mergulhados em uma solução de HCl 10% e, por fim, lavados com água novamente. Um volume de 250 ml da solução inicial contendo Co²+ foi transferido para a célula. Todos os experimentos foram realizados a temperatura ambiente. A operação começou quando ligou a agitação e regulou-se a corrente no valor desejado. Ao final do experimento, as amostras foram filtradas e analisadas em um analisador voltamétrico (Metrohm 767 VA Computrace).

Resultado e discussão

A eficiência de remoção foi calculada através do parâmetro Er, no qual: Er=(Ci -Cf)/Ci x 100 Onde, Ci é a concentração inicial de Co2+ e Cf é a concentração final depois de um determinado tempo t. Até o presente momento foi avaliado apenas o efeito do pH inicial na eficiência do processo de remoção de Co2+. Para aferir este efeito, uma serie de experimentos foram realizados utilizando uma solução inicial com concentração de 200 ppm de Co2+ e pH inicial variando de 2,0-5,5. O tempo para remoção foi de 15 min e a corrente foi mantida fixa em 0,3A. A figura 1 demonstra o rendimento de remoção em função do pH inicial. pH acima de 6,0 não foi avaliado, pois a adição de bases no sistema favorece a formação de hidróxido de cobalto. Conforme observado na figura 1, para pH = 4 obteve-se o melhor resultado, com uma eficiência de 43%, isto se deve ao fato de ter mais íons na solução do que para valores maiores de pH, aumentando assim a condutividade. Já para valores de pH menores do que 4 há uma pequena queda na eficiência, provavelmente pelo fato de que valores muito baixo de pH favorecem uma maior produção de hidrogênio, competindo com a deposição do Co.

Efeito do pH inicial na eficiência de remoção de Co2+: i = 0,3A, t = 15min, Ci = 200 ppm.

Conclusões

Este trabalho estudou a remoção de cobalto de soluções aquosas utilizando o processo de eletrodeposição através de uma tela de aço carbono e de uma placa de platina como eletrodos. Os resultados mostram que o cobalto pode ser removido da solução por este método. A remoção se mostra afetada pelo pH inicial e pretende-se estudar também a influência da corrente, do tempo e da concentração inicial.

Agradecimentos

CAPES, FAPERJ, Pós-graduação em Engenharia Química/UFF.

Referências

CETESB. Ficha de Informação Toxicológica (FIT), Cobalto. São Paulo, Março 2012. Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/tecnologia-ambiental/laboratorio/109-informacao>. Acesso em 15 jun. 2015.
CHATTERJEE, J. Management of phytotoxicity of cobalt in tomato by chemical measures. Plant Science. Botany Department, Lucknow University, India. 164 (2003) 793-801.
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução Nº 420, de dezembro de 2009. Publicado no DOU nº 249, de 30/12/2009, pags. 81-84.
MEDEIROS, M. A. Elemento químico: cobalto. Química Nova na Escola. Vol. 35, n. 3, p. 220-221, 2013.
NAGPAL, N. K. Technical Report - Water Quality Guidelines for Cobalt. Government of British Columbia, Water Protection Section. Victoria. BC. Canada, 2004.
NTP – National Toxicology Program. Toxicology Studies of Cobalt Metal (CASRN 7440-48-4) in F344/N Rats and B6C3F1/N Mice and Toxicology and Carcinogenesis Studies of Cobalt Metal in F344/NTac Rats and B6C3F1/N Mice (Inhalation Studies). USA, out. 2013. Disponível em: <http://ntp.niehs.nih.gov/results/pubs/longterm/reports/longterm/index.html>. Acesso em: 16 jun. 2015.
PAUSTENBACH, D. J. et al. A review of the health hazards posed by cobalt. Critical Reviews in Toxicology. USA. 2013; 43(4): 316–362.