USO DE RESÍDUO GALVÂNICO SÓLIDO COMO ADSORVENTE DE CORANTE TÊXTIL

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Oliveira, L.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI) ; Pinto, L.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI) ; Figueiredo, S.S.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI) ; Santana, C.L.S. (COL. MILITAR DE JUAZEIRO DO NORTE) ; Tomas, P.R.M.A. (COL. MILITAR DE JUAZEIRO DO NORTE) ; Almeida, F.D.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI) ; Fernandes, D.A.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI) ; Menezes, J.M.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI) ; Paula Filho, F.J. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CARIRI)

Resumo

O presente trabalho busca verificar a capacidade adsortiva do resíduo sólido da galvanoplastia, o lodo galvânico, na remoção do corante Azul Marinho-23, dissolvido em solução aquosa. Foram utilizados 4 tipos de lodo galvânico (A, B, C e D). Os testes de adsorção foram realizados por 120 minutos em soluções de 250 mL, contendo o corante na concentração de 1,0 g/L, com a massa dos lodos na proporção de 0,5 e 1,0%. Os efluentes líquidos resultantes da adsorção foram caracterizados pela Espectrometria de UV/Vis, para observar a remoção do corante. Constatou-se que a adsorção é mais rápida com o aumento da massa dos adsorventes. B e C atingem 100% de eficiência na remoção do corante. A, possui eficiência máxima de 99,71% e D, 99,12%.

Palavras chaves

Lodo galvânico. ; Adsorção.; Corantes Têxteis

Introdução

Embora o Brasil possua 8% das reservas de água doce no planeta, esta água é mal distribuída em seu território. Particularmente no Nordeste do país, a escasses hídrica é uma realidade que tem impactos ambientais, sociais e econômicos. Neste contexto, o desenvolvimento sustentável propõe medidas às indústrias para alcançar a gestão sustentável e o uso eficiente dos recursos naturais. Assim, o futuro de áreas urbanas depende de soluções que garantam mananciais sustentáveis de águas sem impactos negativos ao meio ambiente. As atividades industriais estão relacionadas diretamente com o meio ambiente, tanto no que se refere ao uso de recursos naturais, como na emissão de rejeitos líquidos e sólidos. Por exemplo, a indústria têxtil utiliza grandes volumes de água em seu processamento sendo esta um dos principais insumos de produção. Embora a legislação vigente apresente limites acitáveis de agentes contaminantes, muitas vezes é exigido apenas um tratamento primário dos efluentes líquidos. As indústrias de um modo geral têm visto o tratamento de efluentes como um custo adicional sem retorno. A ineficiência no tratamento dos efluentes gerados nos processos industriais ou o descarte inadequado de resíduos considerados perigosos, podem representar uma ameaça ambiental. Sabe-se que grande parte dos problemas de poluição são ocasionados pela grande produção de resíduos nos processos industriais e que este excesso deve-se a desperdício de insumos, falta de reciclagem e até mesmo critério na aquisição de insumos. Tanto o setor de galvanoplastia, quanto o têxtil, possuem potencialidade para causar grandes impactos ambientais, por serem geradoras de rejeitos tóxicos. A galvanoplastia é um processo industrial, utilizado por industrias de joias folheadas, considerado um dos maiores responsáveis pela produção de resíduos perigosos. O tratamento ineficaz de seus efluentes bem como a disposição inadequada de seus resíduos, representam potenciais riscos ao meio ambiente implicando fortemente no desenvolvimento sustentável do setor. O lodo galvânico, rejeito da galvanoplastia, é classificado como Perigoso Classe I, segundo a NBR-10004/04 e a Resolução N° 452/12 do CONAMA, é rico em metais pesados, possuindo elevado potencial de toxidade à diversos organismos, se descartado de forma incorreta. Os resíduos perígosos Classe I são substâncias ou resíduos que, se liberados, apresentam ou podem apresentar impactos adversos retardados sobre o meio ambiente por bioacumulação e/ou efeitos tóxicos sobre os sistemas bióticos. Em relação aos efluentes oriundos das indústrias têxteis, a coloração forte é uma de suas características. Estes são ricos em corantes de origens e naturezas diferenciadas. Sua presença causa dificuldades na penetração dos raios solares nos córregos, lagoas e rios, impedindo assim, a fotossíntese de algumas espécies, comprometendo a fauna e flora aquática (Gois et al., 2017). O cenário de nosso ecossistema mostra a fragilidade a partir do momento em que os resíduos industriais passam a fazer parte do cotidiano, e, misturam-se com uma realidade que nos impõe a responsabilidade de buscar alternativas coerentes e menos agressivas, na tentativa de minimizar os impactos ambientais e restabelecer a sustentabilidade do planeta. A forma acelerada de expansão industrial, tem sido um dos principais responsáveis pela contaminação ambiental por metais pesados, seja pela ineficiência no tratamento de efluentes gerados nos processos produtivos, descarte de resíduos industriais perigosos para o ambiente, ou por acidentes, que propiciam o lançamento de rejeitos em ambientes aquáticos, representando um perigo à biodiversidade, bem como os ecossistemas. Diante das problemáticas ambientais, o projeto visa apontar uma forma de reuso útil do lodo galvânico, avaliando sua potencialidade na descoloração de efluentes contendo corante têxtil. Para que este resíduo possa ser utilizado de forma alternativa aos materiais habitualmente utilizados no tratamento destes efluentes, é imprescindível sua caracterização para o estudo da sua capacidade de adsorção, e, otimização do processo de interação entre os materiais. Assim, o objetivo geral do trabalho foi de avaliar o uso de lodo galvânico na remoção do corante Azul Marinho – 23, dissolvido em soluções aquosas.

