ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Adsorção e dessorção de cromo (VI) de efluentes de processos de galvanoplastia por esferas de quitosana-Fe(III)-reticulada em sistemas de batelada e em coluna de leito fixo
AUTORES: Duarte, S.G.L. (UFV) ; Milagres, J.L. (UFV) ; Miranda, L.D.L. (UFV) ; Bellato, C.R. (UFV) ; Marques Neto, J.O. (UFV)
RESUMO: Neste trabalho foi preparada esferas quitosana-Fe(III)-reticulada (QTS-Fe(III)R) e avaliadas na remoção de Cr(VI) de efluentes de galvanoplastia por estudos realizados em batelada e em coluna. O tempo de equilíbrio para uma concentração de 525,0 mg L-1 de Cr(VI) foi atingido em 45 minutos. O número de ciclos para remoção de 525,0 mg L-1 de Cr(VI) do efluente até atingir concentração < 0,1 mg L-1 foi de 6 ciclos. A regeneração do adsorvente foi feita em dois ciclos de dessorção pelos extratores EDTA 0,1 mol L-1 ou HCl 0,1 mol L-1. Os resultados de adsorção em coluna mostraram que o Cr(VI) < 0,1 mg L-1 foi encontrado na solução efluente até cerca de 83 volume do leito (196 minutos).
PALAVRAS CHAVES: galvanoplastia; cromo (VI); quitosana
INTRODUÇÃO: Os despejos industriais dos processos de galvanoplastia causam, em geral, graves problemas de poluição hídrica por conterem metais pesados que, acima de determinadas concentrações, podem ser tóxicos ao meio ambiente e ao ser humano. A galvanoplastia é uma técnica, por via eletrolítica, de deposição de determinados íons metálicos na superfície de corpos metálicos ou não, que visa, principalmente, proteger as peças contra corrosão e dar um acabamento superficial (ALVAREZ-AYUSO et al., 2005). As indústrias de galvanoplastia utilizam grandes volumes de água em seus processos. O reuso dessas águas pode conduzir a uma economia significativa dentro do contexto global da empresa. Esses efluentes podem conter cromo em concentrações variando de décimos a centenas de mg L-1, ou acima do limite admissível de descarga de Cr(VI) em efluentes industriais que é de 0,1 mg L-1 (CONAMA, 2011). Dentre os materiais alternativos que podem ser utilizados para remoção de Cr (VI) destaca-se a quitosana, a qual é obtida em escala industrial pela desacetilação alcalina da quitina, um dos biopolímeros mais abundantes na natureza. Assim, para dar cumprimento a esses requisitos legais e preservar a qualidade da água, é necessário tratamento para reduzir a concentração Cr(VI). O presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de remoção de Cr(VI) de efluentes reais de galvanoplastia por esferas de QTS-Fe(III)R por estudos realizados pelo método de batelada e de coluna de leito fixo. Neste trabalho, ambos os métodos foram conduzidos visando obter um efluente de galvanoplastia com uma concentração de Cr(VI) menor que o limite (0,1 mg L-1) permitido para o seu lançamento em corpos de d`água.
MATERIAL E MÉTODOS: A quitosana comercial foi solubilizada em ácido acético formando um gel, sendo posteriormente gotejada por meio de uma bomba peristáltica em uma solução de NaOH 0,5 mol L-1 gerando as esferas. As esferas foram lavadas com água, reticuladas com glutaraldeido 2,5% (v/v) por 12 horas e em seguida complexadas com íons Fe(III) (NGAH et al., 2005). Após secas em estufa a 45 oC por 18 horas apresentaram, em média, diâmetro de 1,0 mm. Nos estudos realizados pelo método de batelada, 30,0 mg de QTS-Fe(III)R foram mantidos em contato com 20,0 mL de efluentes nas concentrações de 14,0; 87,5; 350,0 e 525,0 mg L-1 de Cr(VI), obtidos a partir de diluição de efluentes reais, em pH 7,0. O tempo de equilíbrio adsorvente-adsorvato foi avaliado por 12 horas. Estudos aplicando ciclos consecutivos de adsorção para cada concentração de efluente (14,0; 87,5; 350,0 e 525,0 mg L-1) foram realizados a fim de se obter o número de ciclos necessários para descontaminar o efluente (< 0,1 mg L-1 de Cr(VI) no efluente). O estudo para avaliar o volume mínimo necessário das soluções extratoras de EDTA ou HCl 0,1 mol L-1 para