ÁREA: Ambiental
TÍTULO: O uso das nanopartículas de ferro para remediação do meio ambiente
AUTORES: BRADL, H.B. (FH TRIER) ; RODRIGUES, S.O. (CEFET-GO)
RESUMO: Este trabalho apresentará o uso das nanopartículas de ferro vâlencia zero para a remediação do meio ambiente (Zhang 2003). Primeiramente serão discutidos os problemas da síntese química e as características das nanopartículas de ferro vâlencia zero com um diâmetro muito pequeno, uma superfície muito grande e uma reatividade alta. Em seguida, o uso das nanopartículas de ferro para as técnicas de remediação passiva será demonstrado. O trabalho também mostrará poluentes típicos que podem ser degradados por nanopartículas e descreverá as reações químicas para degradação. Finalmente, alguns dados sobre a capacidade das nanopartículas de ferro vâlencia zero para degradar pireno no solo são apresentados.
PALAVRAS CHAVES: nanopartículas de ferro, remediação, meio ambiente
INTRODUÇÃO: Este trabalho tem por objetivo verificar a síntese das nanopartículas, a determinação das características das nanopartículas e a capacidade delas para a remoção da substância benzo-a-pireno no solo. Foi feito uma comparação entre as lascas de ferro e as nanopartículas para a capacidade da remoção da substância benzo-a-pireno no solo. O uso das nanopartículas de ferro valência zero representa uma nova geração das tecnologias de remediação do meio ambiente (Elliott & Zhang 2001). Esta tecnologia permite aplicações flexíveis e baratas para tanto a zona dessaturada e a zona da água subterrânea. As nanopartículas de ferro valência zero com um diâmetro das partículas entre 1 e 100 nm são muito eficientes para remover e degradar uma grande variedade dos contaminantes, tais como os componentes clorados a saber: metano, benzeno, etenos clorados, pesticidas como DDT, metais pesados como mercúrio, níquel, prata, cádmio, chumbo, cromo (Ponder et al. 2000): e outros (Kanel et al. 2005), corantes orgânicos, PCBs, dióxidos, TNT, outros explosivos e ânions inorgânicos como nitrato ou arsênico em base da superfície e reatividade grande.
O mecanismo de reação do ferro valência zero é uma reação de redução. Ferro valência zero é um moderado agente redutor (geralmente usamos agente redutor moderado, mas não está errado) que reage com oxigênio dissolvido e também com a água. Isso é a reação clássica de corrosão. Geralmente, nanopartículas são produzidas por redução de sais de ferro (por exemplo, cloreto de ferro três) com o tetrahidretoborato de sódio. Por exemplo, contaminantes como Tetracloroeteno podem ser reduzidos para eteno.
As nanopartículas de ferro podem ser usadas para as técnicas“in situ”(Bradl 2006).
MATERIAL E MÉTODOS: Para a síntese das nanopartículas os seguintes reagentes foram utilizadas: cloreto de ferro três pro analysi de Mallinchrodt Baker Chemicals, Phillipsburgh, NJ, EUA, e tetrahidretoborato de sódio pro analysi de Merck, Darmstadt, Alemanha. Uma solução de concentração [FeCl3]=0,05mol/l e [NaBH4]=0,2mol/l] foi preparada. A formação das nanopartículas de ferro foi verificada pelos os raios-X com um diffractometro de Phillips X`Pert Pro com radiação Cu-K alpha. As características das nanopartículas foram verificadas pelo microscópio de Rastreamento Eletrônico, aparelho da Marca Zeiss, Modelo DSM 950, com programas para tratamento de imagem em 2D e 3D. E pelo microscópio de Rastreamento a Laser: Laser Scanning microscope, Marca Leica, Modelo DMRXE. Para as experiências de remoção da substancia pireno os seguintes reagentes foram utilizados: benzo-a-pireno pro analysi de Merck, Darmstadt, Alemanha com uma concentração de 20 mg/l. O solo usado para as experiências (ou para os experimentos) foi coletado em Karlsruhe, Alemanha. A concentração do benzo-a-pireno foi determinada pelo aparelho cromatógrafo a Gás, marca Hewlett Packard, modelo HP 5860 comFID/ECD. Foram usadas as lascas de ferro Master Builders Iron, St. Paul, Minnesota, EUA com uma concentração de 0.025 g/g do solo. As concentrações das nanopartículas de ferro foram 0.1, 0.025, e 0.0625 g/g de solo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As nanopartículas são produzidas por redução de sais de ferro (por exemplo cloreto de ferro três) com o tetrahidretoborato de sódio como seguinte:
