ÁREA: Ambiental
TÍTULO: ESTUDO DA CAPACIDADE DE ADSORÇÃO DE CÁDMIO EM ARGISSOLO DO NOROESTE PAULISTA.
AUTORES: PLICAS, L. M. A. (IBILCE-UNESP) ; CABRAL, D. C. A. (IBILCE-UNESP)
RESUMO: Entre os diversos mecanismos de interação do solo com a fase líquida a adsorção exerce papel fundamental na remediação dos solos. O objetivo foi determinar a capacidade de adsorção para o metal Cádmio (II) em solo cultivado com laranja e a dependência desta com o pH e a força iônica. As amostras foram caracterizadas quanto ao pH, teor de matéria orgânica, acidez trocável, granulometria e concentração total de Cd(II). Foram realizados experimentos em batelada com concentrações do metal variando entre 0 a 70 mg L-1. Foram empregados os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich. A capacidade máxima de adsorção resultou em 1,32 mg g-1. O modelo de Langmuir se ajustou melhor à adsorção. Observou-se uma correlação positiva entre o pH e a adsorção e correlação negativa com a força iônica.
PALAVRAS CHAVES: argissolo, cádmio, adsorção
INTRODUÇÃO: O solo é a camada superficial, composta por partículas minerais e orgânicas, que resultam da ação conjunta de agentes intempéricos sobre as rochas e o equilíbrio do meio em que estão expostas. Há muitos anos o solo sofre abusos através da atividade antrópica, devido principalmente ao seu efeito tampão e grande capacidade de recuperação. Dentre os principais meios de poluição do solo podemos citar o uso de fertilizantes agrícolas, pesticidas e muitos outros. A necessidade de análises químicas do solo é importante não só para buscar melhor produtividade como para o controle ambiental. A matéria orgânica é a principal responsável pela fixação dos poluentes no solo, devido a sua estrutura altamente complexa. Outros parâmetros como pH e capacidade de troca iônica também contribuem na capacidade do solo em adsorver metais. O estudo da adsorção de metais, com base nas isotermas de Langmuir e Freundlich, permite verificar como estes metais se adsorvem aos componentes do solo, podendo prever o quanto será lixiviado e o quanto será biodisponibilizado, assim é possível estabelecer práticas de remediação. A adsorção pode ser definida como o processo de fixação de partículas de uma substância (adsorvato) na superfície de outra substância (adsorvente), é um processo onde há transferência de um ou mais constituintes de uma fase líquida para uma fase sólida, as moléculas do líquido são atraídas para as zonas interfaciais do adsorvente, por forças atrativas existentes (RUTHVEN, 1984). A adsorção pode ser avaliada quantitativamente através de isotermas, modelos matemáticos, as quais mostram a relação de equilíbrio entre a concentração na fase fluida e a concentração de espécies adsorvidas no adsorvente, à temperatura constante (BARROS, 2004).
MATERIAL E MÉTODOS: Sacos plásticos; pá reta; espátulas; cadinhos de porcelana; estufa; peneiras; papel de filtro e reagentes de grau P.A. Os equipamentos utilizados neste trabalho foram: Balança analítica, pHmetro digital, Mesa agitadora, Centrífuga, Membrana filtrante 0,45x10-6 m e Espectrofotômetro de absorção atômica por chama. Amostras de solo foram coletadas em cinco glebas, cada uma com 20 amostras simples da camada superficial (0 – 20 cm) resultando em uma composta. A amostra final foi formada da mistura das amostras compostas das cinco glebas. As amostras foram coletadas em uma fazenda de cultivo de laranja na cidade de Neves Paulista, porção noroeste do Estado de São Paulo. Estas foram destorroadas, submetidas à secagem ao ar e passadas em peneira de 2,00 mm de malha (terra fina seca ao ar - TFSA) conforme descrito em Silva (1999). Para o estudo de adsorção, pesou-se frações de 1,000 g de solo em erlenmeyers de polipropileno, adicionou-se 20,0 mL de solução de CaCl2 0,01 mol L-1. Deixaram-se as amostras em agitação constante em mesa agitadora a 200 rpm por 24 horas. Em seguida, adicionou-se, 10 mL de soluções-padrão do metal cádmio, com as concentrações variando de 0 a 70 mg L-1 numa razão solo:solução de 1:30. Deixou-se todas as amostras em agitação constante por mais 24 horas, à temperatura ambiente. As amostras foram centrifugadas por 5 minutos a 2800 rpm, filtradas em membrana filtrante de 0,45 m, coletando-se os filtrados em frascos plásticos (LAIR et al, 2006). A quantidade de metal na solução foi determinada utilizando-se espectrofotômetro de absorção atômica em comprimento de onda específico para o metal. Trataram-se os dados empregando as isotermas linearizadas de Langmuir e Freundlich. A adsorção também foi avaliada quanto à variação do pH e da força iônica
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O solo apresenta-se argiloso, pobre em matéria orgânica, de baixa acidez e alta acidez trocável. Para a adsorção do metal Cd(II) ao solo, determinou-se a quantidade de metal adsorvido (qe) por: qe = [(Ci – Cf)xVs]/mg, com Ci a concentração inicial do metal (mg L-1) e Cf a concentração final do metal (mg L-1) em solução, Vs o volume da solução (L) e mg (g) a massa de solo. A Figura 1 mostra o gráfico de qe vs Ceq, no pH natural do solo.
