ÁREA: Ambiental
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DE ARGILA ESMECTITA NA REMOÇÃO DE FERRO UTILIZANDO ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS
AUTORES: CUNHA, C.O. (UFPE) ; SILVA, R.C.R.S. (UFPE) ; SILVA, V.L. (UFPE)
RESUMO: A poluição das águas é fruto de um conjunto de atividades humanas,onde os poluentes alcançam águas superficiais e subterrâneas de formas diversas.O trabalho tem como objetivo analisar a qualidade da água subterrânea em um poço utilizando análise de componentes principais,como também,avaliar a remoção de ferro utilizando a argila esmectita como adsorvente.Procedeu-se um estudo envolvendo o acompanhamento das características físico-químicas,e a utilização da argila esmectita na remoção do alto teor de ferro encontrado nas amostras. Os principais componentes de análise mostraram claramente separação das amostras conforme as características físico-quimica das mesmas.De acordo com planejamento fatorial,os resultados mostraram uma boa eficiência da argila esmectita na remoção de ferro (96,72%).
PALAVRAS CHAVES: argila esmectita, análise de componentes principais, planejamento fatorial
INTRODUÇÃO: A poluição por metais pesados resulta de diferentes atividades econômicas,a maioria delas industriais,muito embora fontes como atividades agrícolas e a disposição de rejeitos domésticos também contribuam para a liberação de metais pesados ao meio ambiente(SILVIA,1991).A água para consumo humano deve-se ajustar a padrões adequados de potabilidade segundo as normas do Ministério da Saúde e da Organização Mundial de Saúde.A Portaria do Ministério da Saúde nº 518,estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano, bem como o seu padrão de potabilidade.Entre os principais métodos utilizados na remoção de metais pesados, podem ser citados:precipitação-sedimentação,extração por solvente,troca iônica,aeração,separação por espuma,leito fixo com uso de zeólitas,separação sólido-líquido,tratamento biológico e a adsorção(FÉRRIS, et al.,2001).
A biossorção também pode ser considerada um processo promissor na remoção de metais pesados. Nesse processo a adsorção ocorre na biomassa de organismos vivos ou mortos, denominados biossorventes, entre os quais podemos citar: microorganismos (fungos, bactérias e microalgas), macroalgas, subprodutos agrícolas, silicatos, entre outros. O principal interesse na aplicação da biossorção está no baixo custo da matéria-prima e na sua relativa abundância (RÚBIO; TESSELE, 1997).As argilas esmectitas são filossilicatos constituídos por duas folhas de silicato tetraédricas, com uma folha central octaédrica unidas entre si por oxigênio comuns às folhas.O objetivo do trabalho é analisar a qualidade da água de amostras de água subterrânea em um poço utilizando análise de componentes principais (PCA), como também avaliar a remoção de ferro utilizando a argila.
MATERIAL E MÉTODOS: As amostras de águas subterrânea foram coletadas em um poço com 152 m de profundidade e 6’’ de diâmetro interno em Juazeiro do Norte–Ceará, no período de março/2009 a janeiro/2009.Foram avaliados diversos parâmetros na água subterrânea, onde as análises laboratoriais atendem às normas aprovadas pelo Instituto Nacional de Metrologia,Normalização e Qualidade Industrial ou,na sua ausência,aos métodos indicados pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater(1995).
