APLICAÇÃO DE RESÍDUO AGROINDUSTRIAL NA ADSORÇÃO DE CHUMBO(II) EM SOLUÇÕES AQUOSAS

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Teixeira, V.E.S. (UFPE) ; Campos, N.F. (UFPE) ; Oliveira, L.P.S. (UFPE) ; Ribeiro, B.G. (UFPE) ; Gama, B.M.V. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE)

Resumo

A presença de chumbo Pb(II) em efluentes industriais gera preocupação devido a sua alta toxicidade, sendo necessária sua remoção dos efluentes antes do descarte em corpos d`água. O objetivo deste trabalho foi a preparação de adsorventes a partir de casca de feijão verde para a remoção de íons Pb(II) de soluções aquosas. O biocarvão foi selecionado, apresentando capacidade adsortiva de 0,24 mmol.g^-1 (49,8 mg.g^-1) para concentração inicial de 0,5 mmol.L^-1, 2 g do adsorvente por litro de solução, pH 3 e 100 rpm. Assim, verificou-se um potencial de aplicação de resíduo agroindustrial na obtenção de biocarvão para a adsorção do íon Pb(II) de soluções aquosas.

Palavras chaves

Adsorção; Chumbo; resíduo agroindustrial

Introdução

O chumbo (Pb) é encontrado em efluentes por ser utilizado nas indústrias de tintas e pigmentos, baterias, agroquímicas e eletrônica (AMIN et al. 2019). Diante deste fato, o CONAMA na Resolução Nº 430/2011 estabeleceu o valor máximo de Pb em 0,5 mg.L^-1 para lançamentos de efluentes em corpos receptores (BRASIL, 2011). Sendo assim, esses efluentes devem ser tratados antes de serem descartados a fim de manter o ecossistema sustentável (AMIN et al., 2019). Dentre as tecnologias para a remoção de metais pesados, a adsorção se destaca por ser um método que apresenta vantagens como fácil operação e condições operacionais brandas (ANGIN, 2014). A eficiência desse processo depende, entre outros fatores, do adsorvente utilizado. Além disso, a seleção do adsorvente é uma etapa importante, pois cada conjunto adsorvente/adsorvato tem um comportamento próprio que influencia na capacidade de adsorção e no desempenho econômico do processo (LEE et al. , 2019). A obtenção de adsorvente a partir da conversão de resíduos agrícolas em biocarvão, é considerada uma tecnologia de remediação da poluição ambiental. Os biocarvões são materiais ricos em carbono, e são produzidos quando uma biomassa é queimada a uma temperatura relativamente baixa <700°C (ABDLHAFEZ et al., 2016). Ahmad et al. (2014) afirmaram que a capacidade adsortiva do biocarvão pode ser diferente dependendo do tipo de material precursor e condições de produção. Portando, o estudo para obtenção de adsorvente a partir de diferentes resíduos e estudo das condições operacionais para cada adsorvente obtido são relevantes. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi a preparação de adsorventes a partir de casca de feijão verde, para a remoção de íons Pb(II) de soluções aquosas.

