Ativação ácida do rejeito da lavagem da bauxita visando sua aplicação em processos de adsorção.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Ramos, J.S. (UFPA) ; Duarte, A.C.A. (UFPA) ; Hildebrando, E.A. (UFPA)

Resumo

O trabalho proposto objetiva avaliar as propriedades adsortivas do rejeito da lavagem da bauxita 'in natura' e calcinado à 500 °C, ambos ativado quimicamente com ácido clorídrico (HCl). A caracterização do rejeito mineral foi realizada através de análise de fluorescência (FRX) e difração (DRX). Foram realizados experimentos de adsorção, com o material 'in natura' (calcinado e não) e com as amostras ativadas quimicamente com HCl 4,0 M e 6,0 M, em concentrações do Azul de Metileno (AM) na faixa de 10 à 100 mg/L. Os resultados foram satisfatorios nas concentrações de 10 até 25 mg/L. porém a amostra não calcinada destacou-se melhor quanto a remoção do AM, pois obteve maior eficiência de adsorção nas faixas de 10 à 100 ppm. Portanto, esse rejeito ativado possui grande potencial adsortivo.

Palavras chaves

bauxita; adsorção; ativação ácida

Introdução

As reservas de bauxita no Brasil estão localizadas em diversos municípios distribuídos por todo o país, conforme o último Anuário Mineral Brasileiro- AMB (DNPM, 2006). As reservas de bauxita estão distribuídas por nove estados com um total de 3,6 bilhões de toneladas onde 3,3 bilhões são do tipo metalúrgico. O desenvolvimento de materiais adsorventes que possam ser utilizados em processos de adsorção de poluentes ambientais, como metais tóxicos, tem recebido atenção da comunidade científica a mais de três décadas. Atualmente os estudos estão voltados para a busca de adsorventes eficientes e mais seletivos, onde se destacam as sílicas organofuncionalizadas com grupos quelante (AIROLDI, 2005). Os adsorventes são materiais naturais ou sintéticos que possuem superfície porosa interna acessível para combinação seletiva com solutos em uma fase gasosa ou líquida. Os adsorventes industriais têm que ser específicos, baratos, fáceis e econômicos de regenerar, ter estabilidade mecânica nas condições de operação, não reagir com o substrato nem com os reagentes de regeneração (CIOLA,1981). No caso de adsorventes sintéticos, é necessário que necessitem de pouco processamento para sintetizá-los. Entretanto, as informações sobre o custo são raramente relatas na literatura (CIOLA,1981). A adsorção corresponde a uma operação de transferência de massa, onde moléculas de uma fase fluida se concentram espontaneamente sobre uma superfície, geralmente sólida. A adsorção é causada principalmente por forças de Van der Walls ou forças eletrostáticas entre as moléculas do soluto e os átomos que compõem a superfície do adsorvente. Portanto, os adsorventes, são caracterizados pelas suas propriedades superficiais, tais como área específica ou polaridade.(GOMIDE, 1988).

Material e métodos

Foi utilizado como matéria-prima principal neste trabalho o rejeito gerado após a lavagem da bauxita proveniente de uma indústria. Essa matéria-prima foi calcinada a 500 ºC por 1 hora. Os mesmos, rejeito “in natura” e calcinado, foram submetidos à processos de ativação química com ácido clorídrico em concentrações pré-estabelecidas. Após a coleta do rejeito mineral, em laboratório desagregou-se utilizando almofariz e pistilo uma amostra do mesmo até a passagem completa em peneira de 200 mesh (0,075 mm). A amostra foi então submetida à ativação ácida. A ativação foi efetuada com ácido clorídrico nas concentrações 4mol/L e 6mol/L, nas seguintes condições: temperatura 80 °C; tempo de reação = 3h; relação massa de amostra/volume de solução do HCl foi de 4,0 g/40,0 mL. Inicialmente a solução 4mol/L (40 mL) de ácido clorídrico, foi adicionada sobre a amostra (4,0 g) seca e desagregada, contida em um beacker. Em seguida, agitou-se manualmente, e a dispersão foi levada a estufa, a 80 °C ± 5°C onde permaneceu por 3 horas. O mesmo foi feito com solução de 6,0mol/L tanto para a amostra calcinada e não-calcinada. O material obtido foi seco em estufa a 105°C ± 5°C por 24 h. Desagregou-se o mesmo utilizando pistilo e almofariz manual estando este pronto para caracterização (DRX) e a realização de demais ensaios, entre eles, a adsorção com azul de metileno. Os experimentos de adsorção foram feitos em sistema descontínuo a temperatura ambiente. A partir de uma solução estoque de azul de metileno de concentração 1000mg.L-¹, foram preparadas por diluição, soluções do corante de 10, 25, 50,100 mg.L-¹. Em cada caso, 0,1g do rejeito “in natura” e rejeito tratado, foi adicionado a 10 mL de solução de azul de metileno em tubos de ensaio. Permaneceu, então, sem agitação por 24 horas.