Fig. 1: Isoterma de adsorção de Cd(II) ao solo
A adsorção foi avaliada pelos modelos de Langmuir, Ce/Cads = 1/(KL.Qm) + (Ce/Qm), e Freundlich, logCads = logK + (1/n) logCe. O modelo de Langmuir ajustou-se melhor à adsorção. Com a capacidade máxima de adsorção, Qm igual a 1,32 mg g-1 e KL, constante de Langmuir, igual a 8,45x10-2 L/mg, indicando fraca energia de ligação entre o solo e o metal. O valor do coeficiente de Freundlich, K igual a 0,101, implica que o solo retém pouco o metal, a adsorção é pequena. O valor de 1/n = 0,612 indica que a isoterma tem o comportamento do tipo L (FALONE, 2004), há uma diminuição da disponibilidade dos sítios de adsorção quando a concentração do metal aumenta. Quanto ao efeito do pH na adsorção, a curva Cads vs pH inicial mostra um aumento exponencial da quantidade de Cd adsorvido com o aumento do pH. Quanto ao efeito da força iônica do meio, os dados mostram correlação negativa entre a adsorção e o aumento da mesma, Figura 2. Isso devido aos íons Ca2+ serem fortes competidores frente aos íons Cd(II) pelos sítios de adsorção do solo em função das similaridades do tamanho de seus raios iônicos, do aumento da atividade dos íons livres e às mudanças do potencial eletrostático no plano de adsorção (SPARKS 1995 e BARROW, 1986).
Fig. 2: Adsorção do Cd(II) em relação ao pH inicial e à força iônica da solução.
CONCLUSÕES: O modelo de Langmuir é o mais adequado para o estudo de adsorção dos íons Cd(II) ao solo em questão. A interação é fraca implicando em adsorção física. Observou-se uma correlação positiva entre o pH e a adsorção e uma correlação negativa com a força iônica. Devido à capacidade adsortiva do solo, o Cd(II) pode vir se acumulando ao longo dos anos, indicando a necessidade de monitoramento periódico deste e outros metais traços que, em quantidades superiores à capacidade adsortiva do solo, estão sujeitos à lixiviação para cursos d'água, à percolação para lençóis freáticos ou à biodisponibilização.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARROS, M. A. S. D.; ARROYO, P. A. CAPÍTULO V: Métodos de Remoção de Cromo de Águas Residuais-Métodos de Adsorção. Departamento de Engenharia Química Maringá, Maringá-PR, v.2, 2004.
BARROW, N. J. Testing model. IV. Describing the effect of pH on Zn retention by soils. J. Soil Sci., v.37, p.295-302, 1986.
FALONE, S. Z.; VIEIRA, E. M. Adsorção/Dessorção do explosivo tetril em turfa e em argissolo vermelho amarelo. Quim. Nova, v.27, n.6, p.849-854, 2004.
LAIR, G. J.; GERZABEK, M. H.; HABERHAUER, G.; JAKUSCH, M.; KIRCHMANN H. Response of the sorption behavior of Cu, Cd and Zn to different soil management. J. Plant Nutr. Soil Sci., v.169, p.60-68, 2006.
RUTHEVEN, D. M. Principles of Adsorption and Adsorption Processes. NY: John Wiley & Sons, 1984. 433 p.
SILVA, F. C. Manual de Análises Químicas de Solos, Plantas e Fertilizantes. Brasília-DF: Embrapa, 1999, 369 p.
SPARKS, D. L. Environmental soil chemistry. San Diego: Academic Press. 1995, 267 p.
