ÁREA: Materiais
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE ZEÓLITAS DO MUNICÍPIO DE GOVERNADOR EDSON LOBÃO (MA) VISANDO SEU EMPREGO NA REMOÇÃO DE NITROGÊNIO EM ÁGUAS RESIDUÁRIAS
AUTORES: FIGUEREDO, G. P. (DAQ/IFMA) ; SILVA, N. C. (DAQ/IFMA) ; ZIMMARO, A. (INT/MCT) ; FRAGA, M. A. (INT/MCT) ; DA-SILVA, J. W. (DETQI/UFMA)
RESUMO: Este trabalho reporta as características físico-químicas, especialmente a capacidade de adsorção de compostos nitrogenados sobre zeólitas naturais. O principal objetivo é avaliar sua possível aplicação como adsorvente na remoção de nitrogênio de águas residuárias. As amostras foram coletadas no município de Governador Edson Lobão (MA) e caracterizadas por DRX, FRX, adsorção de N2 e de n-butilamina. Os resultados obtidos revelaram que as zeólitas apresentam estruturas de estibilta cálcica e esmectita, com altos teores cálcio e magnésio, pequena área específica e elevada capacidade de adsorção de n-butilamina. As características dessas amostras indicam que as mesmas possuem uma potencial aplicação em Estação de Tratamento de Esgoto onde a remoção de nitrogênio é etapa fundamental.
PALAVRAS CHAVES: zeólitas, n-butilamina, tratamento de águas residuárias.
INTRODUÇÃO: Compostos nitrogenados como amônia, nitratos, nitritos, óxido nitroso, nitrogênio molecular e nitrogênio orgânico na forma de aminoácidos, peptídeos, purinas, aminas, etc., em associação com fósforo, quando dispostos em corpos de água, promovem o fenômeno de eutrofização, podendo tornar a água impróprio para o abastecimento público (SOUSA e FORESTI, 1999). Isso ocorre, principalmente quando as fontes são esgotos domésticos ou industriais não tratados, onde os efluentes são, geralmente, ricos em nutrientes, que em pouco tempo, após seu lançamento, começam a ser decompostos pelos microorganismos (ESTEVES, 1998; METCALF e EDDY, 2003). Neste contexto, a eutrofização acarreta uma série de problemas ecológicos e sanitários, dentre eles: o desequilíbrio entre espécies aquáticas, a diminuição da concentração de oxigênio dissolvido, a alteração das propriedades organolépticas da água e a produção de toxinas. Diante desse fato, torna-se necessário tratar convenientemente as águas residuárias quando seu destino final for um corpo hídrico. Portanto, o principal objetivo deste trabalho é propõe uma nova solução mitigadora da problemática dos impactos ambientais causados aos ecossistemas aquáticos, sobretudo pela descarga de esgotos domésticos, de modo a contribuir para a preservação da qualidade dos corpos d'água. Para tanto, estudou-se a adsorção de uma base nitrogenada (n-butilamina) sobre zeólitas naturais do estado do Maranhão, a qual poderá ser usada como adsorvente numa etapa final de remoção de nitrogênio das águas residuárias, uma vez que os tratamentos convencionais de nitrificação e desnitrificação não apresentam a eficiência desejada.
