52º CBQ - EMPREGO DE CINZAS DE BAGAÇO DE CANA NA ELIMINAÇÃO ÍONS Ni2+ DE UMA SOLUÇÃO AQUOSA

ÁREA: Ambiental

TÍTULO: EMPREGO DE CINZAS DE BAGAÇO DE CANA NA ELIMINAÇÃO ÍONS Ni2+ DE UMA SOLUÇÃO AQUOSA

AUTORES: Silva, J.C. (DEQ/UFPE) ; Diaz, J.M.R. (DQF/UFPE) ; Silva, G.H.B. (UFRPE) ; Ferreira Júnior, J.J. (UFRPE) ; Silva, P.F.L. () ; Silva, V.L. (DEQ/UFPE)

RESUMO: Neste trabalho realizou-se a caracterização da cinza de bagaço de cana do estado de Pernambuco, visando seu uso como adsorvente para remoção de níquel (II). Os métodos de caracterização utilizados foram: Análises Térmicas, Difração de Raios-X, Fisissorção de N2, Microscopia Eletrônica de Varredura e por Energia Dispersiva de Raios-X. Demonstrou-se que a cinza apresentava características físico-químicas similares a de outras utilizadas como adsorvente. Um estudo cinético da remoção deste metal foi realizado demonstrando ser um processo relativamente lento, apresentando um ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem. Concluiu-se que a cinza do bagaço de cana do Brasil apresenta potencial para ser usada como adsorvente na eliminação de metais pesados presentes em efluentes de algumas indústrias.

PALAVRAS CHAVES: Cinza; Adsorvente; Níquel

INTRODUÇÃO: A necessidade de controlar a poluição causada por metais pesados está se tornando cada vez mais acentuada. Tem-se demonstrado cientificamente que, além de causar alguns dos mais graves problemas ambientais, a exposição a metais pesados em certas circunstâncias é a causa da degradação e morte da vegetação, rios, animais e até mesmo de danos diretos para o homem. Muitos trabalhos têm sido dedicados a estabelecer procedimentos ou alternativas destinadas a resolver o problema. A maioria desses estudos tem sido focada na utilização de adsorventes, que é uma alternativa mais viável. Os adsorventes de origem natural e que não necessitam de pré-tratamento são os mais estudados. (AUGUSTO, RODRÍGUEZ et al.. 2000) Como exemplo deste tipo de material tem-se a cinza de bagaço de materiais lignocelulósicos. Neste trabalho foi estudada a cinza de bagaço de cana originada no Brasil, no Estado de Pernambuco. Diante dessas considerações, o objetivo do trabalho consistiu na caracterização estrutural da cinza de bagaço de cana para uso como adsorvente na remoção de íons níquel (II) em soluções aquosas, além da realização do estudo cinético para determinação do tempo de equilibrio de adsorção desse sistema.

