Resinas do sistema de purificação de água GEHAKA: separação, recuperação e avaliação da capacidade adsortiva

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ambiental

Autores

Assis, J.M.C. (UNESP/IBILCE) ; Silva, M.A. (UNESP/IBILCE) ; Damasceno, A.J. (UNESP/IBILCE) ; Pastre, I.A. (UNESP/IBILCE) ; Fertonani, F.L. (UNESP/IBILCE)

Resumo

As resinas de troca iônica, usadas em deionizadores de água, permitem que íons contaminantes sejam removidos da fase aquosa pelo processo de troca iônica. No presente trabalho foram realizados estudos de recuperação das resinas dos purificadores de água GERAKA. As resinas mistas catiônicas e aniônicas foram separadas por processo desenvolvido no laboratório e recuperadas com o objetivo de reutilização. Os testes comparativos propostos para avaliar a eficácia da recuperação foram a condutividade e a capacidade adsortiva do corante azul de metileno. A condutividade obtida na água aplicada às resinas recuperadas foi de 0,880μScm^-1, valor contido na faixa ideal de água deionizada (0,5- 3,0μScm^-1)e a resina recuperada mostrou capacidade de troca iônica superior a comercial.

Palavras chaves

Resinas polifuncionais; Recuperação; Adsorção

Introdução

As resinas de troca iônica são constituídas, na sua grande maioria, por polímeros orgânicos sintéticos com estrutura reticulada, formando grânulos porosos e portadores de carga. As cargas são oriundas de grupos ácidos e básicos, como grupos sulfonatos e aminas quaternárias, neutralizadas por seus contra-íons que são as espécies trocáveis no processo de troca iônica (MENHAM et al, 2002). Nesse processo, cátions e ânions de natureza orgânica ou inorgânica, são removidos da fase aquosa por meio de una dinâmica simples de adsorção física. Estas resinas são extensivamente utilizadas nos sistemas de purificação de água e descartadas após a saturação. Realizar a separação e recuperação dessas resinas visa a redução nos custos de substituição da mesma no sistema de purificação de água implantado nos laboratórios didáticos e de pesquisa nos campus da UNESP, além de proporcionar um fim alternativo para um resíduo sem um programa de descarte correto/elaborado. Dentro deste contexto, o objetivo do presente trabalho é estudar e avaliar a recuperação e capacidade adsortiva da resina empregada nos purificadores de água GEHAKA.

Material e métodos

O processo de recuperação da resina foi realizado em três etapas. A primeira etapa constitui-se na separação das resinas catiônicas e aniônicas por densidade. A segunda etapa envolveu tratamento específico de cada resina com solução ácida e básica sob agitação e lavagem. A terceira etapa envolveu a elaboração de um sistema de filtragem em pequena escala, utilizando a resina pós-uso e recuperada. Para verificação da eficiência do processo comparou-se a condutividade da água com aquela proveniente da resina comercial. Depois de recuperada, realizou-se estudos da capacidade de troca iônica da resina mista e da aniônica, comercial e recuperada, frente ao corante catiônico azul de metileno em meio aquoso e na temperatura de 25°C. Os estudos de troca iônica foram realizados adicionando concentrações fixas de resina em concentrações variadas de corante, em meio aquoso, sendo o sistema mantido sob agitação constante por 24 horas. Posteriormente o sistema foi centrifugado por vinte minutos a 3000 rpm. As quantificações do corante presente na fase aquosa foram determinadas por espectrofotometria na região do visível, procedendo-se a leitura no comprimento de onda de 670 nm que corresponde ao λ de máxima absorção da espécie monomérica do azul de metileno.

Resultado e discussão

O parâmetro principal para avaliação da viabilidade do processo de recuperação foi a condutividade, para verificar quantitativamente a presença de íons em solução. A água da torneira apresentou uma condutividade de 1,66μS cm^-1 e de 3,73μScm^-1 quando passada no purificador contendo a resina comercial e a recuperada, respectivamente. Os dados apresentados são a média de 10 medições realizadas e o valor para a água tratada com a resina recuperada está próximo da faixa ideal para água deionizada (0,5 a 3,0μScm^-1). As isotermas de adsorção do azul de metileno com a resina mista e a aniônica, comercial e recuperada, estão apresentadas nas Figuras 1 e 2. As isotermas apresentam perfil de alta afinidade sendo que a resina aniônica recuperada apresentou aumento de 22% da capacidade máxima de adsorção do azul de metileno em relação a resina comercial aniônica como observado na Figura 1 a) e b). Na figura 2 estão apresentadas as isotermas de adsorção do corante na resina mista recuperada e comercial. Verifica-se que a resina catiônica quando junto com a aniônica apresenta um perfil de alta afinidade para as baixas concentrações do corante com uma adsorção lenta em concentrações do corante maiores que 2,1.10^-5 molL^-1 sem platô definido (MYERS et al, p 202-211, 1999). Considerando que em 0,22g da mistura da resina (aniônica e catiônica) 60% corresponde à aniônica, a concentração máxima adsorvida é equivalente ao observado para a resina aniônica separada porém, o perfil da isoterma mostra um plato ascendente que pode ser atribuído ao meio iônico induzindo a formação de uma segunda monocamada ou agregação induzida das moléculas do corante na superfície da resina (GILES et al, p 3793-3993, 1960).

Adsorção das resinas aniônicas recuperadas (a) e comerciais (b) com azul de metileno em solução aquosa a 25ºC.


Adsorção das resinas mistas (polifuncionais) recuperadas (a) e comerciais (b) com azul de metileno em solução aquosa a 25ºC.

Conclusões

A recuperação da resina foi efetiva e apresentou um aumento da capacidade adsortiva frente ao corante catiônico azul de metileno. Verifica-se que o corante catiônico apresenta uma interação mais efetiva com a resina separada em relação a mista. A condutividade da água tratada pela mesma apresentou condutividade nos padrões estabelecidos pela GEHAKA para a água demineralizada.

Agradecimentos

Agradeço a UNESP-IBILCE, PROEX, FAPERP e aos orientadores e colaboradores.

Referências

GILES, C.H.; MACEWAN, T. H.; NAKHWA, S.N.; SMITH, D. Studies in Adsorption. Part XI. A System of Classification of Solution Adsorption Isotherms, and its Use in diagnosis of Adsorption Mechanism and in Measurement of Specific Surface Areas of Solids. J. Soc. Dyers Colourists, v. 846, p.3793-3993, 1960.

MENHAM, J. ET AL. VOGEL - Análise Química Quantitativa, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 6º edição, 2002.

MYERS, D. Adsorption Isotherms in Solid-liquid Systems. In: SONS, J. W. & (Ed.). Surfaces, interfaces and colloids - Principles and Applications. 2nd. ed. New Yord: [s.n.]. p. 202–211, 1999.