remoção de manganês de águas e efluentes industriais - PUC-Rio

Departamento de Engenharia de Materiais
REMOÇÃO DE MANGANÊS DE ÁGUAS E EFLUENTES INDUSTRIAIS
UTLIZANDO PRCESSOS DE OXIDAÇÃO AVANÇADA.
Aluno: Rosana Maria de Oliveira Silva
Orientador: Luiz Alberto Cesar Teixeira
Introdução
A água é um recurso indispensável à sobrevivência humana e de função vital no ciclo
produtivo; sua poluição pode ser causada por diversas substancias, tais como compostos orgânicos e
metais, deste último grupo podemos destacar o manganês que apesar de ser um metal de grande
importância à vida, em altas concentrações pode ser prejudicial à saúde humana.
Grandes aperfeiçoamentos para o tratamento de efluentes não acompanharam o rápido
crescimento do setor industrial; com o descarte e tratamento inadequado, os efluentes são capazes de
gerar a contaminação dos corpos hídricos, comprometendo sua conservação e utilização.
A precipitação por hidróxido é uma técnica bastante utilizada para remoção de metais de
efluentes, a reação se dá pela adição de uma base ao efluente, porém para baixas concentrações do
contaminante, este procedimento pode não ser suficiente.
NaOH → Na+ + OHM2+ + 2 OH- → Mn(OH)2(s)
Processos que têm se mostrado eficazes no tratamento de águas e efluentes são aqueles
denominados como Processos Oxidativos Avançados (POA), sendo estes baseados na formação do
radical hidroxila que devido ao seu alto poder oxidante consegue oxidar íons metálicos além de
degradar inúmeros compostos poluentes em um curto espaço de tempo.
Objetivos
Estudar a remoção de manganês de águas e efluentes industriais a partir de processos de
precipitação oxidante, avaliando sua eficiência, e enquadramento nos padrões exigidos pela legislação
ambiental.
Metodologia
Os testes serão realizados em batelada, a temperatura ambiente, e o tempo de duração de cada
experimento será de 30 minutos.
Para a realização de cada experimento será preparada uma de solução sintética de manganês (II),
contendo 10 mg/L de manganês e pH = 5; esta solução padrão representará o efluente contaminado
pelo metal, a qual será adicionado o oxidante desejado. A determinação de manganês na solução
tratada será feita por espectrometria de absorção atômica (AAS)
Peróxido de Hidrogênio (H2O2)
O peróxido de hidrogênio tem um alto poder oxidativo, apresentando potencial padrão de 1,77
e 0,87 V, em pH 0 e 14, respectivamente. Pode reagir com o manganês em solução aquosa, oxidandoo ao estado 4+ e precipitando o óxido insolúvel MnO2, de acordo com a reação de oxidação direta:
Mn2+ + H2O2 → MnO2 (s) + 2H+
Através de reação catalítica o peróxido de hidrogênio pode ser convertido em radical hidroxila
(OH•), isto pode ocorrer pela adição de sais de ferro ou ozônio ou radiação UV .O radical hidroxila, é
um agente oxidante muito forte, com potencial padrão elevado (2,8 V).
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Oxigênio
Embora a literatura revele que o oxigênio seja um oxidante lento para o Mn2+, será realizado
um teste para quantificar e referenciar essa prevista baixa eficiência no tempo de 30 minutos.
Com o auxílio de uma bomba de ar, irá saturar-se a solução sintética de manganês com oxigênio
(O2).
Mn2+ (aq) + ½O2 + H2O → MnO2 (s) + 2H+ (aq)
Reagente Fenton
Consiste da reação de sais de ferro com o peróxido de hidrogênio, o radical hidroxila é o
agente oxidante nesta reação.
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH• + OHMn2+ + 2OH- → MnO2
Hipoclorito
A reação do hipoclorito de sódio (NaClO) com o peróxido de hidrogênio, gera como
intermediário o oxigênio singlete que irá realizar a precipitação oxidante do metal, conforme a reação
abaixo:
NaClO + H2O2 → 1O2 + H2O + NaCl
Mn 2+ + ½ 1O2 + H2O → MnO2 + 2H+
Ácido de Caro
O Ácido de Caro (H2SO5), é o produto entre a reação do peróxido de hidrogênio com o ácido
sulfúrico. Comparado com outros oxidantes, incluindo o peróxido de hidrogênio, possui alta
velocidade de oxidação, não requer adição de catalisadores.
H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O
Mn2+ + H2SO5 + 2OH- → MnO2(s) + H2SO4 + H2O
Referências
Santos J.S., 2004. Remoção de Manganês de Águas e Efluentes Industriais com Utilização do
Peróxido de Hidrogênio. Dissertação de Mestrado. Pontifícia, Departamento de Ciência dos
Materiais e Metalurgia. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, PP 62-65
Queiroz J.P.L., 2012. Remoção de Manganês de Águas e Efluentes por Precipitação Oxidante.
Dissertação de Mestrado, Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia. Pontifícia
Universidade Católica do Rio de Janeiro
Teixeira, L. A. C.; dos Santos, J. S.; Costa, V. S. L.; Yokoyama, L.; Sarmiento, C. M., 2010.
Preliminary Studies on Precipitating Manganese Using Caro’s Acid and Hydrogen Peroxide.
Mine Water Environ (2010), 29:154-157.