Realizado em Vitória/ES, de 17 a 19 de Setembro de 2014.
ISBN: 978-85-85905-08-8
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DA ZEÓLITA SINTÉTICA 4A E DA ZEÓLITA NATURAL CLINOPTILOLITA NA ADSORÇÃO DE ÍONS SULFATOS
AUTORES: Caon, L.L.F. (FAACZ - FACULDADES INTEGRADAS DE ARACRUZ) ; Dalamelino, P.J. (FAACZ - FACULDADES INTEGRADAS DE ARACRUZ) ; Merigheti, A.C. (FAACZ - FACULDADES INTEGRADAS DE ARACRUZ) ; Sarcinelli, J.A.J. (FAACZ - FACULDADES INTEGRADAS DE ARACRUZ)
RESUMO: Uma das causas de danos e redução de eficiência em equipamentos utilizados em
diferentes processos industriais está relacionada aos sais inorgânicos formados a
partir do sulfato (SO42-). O objetivo do trabalho foi
realizar a remoção do sulfato, através da adsorção, utilizando as zeólitas natural
Clinoptilolita e sintética 4A, além de avaliar a eficiência da remoção desse
material em suas formas in natura, ativadas e funcionalizadas. Através dos
resultados obtidos pode-se concluir, principalmente,que não houve interferência de
outros íons em solução, como comprovado pelo Teste de Tukey, e que a zeólita com o
melhor potencial de adsorção foi a zeólita Clinoptilolita ativada e
funcionalizada, que apresentou uma eficiência de, aproximadamente, 85%.
PALAVRAS CHAVES: Remoção; Zeólitas; Modificação
INTRODUÇÃO: O íon sulfato (SO42-) é a forma mais estável dos compostos
de enxofre existentes na natureza e são encontrados principalmente em mananciais
hídricos e em efluentes provenientes de atividades industriais como, por
exemplo, mineração, indústria petroleira, caldeiras, trocadores de calor,
sistema de refrigeração e etc. Os principais problemas causados pela presença
desses íons são as incrustações e corrosões em equipamentos e tubulações, e o
elevado risco de intoxicação e contaminação de fauna e flora (SOUZA, 2007;
REBESCHINI, 2010). Considerando os problemas causados pela presença do sulfato,
surge a necessidade de remoção desse íon. Diversas técnicas vêm sendo utilizadas
para a remoção, dentre elas, os processos de adsorção vem apresentando boas
possibilidades de aplicação. As principais vantagens da adsorção sobre outras
técnicas é a baixa formação de resíduos e a possibilidade de utilização de
materiais de baixo custo como adsorventes, como por exemplo as zeólitas (SILVA,
2011; CERUTTI, 2007). Com base nos problemas causados pelo íon sulfato e na
técnica de adsorção utilizando a zeólita como material adsorvente, o objetivo
geral do trabalho foi avaliar a eficiência de adsorção de íons sulfato na
zeólita sintética 4A e na zeólita natural clinoptilolita em suas formas
naturais, ativadas e funcionalizadas. E para alcançá-lo, os objetivos
específicos foram: realizar a ativação com íons Na da zeólita Clinoptilolita e a
funcionalização com íons Ba na zeólita clinoptilolita e na zeólita 4A; avaliar a
adsorção utilizando as zeólitas clinoptilolita e 4A in natura e também
nas suas formas modificadas (ativadas e funcionalizadas) medindo a eficiência do
processo; e avaliar se houve interferência de outros íons em solução no processo
de adsorção.
