Adsorção de Íons Fosfato Utilizando Materiais Porosos

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

Santiago, M.S. (IFRN) ; Oliveira, N.P.M. (IFRN) ; Santana, J.M. (IFRN) ; Bezerra, D.P. (IFRN)

Resumo

A adsorção de moléculas orgânica de interesse comercial ou ambiental em materiais porosos adsorventes (carbono ativado, argila, zeólita, sílicas mesoporosas etc.) é uma das tecnologias mais importante no tratamento de efluentes industriais. O objetivo para o desenvolvimento deste estudo foi avaliar a adsorção de íons fosfato em diferentes materiais porosos adsorventes. Para isso, os adsorventes foram caracterizados quanto ao seu pH superficial via potencial de carga zero e medidos os valores de adsorção por método batelada. Os valores pH foram bastante distintos (9,7 para a zeólita, 5,2 para o carbono ativado e 2,4 para a argila natural). Os materiais zeólita e carbono ativado apresentaram baixo potencial de remoção de íons fosfato, contudo os demais materiais mostraram-se promissores.

Palavras chaves

Materiais porosos; adsorção; íons fosfato

Introdução

A adsorção de moléculas orgânica de interesse comercial ou ambiental em materiais porosos adsorventes (carbono ativado, argila, zeolita, sílicas mesoporosas etc.) é uma das tecnologias mais importante no tratamento de efluentes industriais. Os materiais podem ter caraterísticas micro, meso ou macroporosas, podendo ser obtido de diferentes fontes e formas de síntese. A capacidade de adsorver determinadas moléculas pode ser relacionada diretamente à área superficial e à especificidade dos grupos funcionais no adsorvente. A estrutura superficial do material adsorvente é que vai definir e direcionar para qual molécula alvo poderá agir de forma seletiva. Os grupos funcionais superficiais podem ser ácidos ou básicos. A adsorção de compostos orgânicos é controlada basicamente por interações físicas e químicas em que, tanto o tipo de material quanto às propriedades ácido-base da superfície, são importantes no processo (GIRALDO et al., 2014). Dentre os principais poluentes estudados no processo de adsorção esta o íon fosfato (integrante dos detergentes em geral). Nesse contexto, o objetivo para o desenvolvimento deste estudo foi avaliar a adsorção de íons fosfato em diferentes materiais porosos adsorventes.

Material e métodos

A caracterização dos materiais adsorventes consistiu na análise do pH superficial por potencial de carga zero. O ponto de carga zero-PCZ, é um meio de caracterização de materiais adsorventes, no qual indica o valor que o pH é neutro na superfície do material. Para estudos de equilíbrio foi necessária uma realização prévia de uma curva de calibração para conversão de absorbância em concentração. Para determinar a influência do tempo de contato entre o material adsorvente testado e íon fosfato necessário para remoção, foi realizado um estudo utilizando uma solução de 50 mL, 1000 mg.L- 1, em contato com 0,1 g de material adsorvente (carbono ativado, zeólita, argila, sílica mesoporosa) sob agitação moderada e temperatura 25 ºC. Ao final de 90 minutos foi retirada uma alíquota e medida sua densidade ótica em espectrofotômetro UV/Vis.

Resultado e discussão

A caraterização dos materiais quanto ao pH superficial apresentou valores de 9,7 para a zeólita, 5,2 para o carbono ativado e 2,4 para a argila natural. Esses valores expressam uma ampla variação de faixa de pH, podendo serem estudados de forma diferenciados. Os materiais adsorventes apresentaram características bastante distintas entre si, resultado de suas propriedades físicas e químicas diferentes. O carbono ativado e a zeólita não apresentaram resultados satisfatórios. O carbono ativado apresentou uma elevação no valor de íons fosfato na solução, provavelmente devido à liberação destes íons que ainda estavam em sua superfície divido seu processo de ativação química que utiliza ácido fosfórico. Já a zeólita não apresentou alterações significativas na concentração de íons fosfato, provavelmente devido a sua estrutura cristalina com diâmetro de poros bem definidos e incapazes de apresentar um potencial químico satisfatório para adsorver o íon fosfato. Para os demais materiais, apresentaram resultados satisfatórios.

Conclusões

Com base nos resultados obtidos, a zeolita e o carbono ativado devem ser descartados quanto a sua utilização na remoção de íons fosfato em solução aquosa devido sua estrutura de poros e química superficial, respectivamente. Os demais materiais estudados mostraram-se promissores e devem se analisados de forma mais detalhada.

Agradecimentos

Os autores agradecem o auxílio financeiro do CNPq.

Referências

GIRALDO, L., MORENO-PIRAJÁN, J.C. Study of adsorption of phenol on activated carbons obtained from eggshells. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, no 106, 41–47, 2014.