Adsorção de contaminante emergente em leito fixo aplicando adsorvente obtido de resíduos

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Tecnológica

Autores

Regina Vasques Mendonça, A. (UNIVERSIDADE DE BRASILIA) ; Marques Cardoso, C.M. (UNIVERSIDADE DE BRASILIA)

Resumo

A adsorção aplicada em contaminantes emergentes é opção viável frente aos métodos tradicionais aplicados na mitigação e ate remoção a estes contaminantes. Este estudo revela a utilização eficaz de resíduo na adsorção de diclofenaco de sódio. Estudos de equilíbrio e em leito fixo foram conduzidos. A isoterma BET representou bem os dados experimentais e a capacidade de adsorção obtida foi de 20,2 mg/g a 25˚C. Este trabalho denota a possibilidade da aplicação de resíduos na produção de adsorventes para mitigar concentrações de contaminante emergente do meio como uma alternativa promissora, uma vez que esta aplicação é economicamente viável e ambientalmente correta.

Palavras chaves

Contaminantes emergentes; Resíduos; Adsorção

Introdução

A agua como bem comum a sociedade e vital tem sua potabilidade ameaçada. Contaminantes emergentes se refere a poluentes, como o fármaco diclofencado de sódio, cujo interesse em seu efeito na natureza é recente, a exemplo de diversos fármacos, que não eram considerados tradicionalmente poluentes relevantes ao meio ambiente (Carmalin e Lima, 2018); (Coimbra et al., 2015); (Silva, et al., 2016); (Bhadra et al., 2016). Nesse sentido, diversas opções para o tratamento desse micropoluente tem sido abordadas, entre elas, os processos de adsorção. Estes são apontados por terem alto potencial para a remoção de contaminantes emergentes da água, por, dentre outras vantagens, serem práticos, de baixo custo, não implicarem na geração de novos produtos e poderem ser convenientemente incorporados à plantas de tratamento de água corrente (Maia, 2017); (Coimbra et al., 2015). Na maioria dos processos de adsorção o fluido entra em contato com o adsorvente por uma coluna recheada. Esse processo é denominado leito fixo. (Xu et al., 2013). Este trabalho tem como objetivo obtenção e modelagem de isotermas e curvas de ruptura de adsorção de diclofenaco de sódio em adsorvente proveniente de resíduo.

Material e métodos

O adsorvente foi coletado e imediatamente seco ao sol por 24 h para evitar atividade microbiológica. Após a secagem, o mesmo foi então moído e peneirado, visando garantir a homogeneidade do material. Partículas foram selecionadas no diâmetro de 400 µm, e então impregnado na proporção 1:1 com o K2CO3 e água, sob agitação, para homogeneização e remoção da umidade. A amostra foi levada à mufla na temperatura de 600˚C durante 2h com restrição de oxigênio, assemelhando-se a um processo de pirólise. O sólido remanescente então foi funcionalizado com ácido acético, lavado com água e seca em a 105 oC até massa constante. Para ensaios de equilíbrio foram preparadas soluções de diclofenaco sódico em concentrações conhecidas de até 30 g/L. Então, adicionou-se 10,5 g de adsorvente em 40 mL da solução preparada em tubos falcon e as amostras foram deixadas sob agitação a 25˚C durante 24 h. As soluções foram então submetidas a uma varredura no espectrofotômetro UV-VIS cujos picos referentes a absorção do diclofenaco sódico forneceram o valor quantitativo de suas concentrações. Então, a partir dos resultados obtidos, diferentes modelos de isotermas foram ajustados aos dados experimentais com o auxílio do softwere OriginLab 8.0. Para a realização dos ensaios de adsorção em leito fixo, uma coluna de vidro com 25 cm de altura e diâmetro de 9 mm foi utilizada. A coluna foi alimentada com uma solução de 100 mg/L de diclofenaco sódico por uma bomba peristáltica a uma vazão de 7,5 mL/min. A coluna foi empacotada com 5 g de adsorvente. Antes do início do experimento, água destilada foi percolada pela coluna para sua homogeneização, evitando a formação de caminhos preferenciais. Após a retirada da água da coluna, iniciou-se a alimentação da mesma com a solução de diclofenaco. Para a obtenção da curva de breakthrough, foram colhidas amostras da solução na saída da coluna em intervalos de tempo determinados até sua saturação. As amostras foram quantificadas utilizando a mesma metodologia dos ensaios de equilíbrio.

Resultado e discussão

Os modelos de Freundlich, Langmuir e BET foram ajustados aos dados experimentais, como mostrado abaixo na figura 1: É possível observar uma boa capacidade de adsorção de diclofenaco sódico para o adsorvente. O modelo de BET se ajustou melhor aos dados. Krajisnik et al. (2011) em seu trabalho investigou a adsorção de diclofenaco sódico em zeólitas modificadas, obtendo uma capacidade de adsorção de 22,3 mg/L pelo modelo de Langmuir. Já Fernandez et al. (2015) obtiveram para a adsorção de diclofenaco sódico em hidrochar obtido sob atmosfera de N2 a partir de cascas de laranja uma capacidade de adsorção de 52,17 mg/g, pelo modelo de Langmuir. O modelo de Thomas ajustado à curva de ruptura está apresentado abaixo na figura 2: A adsorção de diclofenaco sódico em leito fixo foi investigada por Franco et al. (2018) utilizando carvão ativado em experimento semelhante. Para o modelo de Thomas ajustado, foi obtida uma capacidade de adsorção de 12,43 mg/g na vazão de 3 mL/min. Para uma vazão de 5 mL/min, a capacidade de adsorção foi de 11,85 mg/g. Para processos cuja etapa de transferência externa de massa é limitante, ou seja, há resistência significativa, a vazão de alimentação contribui negativamente para a capacidade de adsorção do leito (Franco et al., 2018).

Isotermas de adsorção em adsorvente


Curva de ruptura ajustada ao modelo de Thomas

Conclusões

Neste trabalho foi possível verificar a capacidade de adsorção de diclofenaco sódico em adsorvente proveniente de lodo residual de ETA. Os resultados apontaram positivamente para a aplicabilidade desse processo. Foi possível ajustar aos dados experimentais modelos amplamente utilizados para descrever esse tipo de processo, possibilitando a obtenção de parâmetros necessários para a compreensão deste. Dado o baixo custo do lodo residual, bem como a dificuldade de gerir tal resíduo, mostram-se oportunos futuros trabalhos nesse sentido, a fim de investigar com maior rigor o comportamento do processo adsortivo e sua aplicação em larga escala.

Agradecimentos

IQ/UnB; LMC, LARSEN, LabCat,FAPEMA e ABQ.

Referências

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