MATERIAL E MÉTODOS: Para estudar o processo de remoção de íons de níquel (II), foram utilizadas cinzas do bagaço da cana-de-açúcar, obtidas na Usina JB, localizada no município de Vitória de Santo Antão, Pernambuco, Brasil. As cinzas foram coletadas dos fornos de queima do bagaço utilizados na geração de energia elétrica e energia mecânica para o funcionamento dos motores da usina. Nos adsorventes naturais a obtenção das características físico-químicas e mecânicas é mais complexa, devido à sua estrutura interna e às diferenças na sua procedência. Os métodos de caracterização empregados foram: Análises Térmicas (TG e DTG), Difração de Raios-X (DRX), Fisissorção de Nitrogênio (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia por Energia Dispersiva de Raios-X (EDX). O estudo cinético foi conduzido utilizando 2 g da cinza com 100 mL da solução do metal na concentração de 100 mg.L-1, em frascos Erlenmeyer de 125 mL. Esta solução foi obtida a partir da diluição de uma solução estoque de concentração de 1000 mg.L-1do íon do metal em questão. Ajustou-se o pH para 3 adicionando-se algumas gotas de HCl 0,1 mol.L-1. Os Erlenmeyers foram submetidos a uma agitação de 300 rpm, a temperatura ambiente (≈ 26 0C) em uma mesa agitadora, nos intervalos de tempos de 1, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60 e 120 minutos. A cinza foi separada da solução por meio de filtração em papel de filtro, sendo o filtrado submetido a uma centrifugação com objetivo de eliminar qualquer resíduo. A quantidade de Ni 2+ não adsorvida na cinza e presente em solução foi determinada em um espectrômetro de Absorção Atômica de Chama. Assim, determinou-se a quantidade que ficou retida no adsorvente. Realizaram-se os cálculos da capacidade máxima de adsorção, bem como os ajustes dos modelos cinéticos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Das análises de difração de raios-X foram encontrados vários elementos presentes na cinza com um maior teor de Si (37,3%), indicando a propriedade adsorvente da cinza, relatado na literatura para outros tipos de cinzas (BAYAT, B., 2004). No DRX observaram-se picos bem definidos associados à presença de SiO2. A área superficial obtida pela análise de BET foi de 100 m2/g semelhante ao valor reportado por BATRA (2008). O valor de densidade real foi de 2,26 g/cm3 concordando com os da literatura tanto para as cinzas de carvão quanto para outros adsorventes naturais. Depois de obtidas as curvas de TG e DTG evidenciou-se que a cinza apresenta um alto teor de carbono (perda alta de massa com o tempo). Analisando as micrografias obtidas foram encontradas partículas amorfas associadas com a presença de óxido de silício e fibrosas devido às partículas fibrosas presentes, confirmando a perda de massa na TG. O equilíbrio do processo de adsorção de níquel, descrito através da curva cinética (Figura 1) ocorre de maneira mais rápida (40 min) em comparação com outros adsorventes que demoram dias. Estes resultados são similares aos tempos de equilíbrios alcançados no emprego de cinzas de bagaço por outros autores (GUPTA e ALI, 2000; GUPTA, JAIN et al., 2003).

Figura 1 - Cinética de adsorção de Ni

Tabela 1 - Parâmetros dos modelos cinéticos.

CONCLUSÕES: Baseado nas análises das características físico–químicas obtidas das técnicas experimentais é possível concluir que a cinza do bagaço de cana do Brasil apresenta potencial para ser usada como adsorvente na eliminação de metais pesados presentes em efluentes de algumas indústrias. O estudo cinético mostrou que a adsorção do níquel pela cinza ocorre em intervalos de tempos curtos (40 min), adequando-se ao modelo de pseudo segunda-ordem cujo valor da capacidade de adsorção foi de 1,343. Esse modelo ajustou-se aos dados obtidos, apresentando um elevado coeficiente de correlação (R2= 0,991).

AGRADECIMENTOS: À Universidade Estadual de Campinas e ao Laboratório de Engenharia Ambiental da UNICAMP.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AUGUSTO, A.C., RODRÍGUEZ F. G. e AVILA G. P. 2000. Catalizadores y adsorbentes Iberoamericanos para la remoción de los metales pesados de efluentes industriales. Cyted, 147.

BAYAT, B. 2004. Combined Removal of Zinc (II) and Cadmium (II) from Aqueous Solutions by Adsorption onto High-Calcium Turkish Fly Ash. Water, Air, & Soil Pollution, 136: 69-92.

BATRA, VS. 2008. Urbonaite S, Svensson G. Characterization of unburned carbon in bagasse fly ash. Fuel, 87: 2972-2976.

GUPTA, V.K.; ALI, I. 2000. Utilisation of bagasse fly ash (a sugar industry waste) for the removal of copper and zinc from wastewater. Separation and Purification Technology, 18: 131–140.

GUPTA, V.K.; JAIN C.K.; ALI I.; SHARMA M.; SAINI V.K. 2003. Removal of cadmium and nickel from wastewater using bagasse fly ash--a sugar industry waste. Water Research, 37: 4038-4044.
SILVA, A.S.; MIRANDA JUNIOR, P. 2011. Adsorção de níquel(II) usando pó de serragem de cambará como biossorvente. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2011/trabalhos/5/5-712-10884.htm, acessado em 27/06/2012.

SRIVASTAVA, V.C.; MALL, I.D.; MISHRA, I.M. 2006. Equilibrium modelling of single and binary adsorption of cadmium and nickel onto bagasse fly ash. Chemical Engineering Journal, 117 (1), 79-91.