ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Estudo Termogravimetrico De Residuo Sólido Usado Na Quimissorção De Metais Pesados
AUTORES: W. DE S. MACIEL (UEPB) ; A. J. M. BARROS (UFPE) ; V. D. LEITE (UEPB) ; A. G. SOUZA (UFPB) ; L. STRAGEVITCH (UFPE) ; M. B. DE QUEIROZ (UEPB)
RESUMO: Nas ciências ambientais, existe atualmente a necessidade de se conhecer o comportamento sortivo dos metais por parte dos resíduos sólidos orgânicos, pois o efeito desfavorável em função de altas concentrações no meio ambiente estão relacionadas às características que estes substratos têm de absorver, adsorver e complexar tais elementos químicos. Ao nível nacional estes resíduos na sua grande maioria são dispostos de forma não racional, passando a gerir significativos e diversificados impactos ambientais, além de propiciar desequilíbrio nos ecossistemas aquáticos.Neste sentido, o estudo termogravimétrico pode ser utilizado na determinação das características físico-químicas dos resíduos e infravermelho na compreensão dos fenômenos no processo da sorção dos metais.
PALAVRAS CHAVES: resíduo sólido orgânico, metais pesados, sorção.
INTRODUÇÃO: Os metais pesados reduzem a capacidade autodepurativa das águas, devido à ação tóxica exercidas por estes elementos sobre os microrganismos responsáveis por essa regeneração quando ultrapassam o limite tolerável por estes organismos (Branco, 1986). A conseqüência é uma redução drástica da demanda bioquímica de oxigênio (DBO), com igual grau de eutrofização. Uma elevada concentração de oxigênio na água nem sempre significa um indicio de condições aeróbias saudáveis, pode indicar também um envenenamento com metais pesados devido à formação de óxidos metálicos (Fellenberg, 1980).
Existem vários metais que atingiram concentrações elevadas no meio ambiente devido o aumento de descargas de uma variedade de efluentes industriais e são causadores de inúmeros problemas de saúde ou pelo menos de desequilíbrios ambientais de algumas regiões.
Com o aumento dos níveis de contaminação do meio ambiente por metais pesados tem-se tornado mais econômico e mais sensato tratar os esgotos e despejos industriais com verdadeira eficácia, ao invés de tentar sanar os efeitos produzidos pelos efluentes não tratados. As técnicas tradicionais mais utilizadas encontram-se a precipitação, a coagulação e a troca iônica. Além, do emprego do tratamento biológicos em reatores, verificando-se uma redução considerável na concentração dos metais dissolvidos. Os processos dos bioreatores são caracterizados por pequenos volumes no reator, e altas concentrações de substrato orgânico, que pode ser um sistema formado por microrganismos ou matéria orgânica morta (Metcalf e Eddy, 1991).
Neste trabalho objetivou-se estudar a modificação das características físico-químicas do resíduo sólido orgânico (RSO) submetido ao processo de sorção com espécies metálicas, utilizando-se da análise da técnica da TG e IV.
MATERIAL E MÉTODOS: O experimento de biossorção dos metais (Ni2+, Cu2+, Cr3+, Co3+ e Cd2+) foi instalado e monitorado no Laboratório de Saneamento Ambiental do Departamento de Química da Universidade Estadual da Paraíba, localizado na Estação Experimental de Tratamento Biológico de Esgoto Sanitário (EXTRABES), situado na cidade de Campina Grande, Paraíba.
Para realização do experimento utilizou-se um agitador Jar Test modelo JT-103 da QUIMIS para os ensaios de biossorção entre os metais pesados e RSO. No equipamento foram colocados cinco beckers com capacidade de 1 litro contendo soluções específicas dos metais com concentrações de 50 mg Mx+ L-1 e um sexto becker com água destilada para servir com testemunha. Todos os beckers receberam uma massa de 5,0g de RSO quantitativamente pesado para formar as soluções de estudo com um ciclo experimental foi de 24h sob agitação a 125 rpm.