Material e métodos

As soluções de trabalho foram preparadas a partir da solução de 1000mg.L^-1 de nitrato de chumbo (99%, Vetec). Os teores do Pb foram quantificados por Espectrofotometria de Absorção Atômica de Chama (Varian, SpectrAA 220 FS) no λ de 217,2nm em curva analítica de 0,5 a 25mg.L^-1. Realizou-se ensaios em branco em todas as etapas do trabalho. Os resíduos foram lavados, cortados, secos (105°C, estufa (Splabor), triturados (liquidificador Mondial), lavados em água destilada e secos por 1h à 60°C, e nomeado V. O biocarvão (Cv) foi preparado a partir de 20g do V, carbonizado em mufla (Quimis, 10°C.min-1, 100ºC/30min, 200ºC/1h e 300ºC/1h). Outra fração de 20g foi ativada (Cav) com ácido fosfórico (85%, Vetec) conforme Patnukao e Pavasant (2008). Os adsorventes foram classificados (peneiras de Tyler) na granulometria <0,090mm. Para selecionar o adsorvente que apresentasse a maior capacidade adsortiva (q) foram realizados ensaios usando 0,1 g dos adsorventes em 50mL de solução (1mmol.L^-1), 300rpm, por 6h no pH 3. Foi avaliado o diagrama de equilíbrio químico do Pb(II) para determinar a faixa de pH a ser estudada na avaliação do efeito para o pH inicial das soluções (pHi). Neste estudo, 0,1g do adsorvente ficou em contato com 50 mL de solução (1,75mmol.L^-1), a 300rpm por 3h. Foi avaliada a influência da relação massa do adsorvente/volume da solução (M/V). Os ensaios foram realizados utilizando 50mL da solução (1mmol.L^-1), no pH definido no estudo anterior, a 300rpm por 3h. Por fim, foi avaliada a influência da velocidade de agitação (VA). As misturas do adsorvente com a solução (0,5mmol.L^-1) foram submetidas a agitação de 100, 150, 200, 250 e 300 rpm, por 3h. Ensaios sem agitação também foram realizados.

Resultado e discussão

No estudo preliminar os q obtidos foram 0,29±0,02, 0,480±0,004 e 0,54±0,01mmol.L^-1 para V, Cv e Cav, respectivamente. A diferença entre Cv e Cav foi de 11% o que não justificaria a etapa de ativação que demanda reagentes, tempo e energia. A Figura 1 apresenta o diagrama de equilíbrio químico do íon Pb(II) e os resultados da avaliação do pHi. A partir de pH 5 (Figura 1A) inicia a precipitação do íon Pb(II). Devido a esse fato o estudo da influência do pHi foi realizado em pH de 2 a 6. Constatou-se pela Figura 1B, uma pequena variação na concentração do íon Pb(II) nos pH de 2 a 4 para os ensaios sem adsorvente, e que a partir do pH 5 inicia a precipitação conforme Figura 1A. No entanto, a adsorção no pH 2 foi baixa devido à presença de H⁺ elevada que ocupam sítios no adsorvente dificultando a adsorção do Pb de acordo com Cao et al. (2019). Para evitar trabalhar em pH que ocorre precipitação ou que a adsorção é baixa, foi selecionado o pH 3 (natural da solução). Os resultados dos estudos do efeito da relação m/V e da VA estão apresentados na Figura 2. Pela Figura 2A observou-se que à medida que relação m/V aumenta o q diminui e o % de Remoção aumenta, gerando uma intercepção em 2g.L^-1 que evidencia a melhor relação para o processo. Conforme Zhou et al. (2017), a diminuição de q é esperado visto que a massa do adsorvente é inversamente proporcional ao q. O aumento do % de Remoção está associado e a uma maior disponibilidade da área superficial do adsorvente como também ao aumento do número de sítios ativos de acordo com Muthanna e Samar (2012). Constatou-se, pela Figura 2B, que ocorreu baixa influência da VA sobre o processo, nas condições estudadas. A VA de 100rpm pode ser utilizada tendo em vista o menor consumo de energia.

Diagrama de equilíbrio químico obtidos com o software HYDRA & MEDUSA e influência do pH inicial da solução (pHi) na adsorção de Pb(II) pelo Cv.


A - Influência da relação massa de adsorvente/volume da solução e B - Efeito da velocidade de agitação sobre o processo adsortivo do Pb(II) pelo Cv.

Conclusões

Foi agregado valor a um resíduo agroindustrial como precursor para preparação de adsorvente, que apresentou eficiência na remoção de Pb(II), incentivando a compatibilização das questões ambientais, uma vez, que um resíduo foi tratado com auxílio de outro resíduo.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao PIBIC/UFPE-CNPq, a FADE/UFPE e ao NUQAAPE/FACEPE.

Referências

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