MATERIAL E MÉTODOS: O modelo experimental foi criado, adaptado e realizado pelo grupo nos
laboratórios do curso de Engenharia Química das Faculdades Integradas de Aracruz
(FAACZ),em Aracruz/ES, utilizando a zeólita Clinoptilolita natural
disponibilizada pela empresa Celta Brasil e a zeólita sintética 4A cedida pela
empresa Oxanyl Raos, ambas em suas formas in natura. A primeira parte foi
realizar a adsorção, em um aparato que simulou uma filtração, passando a solução
contendo íon sulfato pelo meio adsorvente zeolítico, com auxílio de tubulações e
bomba à vácuo, para assegurar vazão constante e tempo de contato iguais,
recolhendo alíquotas de filtrado a cada 10 ml, para obtenção de dados
estatísticos. As duas soluções utilizadas foram: uma solução de água do mar,
confeccionada seguindo a metodologia adaptada por Mallasen e Valenti (1998); e
uma solução contendo apenas o íon sulfato na mesma proporção contida na água do
mar. Como meio adsorvente foram utilizadas três configurações: a zeólita in
natura; a zeólita ativada com íons Na - funcionalizada com íons Ba; e a
zeólita funcionalizada com íons Ba, seguindo metodologia proposta por Oliveira
(2006). Para determinação da concentração de sulfato nas soluções antes e depois
da adsorção foi utilizado o método de análise 4500-SO42- E
(Turbidimétrico) do Standard Methods for the Examination of Water an
Wastewater (1999), que gerou uma absorbância e partir dela calculou-se a
concentração. Ao total, foram realizados 10 testes, em triplicata, variando o
tipo de zeólita e a solução utilizada para análise. Em seguida, na parte
estatística, foram calculadas as eficiências e foi aplicado o Teste de Tukey
para avaliar a confiabilidade dos dados e também a interferência de outros íons
presentes em solução.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A concentração de sulfato nos testes realizados foi calculada com base em uma
curva de calibração com coeficiente de determinação (R²) de 0,9851, uma vez que
a concentração inicial de entrada de sulfato nas soluções estava entre 30 a 35
mg/l. Assim, as eficiências de remoção calculadas estiveram como na Tabela 1. Ao
analisá-la, percebe-se que a eficiência para a ZC na solução de sulfato foi
negativa, indicando que houve um erro analítico, devido à interferência de
sólidos suspensos, porém, como a disponibilidade de reagentes foi limitada, não
foi possível repetir esse teste. E para a zeólita 4A in natura verificou-
se uma eficiência baixa para a adsorção do íon sulfato, em ambas as soluções. Já
para as zeólitas modificadas, verificou-se que a zeólita Clinoptilolita ativada-
funcionalizada demonstrou ser eficiente para a adsorção do sulfato, removendo
cerca de 85% em água do mar e 34% em solução de sulfato, enquanto a zeólita
Clinoptilolita funcionalizada, em ambas as soluções, não demonstrou boa
eficiência de remoção, ou seja, apenas a etapa de funcionalização direta não é
capaz de melhorar significativamente a capacidade de remoção da zeólita. Já para
a zeólita 4A funcionalizada, a eficiência de remoção foi cerca de 59% em ambas
as soluções, valor satisfatório, uma vez que se esperava uma melhor remoção,
pois essa configuração, que já era modificada com íon Na, foi funcionalizada,
aumentando a capacidade de remoção. A confiabilidade dos dados foi testada pelo
Teste de Tukey, onde todos os P-valores para as comparações feitas estiveram
acima de 0,05, ou seja, as modificações (ativação e funcionalização) realizadas
em ambas zeólitas melhoraram significativamente a eficiência de remoção, pois os
resultados foram estatisticamente diferentes.
Tabela 1
Eficiências de remoção das configurações zeolíticas
em ambas as soluções.
CONCLUSÕES: De acordo com os objetivos propostos no trabalho e com os resultados obtidos e
discutidos foi possível concluir que, em relação à ativação e funcionalização das
zeólitas, percebeu-se que a modificação aumentou significativamente a taxa de
remoção do íon sulfato. Em relação à adsorção, a melhor configuração foi a zeólita
Clinoptilolita ativada-funcionalizada em solução de água do mar, com eficiência de
remoção de 84,63%±1,01%. E foi possível concluir ainda, que a hipótese de
interferência de outros íons em solução, não provoca diferenças significativas nas
eficiências de remoção.
AGRADECIMENTOS: Ao professor orientador Mário Sérgio da Rocha Gomes, M. Sc. Às empresas Celta
Brasil e Oxanyl Raos. E aos familiares e amigos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CERUTTI, M. L. M. N. Dessulfulrização da gasolina por adsorção em zeólitas "Y" trocadas por cobre. UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, p. 184. 2007. MALLASEN, M.; VALENTI, W. C. Efeito da composição iônica da água do mar artificial no desenvolvimento de larvas de Macrobrachium rosenbergii (De Man, 1879) [Crustacea, Decapoda] no estágio II. UNESP - Centro de Aquicultura. Jaboticabal, SP, p. 6. 1998. OLIVEIRA, C. D. R. Adsorção-remoção de íons sulfato e isopropilxantato em zeólita natural funcionalizada. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS, p. 161. 2006. REBESCHINI, J. Avaliação de Aditivos Químicos para Dissolver Incrustação Inorgânica de Sulfato de Bário em Poços de Petróleo. Universidade Estadual de Campinas. Campinas, SP, p. 136. 2010. SILVA, R. O problema da remoção de íons sulfato no reuso de águas tratadas de DAM no Brasil. UFRSG - Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Salvador, BA, p. 9. 2011. SOUZA, A. Avaliação de inibidores de corrosão para sistemas de resfriamento industrial operando com ciclo elevado de concentração. Univerdade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, RJ. 2007.