Adsorção de Ferro Total dissolvido em águas subterrâneas

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Analítica

Autores

Carregosa, J.C. (IFS) ; Santana, L.M.F. (IFS) ; Silva, L.S. (IFS) ; Barros, R.C. (IFS) ; Barreto, M.C.S. (IFS) ; Santos, A.S.O. (IFS) ; Santana, K.A.S. (IFS)

Resumo

Águas subterrâneas com elevado teor de Ferro total dissolvido, dos bairros da cidade de Aracaju-SE, foram submetidas à bissorção com conchas moídas do marisco Phacoides pectinatus, com o objetivo principal de reduzir o teor de Ferro dissolvido. Nas amostras com menor concentração de Ferro (até 4 mg L- 1) ocorreu redução de cerca de 45 % do teor, nas experiências feitas com agitação mecânica. Com agitação manual o resultado foi mais baixo (26 %). Na amostra com teor de Ferro muito elevado (> 40 mg L-1) foi preciso deixar o Fe3+ precipitar antes da adsorção. A água ficou com teor de Ferro próximo ao permitido pela legislação brasileira para água potável. Tratamento da água com ácido, antes da biossorção, forneceu resultados favoráveis, e no final, o pH da água ficou acima do valor permitido.

Palavras chaves

Adsorção; Ferro Total; Phacoides Pectinatus

Introdução

A biossorção é um processo físico-químico rápido que envolve a ligação de metais ou substâncias orgânicas sobre materiais biológicos, através de diferentes mecanismos, tais como: absorção, adsorção, troca iônica, complexação ou precipitação (BHAT et al, 2014). O uso de adsorventes de origem biológica é uma tecnologia nova e promissora devido à sua potencial aplicação na proteção ambiental. As principais vantagens dos biossorventes são: custo extremamente baixo, alta eficiência, tempo operacional curto, possibilidade de reuso múltiplo, não produção de compostos secundários tóxicos, entre outros (AZHAR; IRAM, 2015). O ferro é um constituinte comum das águas subterrâneas. As características deste tipo de água, principalmente o pH, permite que os íons Fe2+ escapem do processo de tratamento e no sistema de distribuição eles são gradativamente oxidados, formando produtos insolúveis. Na água o Ferro encontra-se na forma de produtos oxidados e hidrolisados insolúveis tais como: Goetita (α – FeOOH), Lepidocrocita (γ – FeOOH), Magnetita (α – Fe2O3), Óxido ferroso (FeO) e Hidróxido ferroso (Fe(OH)2). Estas espécies causam sérios problemas na água, tais como: coloração, gosto metálico, odor, turbidez, corrosão e dureza (GARCÍA-MENDIETA et al, 2012). Logo, a eliminação do ferro de águas contaminadas por este metal é de suma importância no tratamento de água para consumo humano, de efluentes industriais, ou de águas subterrâneas que frequentemente apresentam teor alto deste metal (USMAN et al, 2013). O Ministério da Saúde do Brasil, estabelece um valor máximo aceitável de concentração para o ferro de 0,3 mg L-1, na água potável (PORTARIA 2914, 2011).

Material e métodos

As amostras de água subterrânea utilizadas foram obtidas de poços artesianos da cidade de Aracaju – SE. Amostra 1 – Bairro Suissa; Amostra 2 – Bairro. O Biossorvente foi preparado a partir de conchas do marisco Phacoides pectinatus, após consumo da carne. As conchas foram lavadas exaustivamente com água destilada e secas a 110 oC. Depois foram moídas e separadas em 3 granulometrias diferentes, variando de 0,6 – 2,36 mm e a seguir lavadas novamente com água destilada e secas. As experiências de adsorção foram realizadas em modo batelada. Cem mililitros da amostra de água subterrânea foram colocados em erlenmeyer de 250 mL contendo quantidade pesada do biossorvente e o sistema foi agitado em mesa agitadora DIGIMED a 200 rpm durante o tempo especificado. Em seguida, o sólido foi separado e a concentração de Ferro foi determinada na solução pelo método da o- fenantrolina (APHA, 2012). A partir da concentração inicial do ferro na amostra, Ci (mg L-1) e da concentração do ferro no equilíbrio, Ce (mg L-1), determinou-se a quantidade de ferro adsorvida por grama do biomaterial, Qe (mg g-1) e a porcentagem adsorvida de ferro, % Ads. Foram investigados o efeito do pH inicial; da massa do biossorvente e do tempo de contato sobre Qe e % Adsv. Determinou-se também o efeito do tratamento sobre o pH e a condutividade da amostra.