0.05 M FeCl3 × 6 H2O + 0.2 M NaBH4
4 Fe3+ + 3 BH4- + 9 H2O 4 Fe0¯ + 3 H2BO3- + 12 H+ + 6H2 (1)
O tetrahidretoborato de sódio é adicionado à solução de cloreto de ferro três hexahidratato. O excesso de tetrahidretoborato de sódio é necessário para acelerar o processo e garantir o crescimento uniforme dos cristais. A forma das nanopartículas pode ser influenciada por agentes tenso ativos (Wang & Zhang 1997). Geralmente, as nanopartículas têm uma forma esférica. A media especifica para área superficial é trinta e cinco metros quadrados por grama mais ou menos dois vírgula sete. O valor principal do diâmetro é sessenta e seis vírgula seis nanômetros mais ou menos doze vírgula seis nm. O valor médio do diâmetro é sessenta vírgula dois nanômetros.
Foi demonstrado o efeito das lascas de ferro e das nanopartículas para a remoção da substância benzo-a-pireno no solo. A efetividade das lascas de ferro é muito baixa. Após passar sessenta minutos menos do que dez por cento de pireno são removados. Em contrapartida, as nanopartículas podem remover mais ou menos cinquenta por cento de benzo-a-pireno ao decorrer de uma hora. A concentração das partículas é zero vírgula zero vinte cinco gramas por grama de solo.
Também foi demonstrado o efeito da concentração das nanopartículas no solo para a remoção da substância benzo-a-pireno. Sem o ferro não há efeito algum. Quanto maior a concentração de ferro, maior será a remoção de pireno. Com a maior concentração, ou seja, zero vírgula um grama por grama de solo, atingimos uma remoção acima de oitenta por cento.
CONCLUSÕES: As nanopartículas de ferro valência zero representam uma nova possibilidade para as tecnologias de remediação do meio ambiente. Foi verificada a síntese das nanopartículas pela redução de sais de ferro (cloreto de ferro três) com o tetrahidretoborato de sódio. As nanopartículas possuem um diâmetro muito menor, uma superfície muito maior e uma reatividade muito maior do que as lascas de ferro traditionais. Assim, as nanopartículas são ideais para o uso nas tecnologias de injeção e nos sistemas da “remediação passiva”.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Bradl, H.B. (2006): .The Use of Nanoscale Iron Particles for Groundwater Remediation.- Control of Particulate Processes VII“, 29.10. – 02.11.2006, Harrison Hot Springs, BC, Canada.
Elliott, D.W. & .Zhang, W.X. (2001): Field assessment of nanoscale bimetallic particles for groundwater remediation.-Environ. Sci. Technol. 35 (24): 4922-4926.
Kanel, S.R., Manning, B., Charlet, L. & Choi, H. (2005): Removal of arsenic (III) from groundwater by nanoscale zero-valent iron.- Environ. Sci. Technol. 39 (5): 1291-1298.
Ponder, S.M., Darab, J.G. & Mallouk, T.E. (2000): Remediation of Cr(VI) and Pb(II) aqueous solutions using supported nanoscale zero-valent iron.- Environ. Sci. Technol. 34 (12): 2564-2569.
Wang, C.B. & Zhang, W.X. (1997): Synthesizing nanoscale iron particles for rapid and complete dechlorination of TCE and PCBs.-Environ. Sci. Technol. 31 (7): 2154-2156.
Zhang, W.X. (2003): Nanoscale iron particles for environmental remediation: an overview.-J. Nanoparticle Res. 5 (3-4):323-332.