A argila esmectita in natura com 200 mesh, foi coletada na bancada de mineração da gipsita localizada na região do Araripe, município de Ipubi, estado de Pernambuco.Para avaliar as variáveis que exibem efeitos significativos no processo de remoção do ferro foi utilizado um planejamento fatorial com 3 variáveis em 3 níveis, mais um ponto central em triplicata. As variáveis foram: massa(0,5; 0,75 e 1g),velocidade de agitação 0; 200 e 400 rpm) e tempo 20; 40 e 60 h).Os ensaios de bioretenção foram realizados colocando-se em contato 20 mL da amostra de água com a massa da argila correspondente, nas condições definidas pelo planejamento experimental.A resposta estudada foi a quantidade de ferro removido (%) na amostra de água subterrânea.A agitação foi realizada através de uma mesa agitadora a temperatura ambiente (27°C). Depois de transcorrido o tempo determinado para cada ensaio,filtrou-se a solução para determinar a concentração ferro remanescente por meio do Espectrofotômetro de Absorção Atômica em Chama.Os experimentos foram realizados em duplicata,utilizando-se nos resultados as médias das leituras,totalizando 22 experimentos.Os resultados foram submetidos à análise de componentes principais (PCA) utilizando o programa Statística e The Unscramber(ARUGA et al., 1993; JOHNSON, 1998).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: No processamento dos resultados da caracterização físico-química da água subterrânea do poço estudado, nos 3 pontos amostrados, duas componentes principais permitiram representar aproximadamente 82% da variância dos dados originais, podendo ser utilizadas para verificar semelhanças e diferenças dentro do conjunto amostral.A Figura 1 apresenta um gráfico biplot de escores e pesos (loadings), representação que demonstra a capacidade da primeira componente principal (PC1) para discriminar 52% das amostras mais influenciadas pelo teor de potássio(0,382), nitrato(0,378), sulfato(0,365), magnésio(0,351), sódio(0,325) e ferro(-0,280).A segunda componente principal (PC2) explicou 30% sendo mais influenciada pelos parâmetros: cloreto(0,410), dureza total(-0,412), alcalinidade total(-0,370), pH(-0,353), cálcio (-0,330) e sódio (0,310).Após os ensaios de retenção, seguindo o planejamento fatorial, a quantidade da remoção (%) de ferro variou de 79,94 a 96,72 com erro experimental de 3,41%. Este erro pode ser atribuído à heterogeneidade da argila.A condição mais desfavorável na remoção de ferro foi aquela em que todas as variáveis estavam nos seus níveis mínimos, e a condição que forneceu o melhor resultado foi aquela em que todas as variáveis estavam em níveis máximos exceto o parâmetro massa. Isto acontece pelo motivo da massa ser inversamente proporcional a quantidade de ferro adsorvido em mg por grama de adsorvente.Os efeitos foram calculados em um nível de 95% de confiança.O gráfico de Pareto ilustra os efeitos principais e os efeitos de interação de 2 e 3 fatores (Figura 2).Observa-se que apenas os efeitos principais agitação (A) e tempo (T) foram significativos,aumentando respectivamente a remoção quando se passa do nível inferior para o nível superior dessas variáveis.
CONCLUSÕES: Segundo a PCA, a amostra do poço tratado, apresentou baixo teor de ferro e alto teor de potássio,nitrato,sulfato,magnésio e sódio.Concomitantemente,observou-se uma boa eficiência da argila esmectita,obtendo uma remoção máxima de 96,71% quando aplicado um planejamento fatorial.Dentre as variáveis avaliadas no planejamento (massa, agitação e tempo),o gráfico de Pareto demonstrou que apenas os efeitos principais agitação e tempo foram significativos, aumentando respectivamente a remoção de ferro quando se passa do nível inferior para o nível superior dessas variáveis.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ARUGA, R.; NEGRO, G.; OSTACOLI, G. J. Anal. v. 346, p. 968, 1993.
FÉRIS, L.A.; SOUZA, M.L.; RÚBIO, J. Aproveitamento de subprodutos do beneficiamento de carvão mineral no tratamento de efluentes líquidos. Anais do XVIII Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa, v.3, Rio de Janeiro, p. 436-442, 2001.
JOHNSON, R. A. Applied Multivariate Statistical Analysis, 4th ed., Pren¬tice- Hall: Upper Saddle River, 1998.
MINISTÉRIO DA SAÚDE. Portaria nº 518, de 2004. Normas e padrões de potabilidade da água destinada ao consumo humano. Diário Oficial da União. Brasília, Distrito Federal, 2004.
RÚBIO, J.; TESSELE, F. Removal of heavy metal íons by adsorptive particulate flotation. Minerals Engineering, v.10, n.7, p. 671-679, 1997.
SILVA, M.E.M.C. Tratamento de efluentes industriais contendo metais pesados através do método de Flotação de Precipitados. Dissertação de Mestrado, UFMG, 1991.