dessorção do Cr(VI) impregnado nas esferas de QTS-Fe(III)R foi feito no intervalo de 2,0 a 10,0 mL. Os estudos em coluna de leito fixo foram realizados em uma coluna de vidro de 0,5 cm de diâmetro interno, contendo 10 (0,496), 11 (0,546) e 12 cm (0,595 g) de leito fixo (massa de adsorvente), sendo conectada a uma bomba peristáltica (marca Gilson), onde se fixou a vazão em 1 mL min-1. Curvas de ruptura foram construídas com soluções de Cr(VI) a 75 mg L-1 em pH 7,0, obtida a partir de diluição de efluente real de galvanoplastia. O Cr(VI) foi determinado por Espectrometria de Absorção Atômica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O tempo de equilíbrio adsorvente-adsorvato foi avaliado por 12 horas e os valores obtidos 4,0; 6,0; 1,0 e 0,75 h, variaram segundo a concentração inicial de Cr(VI) de 14,0; 87,5; 350,0 e 525,0 mg L-1, respectivamente. Como pode ser observado pela figura 1, aplicando ciclos de adsorção é possível remover todo o Cr(VI) dos efluentes de galvanoplastia. No caso das maiores concentrações,350 e 525 mg L-1, foram necessários 5 e 6 ciclos, respectivamente. Observou-se que os volumes de 2,0 e 4,0 mL foram os valores mínimos necessários para a remoção máxima do Cr(VI) das esferas de QTS-Fe(III)R pelos extratores HCl e EDTA 0,1 mol L-1, respectivamente, mantendo-se um tempo de contato de 48 h. No intuito de avaliar a reutilização do adsorvente, a mesma massa de esferas de QTS-Fe(III)R foi submetida a cinco ciclos de adsorção/dessorção. Pode-se observar que com dois ciclos de dessorção foi possível a extração de 77% e 60% de Cr(VI) com as soluções extratoras HCl e EDTA 0,1 mol L-1, respectivamente. Nos outros ciclos de adsorção/dessorção subsequentes a porcentagem de extração não se alterou. A figura 2 mostra as curvas de ruptura obtida para altura de leito fixo de 10, 11 e 12 cm na coluna. Observa-se que as concentrações de Cr(VI) pode ser reduzido de 75 para 0,1 mg L-1 com altura do leito fixo (massa de adsorvente) de 10 (0,496), 11 (0,546) e 12 cm (0,595 g) em 152, 172 e 196 minutos e com 77, 79 e 83 volume do leito, respectivamente. A capacidade máxima de retenção (Qmáx) das esferas foi calculada com o uso da equação proposta no modelo de Thomas (MALKOC et al., 2006). Os valores de Qmáx obtidos para a altura de leito fixo de 10, 11 e 12 cm na coluna foram 60,22; 61,35 e 67,24 mg g-1, respectivamente.
Figura 1.
Efeito dos ciclos de adsorção de Cr(VI) em efluentes reais de galvanoplastia pela QTS-Fe(III)R.
Figura 2.
Curvas de ruptura para Cr(VI) 75 mg L-1 para diferentes alturas do leito fixo na coluna.
CONCLUSÕES: O adsorvente QTS-Fe(III)R quando avaliado pelo método de balelada apresentou-se viável para ser utilizado em sistemas de tratamento de efluentes, via ciclos de adsorção. A regeneração do adsorvente foi obtida por meio de duas dessorções com 2,0 e 4,0 mL das soluções extratoras de HCl e EDTA 0,1 mol L-1, respectivamete. O processo de adsorção de Cr(VI) em coluna de leito fixo foi aplicado a efluente real de galvanoplastia, onde se obteve uma capacidade de adsorção de 67,24 mg g-1 para uma coluna de 12 cm, indicando uma excelente aplicabilidade das esferas de QTS-Fe(III)-R.
AGRADECIMENTOS: A FAPEMIG e ao CNPq pelo apoio financeiro (483097/2010-1).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ÁLVAREZ-AYUSO, E.; NUGTEREN, H. W. 2005. Purification of chromium (VI) finishing wastewaters using calcined and uncalcined Mg-Al-CO3-hydrotalcite. Water Research, 39: 2535-2542.
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução no 430, de 13 de maio de 2011.
NGAH, W. S. W.; GHANI, S. A.; KAMARI, A. 2005. Adsorption behaviour of Fe(II) and Fe(III) ions in aqueous solution on chitosan and cross-linked chitosan beads. Bioresource Technology, 96: 443-450.
MALKOC, E.; NUHOGLU, Y. 2006. Removal of Ni(II) ions from aqueous solutions using waste of tea factory: Adsorption on a fixed-bed column. Journal of Hazardous Materials, B135: 328–336.