Material e métodos

As amostras de lodo galvânico utilizadas na pesquisa, foram coletadas em 2018, em quatro indústrias de folheados de Juazeiro do Norte/CE, e, identificadas como A, B, C e D. Estas amostras foram preparadas previamente, através de um processo de secagem em estufa, com temperatura de 110°C, durante 24 horas, para a remoção da fração líquida da borra. Em geral as amostras apresentaram 80% ou mais de umidade. Após secas, foram maceradas utilizando pistão e almofariz, posteriormente, foram homogeneizadas granulometricamente em abertura de 180 μm. Foram preparadas soluções de 250,0 mL utilizando a concentração de 1,0 g/L do corante Azul Marinho - 23, da marca Tupy. À estas soluções, foram adicionados 0,5% de massa do adsorvente, em relação ao volume da solução, para o primeiro experimento, e, para o segundo, 1,0% de adsorvente. Esses experimentos foram realizados de igual forma para as quatro amostras de lodo galvânico (A, B, C e D). As soluções foram homogeneizadas em béquer de 500 mL, com uso de agitadores magnéticos, sendo retiradas alíquotas de 30 mL, representando os tempos de contato com o adsorvente 1, 5, 10, 20, 30, 60 e 120 minutos. Devido ao desempenho insatisfatório de D, os testes com essa amostra foram repetidos com 20% de sua massa e com o tempo estendido para 300 minutos. Posteriormente, as amostras foram centrifugadas, em centrífuga da marca Fanem (modelo 206 BL), por 10 min em rotação de 3000 rpm, para a separação da parte sólida do sobrenadante. As frações líquidas resultantes da adsorção seguiram para caracterização pela Espectrofotometria UV-Vis, para avaliação da remoção do corante.

