Remoção de íons zinco e cobre em sistema adsortivo de leito fixo

Remoção de íons zinco e cobre em sistema adsortivo de leito fixo de
vermiculita expandida.
Melissa G. A. Vieira (PQ), Hewellyn J. de Almeida (IC).
Resumo
Grandes quantidades de efluentes contaminados com metais pesados são gerados anualmente em
processos industriais. Metais pesados são poluentes perigosos de solos e meios aquáticos, sendo tóxicos e
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bioacumulados no organismo de seres vivos. Dentre as técnicas de remoção, adosrção em adsorventes
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alternativos possuem baixo custo e boa eficiência de remoção a baixas concentrações de soluto. Este
projeto visou explorar a remoção binária de íons de cobre e zinco em vermiculita expandida brasileira,
através de sistemas dinâmicos em colunas porosas de leito fixo. Os experimentos foram realizados a
diferentes vazões e frações molares dos metais, a fim de determinar as condições ótimas de operação. A
partir das curvas de ruptura, foram calculados os parâmetros de eficiência: quantidade total (Qt) e útil (Qu)
adsorvida dos metais, zona de transferência de massa (ZTM) e porcentagem total de remoção (%Rem) em
leito. A renerabilidade da argila foi testada em ciclos de dessorção com solução de CaCl2. Durante o
processo adsortivo, a competição entre ambos os metais pelos sítios ativos da vermiculita demonstrou uma
maior seletividade dos íons cobre.
Palavras Chave: adsorção, cobre, zinco.
Introdução
Estudos de adsorção mullticomponente em
sistemas dinâmicos são os que mais se
aproximam do tratamento de efluentes em escala
industrial. A otimização desse processo é,
portanto, essencial para garantir sustentalidade
ao processo fabril e ao meio ambiente. Esse
estudo visou investigar o processo de adsorção
binário de íons de Cu(II) e Zn(II) em vermiculita
expandida em sistemas fluidodinâmicos, para
analisar a influência da vazão e das frações
molares na remoção de ambos os metais. Além
disso, foi analisada a regenerabilidade do
adsorvente por meio de ensaios de dessorção.
Resultados e Discussão
A especiação metálica obtida através dos
softwares Hydra® e Medusa® definiu pH máximo
de 4,5 para os experimentos de adsorção.
As vazões 1, 3, 5, e 7 mL/min foram testadas
com soluções equimolares dos metais. A escolha
da vazão ótima de operação se baseou nos
parâmetros e nas condições experimentais que
acarretassem menor erro às análises. A menor e
a maior vazão apresentaram os melhores
resultados de ZTM, nesta ordem. Devido ao
menor tempo de ensaio, foi escolhida a vazão de
7 mL/min, com ZTM de 13,209 cm para o cobre e
13,483 cm para o zinco.
Na vazão ótima, foram realizados experimentos
com diversas frações molares dos íons.
Observou-se uma tendência dos íons de cobre
ser melhor adsorvido.
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Em estudo monocomposto prévio , o zinco
demonstrou maior afinidade pela argila, enquanto
que nos experimentos binários o cobre se
2+
mostrou mais seletivo. O favorecimento do Cu
na competição se deve, provavelmente, a sua
rápida taxa de troca com a água.
O teste de dessorção foi feito com solução 0,1 M
de CaCl2, após o processo de adsorção com
solução metálica binária equimolar de 0,5 mmol/L
O estudo comprovou a capacidade de
recuperação de ambos os cátions
Conclusões
Verificou-se na adsorção binária de Cobre e
zinco em vermiculita a competição entre os
metais pelos sítios ativos do adsorvente, sendo
maior a seletividade pelos íons de cobre. A vazão
de operação definida foi de 7 mL/min e teste de
dessorção
evidenciou
a
viabilidade
de
recuperação dos metais e regerabilidade da argila
como adsorvente. Tais resultados indicam que o
processo é promissor no tratamento de efluentes.
Agradecimentos
Ao PIBIC/CNPq e ao SAE/UNICAMP, pelo
suporte financeiro.
À professora Melissa e a todos alunos do LEA e
LEPA, pelos conhecimentos passados.
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1
Derísio, J. C. Introdução ao Controle de Poluição Ambiental, 3ª
edição, Sigmus-CETEBS, 2005.
2
Almeida Neto, A. F. Caracterização e avaliação de argilas como
adsorventes na remoção e eluição de íons cobre e mercúrio em
diferentes sistemas. Universidade de Campinas, Tese (Doutorado),
2011.
³ NISHIWAKA, E.; VIEIRA, M. G. A. Avaliação de vermiculita
expandida como adsorvente na remoção e eluição de íons zinco.
PIBIC, 2011/2012.
XXIII Congresso de Iniciação Científica da UNICAMP