Resultado e discussão

A amostra A1 apresentou concentração inicial de ferro total igual a (2,2 ± 0,4) mg L-1 e pH de 7,51. Experiências de biossorção feitas com 0,500 g do material, de tamanho 2,36 – 4,75 mm, em mesa agitadora, durante 18 horas indicaram que a concentração foi reduzida para 1,2 mg L-1; uma adsorção de 45 %. Nas experiências com agitação manual durante 20 dias de contato, a adsorção foi menor (26 % no primeiro dia) mas o valor caiu nos demais dias. Detectou-se aumento no pH e na condutividade elétrica das amostras. A amostra A2 continha teor de Fe total dissolvido bastante alto (44 ± 5) mg L- 1 e pH = 6,58. Após 20 dias de armazenagem em freezer, observou-se formação de precipitado vermelho tijolo no fundo do recipiente. A água da parte de cima foi analisada após degelo e o ferro total dissolvido havia baixado para 2,4 mg L-1. Experiências de adsorção durante 24 horas, com agitação manual; 0,125 g do biomaterial com tamanho 0,60 – 1,18 mm, indicaram redução na concentração de ferro para (0,4 ± 0,2) g L-1, correspondendo a 82 % de adsorção; valor bem próximo ao permitido pela legislação brasileira e (PORTARIA 2914, 2011). A amostra A3 continha inicialmente 3,5 mg L-1 de Fe total dissolvido e pH = 6,67. Nenhum ferro foi adsorvido nesta água. Entretanto, ocorre redução quando o pH da água é baixado antes da experiência de adsorção. Destaca-se que o contato com o biomaterial faz com que o pH da água fique acima de pH 6,5; conforme determina a legislação. A Figura 1 mostra a dependência dos parâmetros Qe e % Adsv com o pH inicial da água A3. Observa-se que os melhores resultados são obtidos a pH = 4,00. Outro estudo revelou que 0,500 g do material forneceu melhores resultados, com pH inicial = 2,00. O tempo de contato da amostra com o biomaterial é outro fator importante.

Conclusões

Conchas moídas do marisco Phacoides pectinatus mostraram bom desempenho como biossorvente de Fe total dissolvido em águas subterrâneas contaminadas com o metal. Nas amostras com Ci de até 4 mg L-1 de Fe, é possível baixa-la apenas pelo contato do biomaterial, sem tratamentos prévios. Naquelas de maior conteúdo, a prévia oxidação do Fe(II) pelo oxigênio do ar, e posterior precipitação dos produtos insolúveis, facilitam a ação do biossorvente, resultando na quase eliminação do Fe dissolvido na amostra. O pré-tratamento da amostra com ácido auxilia a adsorção e o pH final fica na faixa permitida.

Agradecimentos

Ao CNPq e a FAPITEC/SE.

Referências

APHA - AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for the examination of water and wastewater, 22nd Ed., Washington, 2012.
AZHAR, W.; IRAM, S. Kinetics, equilibrium and thermodynamics studies on biosorption of heavy metals by fungal biomass. International Journal of Engineering Sciences & Emerging Technologies, v, 7, n. 4, p. 707 – 714, 2015.

BHAT, I. U.; MUNGKAR, A. N.; LEE, K. E.; KHANAM, Z. Oil palm root as biosorbent for heavy metals: Biosorption, desorption and isothermal studies. International Journal of Chem Tech Research, v. 6, n. 1, p. 167 – 177, 2014.

GARCÍA-MENDIETA, A.; OLGUÍN, M. T.; SOLACHE-RÍOS, M., Biosorption properties of green tomato husk (Physalis philadelphica Lam) for iron, manganese and iron –manganese from aqueous systems. Desalination, v. 284, p. 167 – 174, 2012.

PORTARIA 2914 – Ministério da Saúde, Brasil, 2011.

USMAN, A. R. A; SALLAM, A. S.; AL-OMRAN, A.; El-NAGGAR, A. H.; ALENAZI, K. K. H.; NADEEM, M.; AL-WABEL, M. Chemically modified biochar produced from conocarpus wastes: An efficient sorbent for Fe(II) removal from acidic aqueous solutions. Adsorption Science & Technology, v. 31, n. 7, p. 625 – 640, 2013.