O comportamento térmico das amostras foi analisado nas curvas de termogravimetria (TG) que foram obtidas em uma termobalança de marca SHIMADZU, modelo TA-50, em atmosfera de ar sintético, com fluxo de 20 mL, cuja razão de aquecimento foi 10 ºC min-1, no intervalo de 28 – 950 ºC. As análises de espectroscopia vibracional na região do infravermelho das amostras de RSO e RM, onde M = metais (Ni2+, Cu2+, Cr3+, Co3+ e Cd2+), foram compactados em forma de pastilhas adicionando KBr, e feita à leitura para a região compreendida entre 4000 a 400 cm-¹. O equipamento utilizado foi o espectrofotômetro, marca BOMEM, modelo MB-102.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Todas as curvas apresentaram a presença de dois eventos térmicos na curva de TG com consideráveis perdas de massa, que pode ser observada nitidamente nas curvas de DTG, com exceção da amostra RSO que apresentou quatro eventos. A amostra RSO in natura apresentou maiores decomposição no 2° evento com 36,00% e no 3° evento no 26,36%, apresentando uma redução mássica total de 76,21%. Quanto à amostra RNi apresentou decomposições de 40,67% e 23,36% para o 2° e 3° evento térmico e no processo total de 71,85%. A amostra RCu obteve decomposições nos 2° e 3° evento de 45,22% e 22,22%, respectivamente, e uma perda de massa total de 74,73%. O mesmo perfil pode ser visto na amostra RCr quanto aos eventos observados tanto na amostra anteriores, com valores iguais a 50,21% e 20,16% para o 2° e 3° evento térmico, concomitantemente, no processo global a redução foi de 79,37%. Para a amostra RCo os eventos com maiores decomposições foram os mesmo observados na amostra in natura com valores de 41,11% para o 2° evento e 24,91% no 3° evento, tendo perda de massa no processo global de 72,02%. A amostra RCd apresentou maiores decomposições no 2° e 3° evento com valores de 43,05% e 23,42% e em valores globais em torno de 72,91%. Todos os espectros mostram uma forte absorção pela presença de banda larga em 3600-3200 cm-1, atribuída a v(O-H) de grupos carboxílicos, confirmada pela larga absorção centrada em 1650 cm-1. Todos os espectros desdobrados em três componentes, indicando diferentes tipos de vibrações. A presença de complexos de metais com ligações entre metal-oxigênio, Os espectros de IV das amostras são dominados, bandas fracas em  1320 cm-1 atribuída a grupos v(C-O) ou vs(OCO) de grupos carboxilatos coordenados (Nakamoto, 1970; Pavia et al, 1996).
CONCLUSÕES: A sorção dos metais apresentou modificações dos perfis das curvas de TG/DTG, demonstrada também na alteração dos espectros de infravermelho das amostras RM em relação ao RSO. Pode-se observar na análise dos sólidos totais que houve um amento na presença da fração volátil e carbono orgânico total relacionado com compostos orgânicos, que nas curvas de TG/DTG demonstrou uma maior decomposição das amostras de RM em relação ao RSO. A interação do metal e substrato ficou evidenciado pelo aparecimento de bandas de carboxilatos coordenados e da ligação de metal-oxigênio.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem o apoio financeiro para realização deste trabalho pelo CNPq e CAPES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARROS, A. J. M., LEITE, V. D., PRASAD, S., SANTOS, J. C. O., SOUZA, A G. Estudo termogravimétrico do lodo de esgoto sanitário e resíduo sólido orgânico. IV CONGRESSO BRASILEIRO DE ANÁLISE TÉRMICA E CALORIMETRIA E II CONGRESSO PAN-AMERICANO DE ANÁLISE TÉRMICA E CALORIMETRIA. 2004. Anais. Poços de Caldas, MG. 2004.
BRANCO, S. M. Hidrobiologia aplicada à engenharia sanitária. 3° ed. CETESB/ASCETESB. 640p 1986.
GUIMARÃES, E. Caracterização química, espectroscópica, e por análise térmica de ácidos húmicos e vermicompostos obtidos de estercos de diferentes animais. Curitiba/PR/Brasil. Dissertação de Mestrado. PGQ/DQ/UFPR. p 109. 1997.
METCALF E EDDY. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse. 3rd ed. New York. McGraw-Hill. 1334 p. 1991.
NAKAMOTO, K. Inorganic compounds. In: Infrared spectra of inorganic and coordination compounds. 3rd ed. New York, John Willey and Sons, Part II. 1970
PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Introduction to spectroscopy: a guide for students of organic chemistry. 2nd ed. New York. Saunders College Publishing. 511 p. 1996.
VOLESKY, B. Biosorption of Heavy Metals. CRC Press, McGill University, Montreal, p. 396. 1989.