Resultado e discussão

Cada corante possui um comprimento de onda máximo (λmáx) para a leitura em espectrofotômetro. Observa-se que para o corante adotado, o comprimento máximo é de aproximadamente 570 nm. Para a concentração de 1,0 g/L, a absorbância é de 1,026, esse valor foi usado como referência para os cálculos de eficiências de remoção de cor. A eficiência da remoção do corante, foi calculada através da Equação 1: Remoção (%)=100*(〖Abs〗_iniciall-〖Abs〗_final)/〖Abs〗_inicial Onde: 〖Abs〗_inicial: absorbância da solução padrão de 1,0 g/L de corante; 〖Abs〗_final: absorbância de cada alíquota retirada. A Figura 1 apresenta as alíquotas finais dos processos de adsorção, utilizando 0,5% e 1,0% dos quatro tipos de lodo (A, B, C e D), e seus respectivos espectros de absorção do UV-Vis. Como alguns espectros se sobrepunham, nem todos estão representados nas imagens, para que se possa observar melhor o decaimento da absorbância, em função do tempo de contato entre adsorvente e adsorvato, em comparação ao espectro do corante. Nas imagens dos tubos contendo os extratos é possível constatar, visualmente, uma descoloração gradual, com remoção completa da cor nos efluentes, a partir de 60 minutos, quando se utiliza 0,5% do lodo A. Utilizando 1,0%, a descoloração é mais rápida, ocorrendo em cerca de 20 minutos. Constatou-se uma queda da absorbância a 0,5%, com λmáx decaindo gradualmente, até próximo de zero e um decaimento mais brusco de λmáx, para o emprego do lodo de A na concentração a 1,0%, que decai até zero. Figura 1. Espectros de UV-vis para os testes de adsorção usando concentrações variáveis (0,5% e 1,0%) de lodo galvânico (A, B, C, D) em função do tempo de adsorção. Com o uso de B, temos uma descoloração mais rápida em relação aos experimentos utilizando A. Com 0,5% de B, a remoção total da cor acontece em cerca de 30 minutos. Utilizando 1,0% a descoloração total é mais rápida, ocorrendo em cerca de 10 minutos. Percebe-se que a absorbância diminui gradualmente durante todo o tempo de observação em ambas as concentrações. A velocidade da reação utilizando 1,0% de B é maior, secomparada a velocidade de reação com 0,5% de B, onde λmáx demora mais tempo para decair até zero. Visualmente, a eficiência do processo de adsorção, utilizando como adsorvente o lodo C, é similar ao processo que utiliza B. Com uma visual remoção total da cor se iniciando em cerca de 30 minutos, fazendo uso de 0,5% de C. Com 1,0% de C, a descoloração total se inicia em cerca de 10 minutos. Conforme o esperado, o comportamento da absorbância, nos ensaios com o lodo C, é similar aos anteriores, onde a queda gradual de λmáx até zero. Mesmo com os tempos dos ensaios utilizando D, estendidos para 300 minutos, não houve êxito na descoloração total dos líquidos. Ocorre diminuição gradual da absorbância, com os picos deslocados, na faixa 540 a 550 nm, o que também ocorreu nas demais amostras. Observa-se também, que o declínio de λmáx não é satisfatório pois, mesmo após 300 minutos, ainda há a presença do grupo cromóforo, o que é confirmado pela nítida coloração dos líquidos. A fim de averiguar se a amostra D não possui capacidade adsortiva, foram realizados novos testes, aumentando a concentração de sua massa, onde se obteve êxito na descoloração, com uma quantidade de 20% de massa em relação ao volume da amostra, após 180 min de experimento, como pode ser observado na Figura 1, que ilustra os espectros de adsorção nos ensaios realizados com 20% dele, onde se é possível observar a queda de λmáx até zero, o que pode ser um indicativo de remoção total da coloração nos efluentes. Um ponto a ser destacado da análise dos resultados, é o fato de que um aumento na massa dos adsorventes, leva a um decaimento mais rápido de λmáx, o que pode ser observado comparando as diferentes intesidades de coloração nos tubos falcon. Portanto, um aumento na concentração do adsorvente, acelera o processo difusional do grupo cromóforo para a superfície do sólido. Fica evideniado que, λmáx deslocando-se em direção a comprimentos de onda menores, na faixa de 540 a 550 nm. Há, portanto, a formação de um novo composto, derivado da interação dos metais presentes no lodo galvânico, com a solução aquosa contendo o corante. A máxima eficiência alcançada por A, B e C, é superior a 99%, chegando à remoção total do corante, nas últimas alíquotas em contato com B e C. Confirma-se que D possui eficiência adsortiva inferior aos demais, pois, com o uso de 0,5% e 1,0% de sua massa, a eficácia máxima da adsorção é inferior a 90%, com o aumento da massa em 20%, há um aumento da sua eficiência, que chega a 99,12%. De acordo com Ribas (2016) o tratamento dos efluentes contendo corantes é motivo de grande preocupação na indústria têxtil, pois estas substâncias apresentam elevada estabilidade química, o que dificulta sua degradação nos tratamentos convencionais existentes. Entre os processos existentes para o tratamento destes, a adsorção utilizando o lodo galvânico apresenta um eficiência média superior a 99%, uma vantagem em relação a outros processos comumente utilizados, como a oxidação em ozonizador, que segundo Trevizane (2012), apresenta uma eficiência média de 85% na remoção do corante. Segundo Kunz et al., (2002), a remoção de corante através de processos biológicos, apresenta eficiência de aproximadamente 80%.