Resultado e discussão

Através da análise fluorescência de raios X (FRX) observa-se que os óxidos principais que compõem o rejeito da lavagem da bauxita são o SiO2 (18,51%), Al2O3 (45,16%) e Fe2O3 (12,44%) o que confirma os constituintes da bauxita conforme reporta a literatura. Através dos resultados dos ensaios de adsorção observa-se macroscopicamente que o rejeito in natura, amostra calcinada e amostra quimicamente tratada 4,0 M e 6,0 M (calcinada e não calcinada), apresentam as soluções sobrenadantes com desempenhos bastante próximos quanto a variação da tonalidade de cor do azul de metileno (AM) principalmente na faixa de concentração de 10 a 25 mg/L. De uma maneira geral, com exceção da amostra “in natura” ativada com HCl 6,0 M, pode-se dizer que existe uma diminuição na eficiência quanto a remoção do corante por parte das amostras principalmente para concentrações superiores a 50 mg/L de AM. Amostras tratadas quimicamente com HCl 6,0 M (figura 01), notou-se que a amostra do rejeito “in natura” ativada com ácido 6,0 M apresentou uma eficiência em torno de 99% de adsorção do corante (ver tabela 01), a qual permaneceu em um grau de coloração em todas as faixas de concentrações de 10 a 100 ppm, ou seja, a quantidade de corante adsorvido no equilíbrio por unidade de massa do material aumentou, consequentemente melhorou a eficiência. Através da espectrofotometria é possível observar que o material “in natura” ativado com ácido 6,0 M se destacou entre os ensaios de adsorção apresentando uma boa capacidade adsortiva nas concentrações de 10 a 100mg/l. Desta forma, o rejeito pode ser utilizado como um material adsorvente de baixo custo, já que este possui potencial para desempenhar adsorções até determinadas concentrações.

Figura 01: Visualização macroscópica da adsorção das soluções de AM pela amostra 'in natura' tratata químicamante com HCl 6mol/L.


Tabela 01:Resultado de espectrofotometria para as amostras ensaiadas. Concentrações não adsorvidas de Azul de metileno.

Conclusões

As melhores concentrações adsorvidas foram na faixa de 10 à 25 mg/L. Ressalta- se no entanto, por meio dos resultados obtidos macroscópicos e da espectrofotometria, que a amostra não calcinada tratada com HCl 6,0 M adsorve com mais eficácia o corante AM. Através da análise conclui-se que a referida amostra tem capacidade de adsorver uma concentração elevada à 100 ppm de AM. O rejeito da lavagem da bauxita pode ser considerado uma boa alternativa como adsorvente de corante orgânico do tipo azul de metileno, pois o rejeito é um subproduto de outro processamento, tornando-se viável economicamente.

Agradecimentos

Referências

C. Airoldi, Química de coordenação fundamentos e atualidades, Editora Átomo, Campinas, 2005, Cap.
5, 1ed.

CIOLA, R. Fundamentos da catálise. São Paulo: Morderna., 1981.

DNPM. Anuário Mineral Brasileiro, Departamento Nacional da produção mineral, ed. 1976 - 2001 e versão eletrônica 2002-2006. DNPM. Brasília, 2006.

GOMIDE, R.. Operações unitárias, 1ª edição, São Paulo: Reynaldo Gomide ( Edição do autor). v.4, cap. IV, p. 311-331, , 1988