MATERIAL E MÉTODOS: As amostras foram coletadas no município de Governador Edson Lobão, estado do Maranhão, e identificadas como Z1 e Z2. Após a coleta, as amostras foram desagregadas e postas para secar em estufa a 1050C por um período de 12 horas. Em seguida, os sólidos secos foram moídos em moinho de bolas (Tecnal) para depois serem peneirados, empregando-se um agitador de peneiras eletromagnético (Bertel). Nessa operação foi selecionada a faixa granulométrica inferior a 200 mesh. As análises de difração de raios X foram realizadas em um aparelho Rigaku Miniflex usando radiação CuK(alfa) na faixa de 2Theta entre 1º - 85º a 0,01º/s. Medidas de área específica foram feitas a partir das isotermas de adsorção de N2 (BET), realizadas a -196ºC. A determinação da composição química real das amostras foi feita, de modo semiquantitavo, por FRX utilizando-se um espectrômetro Shimadzu, modelo EDX-700. As análises foram conduzidas sob atmosfera de hélio. A capacidade de remoção de compostos nitrogenados foi inferida através da adsorção da n-butilamina. Inicialmente, as amostras foram secas in situ sob fluxo de nitrogênio de 30 mL/min à temperatura de 150ºC durante 30 min. Em seguida, foi feita a adsorção da amina com auxílio de um saturador, contendo n-butilamina, o qual foi mantido a 0 ºC e fluxo de nitrogênio de 30mL/min por um período de 30 min. Durante a adsorção, as amostras foram mantidas a 150 ºC. Após este procedimento, o reator foi purgado com nitrogênio e então resfriado à temperatura ambiente. Em seguida as amostras foram submetidas ao processo de dessorção da n-butilamina, empregando-se para tal uma termobalança SDT Q600 da TA Instruments. As análises foram feitas em atmosfera de nitrogênio com fluxo de 100mL/min, até 600 ºC, sob taxa de aquecimento de 20ºC/min.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1 apresenta o difratograma das amostras. Pode-se perceber que elas pertencem ao grupo das estilbitas, mais particularmente da estilbita cálcica. Esse tipo zeolítico também foi detectado em estudo de prospecção geológica realizado por Rezende (1997). Além do material zeolítico, observa-se também uma fase argilosa, com pico em 2Theta=5,9º, atribuído a esmectita. Essas zeólitas que são formadas em associação a jazimentos sedimentares e/ou vulcâno-sedimentares, são classificadas como zeólitas sedimentares, as quais apresentam, sob a ótica de prospecção, grande potencial de aproveitamento econômico (REZENDE e MONTE, 2005). No tocante à composição química (Tabela 1), pode-se perceber que as zeólitas são bem similares e que apresentam altos teores dos óxidos de cálcio, justificando as mesmas ser do tipo cálcica. Pode-se observar também que a zeólita Z1 apresenta a maior quantidade de óxido de magnésio, justificando essa zeólita apresentar o maior pico de difração em 2Theta=5,9º, referente a esmectita. Pode perceber também na Tabela 1 que as áreas específicas das zeólitas são relativamente pequenas. Por sua vez, as medidas de adsorção da n-butilamina revelam que os sólidos em estudos apresentam excelente capacidade de adsorção de compostos nitrogenados. Isso é um fato animador, uma vez que os valores das concentrações das várias formas de nitrogênio em águas residuárias é da ordem de 70 mg/L e que os processos de tratamento biológico não são eficientes o bastante para remoção total desses constituintes (CERVANTES-CARRILLO, 2000). Nesse sentido, pode-se projetar um filtro com uma manta de material zeolítico, acoplado a um sistema de tratamento convencional, como por exemplo, os reatores UASB.
CONCLUSÕES: As amostras coletadas município de Governador Edson Lobão, estado do Maranhão, e objeto desse estudo apresentam composição mineralógica mista, com estruturas de estibilta cálcica e esmectita, apresentando altos teores cálcio, pequena área específica e elevada capacidade de adsorção de compostos nitrogenados. As características dessas zeólitas indicam que as mesmas possuem uma potencial aplicação para Estações de Tratamento de Esgoto, particularmente na etapa de remoção de nitrogênio das águas residuárias.
AGRADECIMENTOS: À FAPEMA, CAPES, CNPq, BNB e CPRM.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CERVANTES-CARRILLO, F. Avances en la Eliminación Biológica del Nitrógeno de las Aguas Residuales. Revista Latinoamericana de Microbiología ,42:73-82. 2000
ESTEVES, F. A. 1998. Fundamentos de Limnologia. ed. 2. Rio de Janeiro: Interciência.
METCALF; EDDY. 2003. Wastewater Engineering Treatment and Reuse. ed. 4. NewYork, McGraw - Hill Book, 1815p.
REZENDE, N. G. A. M. 1997. Argilas nobres e zeólitas na bacia do Parnaíba: Informe de recursos minerais. Belém: CPRM. 33p., il., 30 cm. v. 2. Série diversos.
REZENDE, N. G. A. M.; MONTE, M. B. M. 2005. Zeólitas naturais: Capítulo 33. Comunicação Técnica elaborada para Edição do Livro Rochas & Minerais Industriais: Usos e Especificações. p. 699-720, Rio de Janeiro.
SOUSA, J. T.; FORESTI, E. 1999. Utilização de lodo anaeróbio como fonte externa de carbono no processo de desnitrificação de águas residuárias. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v. 3, n. 1, p. 69-73.
