ADSORÇÃO DE IONS NITRATO ATRAVES DE HDL DO SISTEMA Zn-Al e REUTILIZAÇÃO DO ADSORVENTE EM PROCESSOS POSTERIORES

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Materiais

Autores

Hora, P.H.A. (UFPB) ; Pergher, S.B.C. (UFRN) ; Silva, A.O. (UFRN)

Resumo

O crescimento da atividade agrícola, associado à falta de instrução quanto ao manuseio adequado do uso de fertilizantes tem se tornado a preocupação quanto ao aumento da concentração dessas substâncias nas áreas de mananciais. Para tanto é necessário o estudo de materiais e processos que viabilizem o consumo dessa água. Além disso, tais materiais precisam se adequar a atual tendência sustentável, ou seja, tais materiais precisam oferecer a capacidade de regeneração e reutilização. Nesse contexto, esse trabalho estuda a remoção de nitrato, componente comum em fertilizantes agrícolas, através de hidróxidos duplos lamelares e posterior reutilização desse material.

Palavras chaves

HDL; ADSORÇÃO; NITRATO

Introdução

O Nitrato constitui um componente químico notório no ambiente do cuja fonte principal de ingestão humana está em alimentos e água potável. Uma estimativa realizada revela que 85% do nitrato ingerido por um ser humano está nos vegetais, contudo, levando-se em conta a atual “geração fast food” nota-se que tal fato é utópico, sendo a água potável o principal vetor de ingestão dessa espécime aniônica. Dados da organização mundial de saúde, OMS, revelam o acentuado aumento na concentração de nitrato nas águas superficiais em muitos países ao longo do 30-40 anos anteriores e que as principais razões para isso tendência foram o aumento do uso de fertilizantes artificiais, mudanças no uso da terra e disposição de resíduos de provenientes da agricultura (WHO, 2011). A ingestão média indicada pela organização mundial de saúde é de 43-131 mg de nitrato por dia. Contudo, dados da literatura da década de 1980 e 1990 revelam que a ingestão diária pela maioria da população mundial está em proporções superiores e alarmantes, sendo o consumo de água, uma necessidade vital, o maior vetor de ingestão desta espécie (WHO, 1985b; Bonnell, 1995). Certamente, tais concentrações se encontram em magnitudes mais altas. A crise hídrica atual torna tal situação extremamente preocupante. Em virtude de todo o exposto, é importante estudar processos e materiais que sejam capazes de remover nitratos de águas para consumo humano. Neste sentido, neste trabalho se estuda a remoção de ânions nitrato através processos de adsorção com hidróxidos duplos lamelares do sistema Zn-Al e Mg- Al, tratados termicamente sob diferentes condições e reutilização do material em processos posteriores.

Material e métodos

Amostras de argilas aniônicas de dois sistemas M2+-M3+-A-y, cuja proporção, M2+/M3+=2:1, foram sintetizadas através do método de coprecipitação a pH variável (Daute, et. al, 2002). Neste método, uma solução salina contendo os dois cátions a serem introduzidos nas lamelas do material em proporção 2:1 é introduzida lentamente em outra solução contendo o ânion a ser intercalado (neste caso o ânion CO3-2) em meio fortemente alcalino (solução 2,0 mol.L-1 de NaOH). Essa mistura foi submetida a um banho hidrotérmico por 24h e, em seguida, os materiais foram submetidos à maturação por 72h e com lavagem dos cristais até pH=7,0. Os sistemas de HDLs sintetizados foram do sistema Zn-Al-CO3. A caracterização do material foi realizada através de análises de difração de raios X, que foram processadas através de difratômetro Shimadzu, com step size = 0,05 e 2ɵ na faixa de 1,5°-60º. Os ensaios de adsorção de ânion nitrato em solução aquosa as amostras de HDLs foram submetidas ao processo de calcinação. Nesse estudo somente foram usados os HDLs do sistema Zn-Al. A calcinação foi realizada em razões de aquecimento de 2,5°C/mim e 20°C/mim até 470°C. Imediatamente atingida à temperatura de interesse (470°C), as amostras foram preservadas em dessecador para assegurar a integridade do material. Sendo assim quatro amostras foram utilizadas para os ensaios de adsorção de ânion nitrato. A

Resultado e discussão

Os difratogramas dos materiais preparados observa-se que os materiais desejados foram obtidos com sucesso, onde o sistema Zn-Al se mostrou bem cristalino. o processo de saturação do adsorvente se sucedeu de forma rápida. Já com tempo de contato igual a 5 minutos praticamente obtiveram-se os mesmos resultados que nos demais intervalos de tempo de contato, comparando-se com a quantidade máxima adsorvida, no tempo de contato de 30 minutos, foi inferior em um pouco mais de 2%. As amostras calcinadas 20 °C/min apresentaram uma rapidez comparável às amostras calcinadas a 2,5 °C/min, inclusive com eficiência similar em um curto intervalo de tempo. Contudo, ao contrário das amostras calcinadas a 2,5 °C/min, que adsorveram o nitrato rapidamente e logo atingiram a saturação, as amostras ZnAl20 atingiram a saturação em intervalos de tempo de contato mais longo, apresentando uma remoção de nitrato quase 10% superior no ponto de saturação. Para evidenciar a propriedade de reutilização do adsorvente em processos sucessivos, amostras do HDL Zn-Al foram submetidas ao processo de regeneração, que consiste na calcinação do material à 20°C/min e, após, o ensaio de adsorção de nitratos. Os dados apontam que o material não perdeu capacidade adsortiva com os processos de adsorção-regeneração-adsorção. Tais resultados apontam que o adsorvente manteve o potencial similar em todas as etapas empreendidas.

Os dados expressos na figura refletem o potencial elevado de rápida adsorção que o material demonstrou.


O gráfico mostra o potencial do adsorvente em remover o ânion em processos sucessivos

Conclusões

A aplicação de um material removedor de contaminante deve levar em conta seu potencial em uma situação real, ou seja, nem sempre um material que apresentam alto poder de remoção de nitratos o faz em condições adequadas a aplicações sanitárias e industriais, uma vez que um material que demora muito tempo para remover uma quantidade considerável de contaminante causaria prejuízos em se tratando de razões custo e benefício. Nesse caso, vale salientar que o adsorvente chegou a seu potencial em um intervalo de tempo extremamente pequeno, tornando-o bem promissor no que se propõe. Além disso, existe a possibilidade de recuperação e reutilização do adsorvente em aplicações posteriores, o que aumenta a relevância do potencial dos hidróxidos duplos lamelares quanto à aplicação ilustrada.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPQ pelo apoio financeiro

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