Figura 1. Espectros de UV-vis para os testes de adsorção usando concentrações variáveis (0,5% e 1,0%) de lodo galvânico (A, B, C, D) em função do temp

Conclusões

Dos quatro tipos de lodo galvânico avaliados, A, B e C apresentaram excelência no quesito remoção do corante. Com A apresentando 99,71% de eficiência máxima, B, 100% e C, 100%. O D, apresentou propriedade adsortiva inferior demais, necessitando de um aumento, tanto de sua massa quando do tempo de contato, para alcançar uma eficiência de 99,12% na remoção do corante, provavelmente, isso ocorre pelo mesmo possuir menos sítios ativos em sua superfície, seus sítios ativos podem apresentar uma rápida saturação, ou ainda, apresentar uma baixa afinidade com o corante utilizado. Pelos dados obtidos no estudo, não se pode afirmar o que de fato confere a propriedade adsortiva ao lodo galvânico, nem quais são os sítios ativos que são formados em sua superfície. Esta propriedade, pode advir da fração de massa metálica na forma de óxidos, ou, da interação de alguns dos elementos que são agregados ao resíduo, durante o processo de tratamento deles na indústria galvanoplástica. O uso do lodo galvânico como adsorvente de corante têxtil, mostra que este resíduo, mesmo sendo classificado como tóxico, também pode ter utilidade como um remediador ambiental, auxiliando no tratamento de efluentes tóxicos da indústria têxtil.

Agradecimentos

Os autores agradecem a Universidade Federal do Cariri pela concessão das bolsas de pesquisa edital N° 02/2018/PRPI e a Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Processo BP3-0139-00276.01.00/18).

Referências

ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2004. NBR 10.004/04. Dispõe sobre a classificação dos resíduos sólidos quanto aos seus riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde pública para que possam ser gerenciados adequadamente.
CONAMA – Concelho Nacional do Meio Ambiente, 2011. Resolução nº 430/11. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes.
GOIS, F.A., Souza, G.A., Oliveira, M.J., Lima, R.S., Koslowski, L.A.D. 2017. Análise da qualidade da água quanto ao despejo industrial têxtilno Rio dos Índios. Caderno Meio Ambiente e Sustentabilidade, 9(5): 15-27.
KUNZ, Airton et al.,. Novas tendências no tratamento de efluentes têxteis. Quimica. Nova, Vol. 25, No. 1, 78-82, 2002.
RIBAS, M. C., Remoção de Corantes Têxteis pelo Processo de Adsorção Utilizando Carvão Ativado Produzido a partir de Subprodutos Agroindustriais – Estudos em Batelada e Coluna de Leito Fixo. Tese (Doutorado em Engenharia Química). Programa de PósGraduação em Engenharia Química. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2016.
TREVIZANI, Jéssica. L. B. Tratamento de efluente têxtil pelo processo de ozonização. 2012. 64f. Monografia (Engenharia Ambiental) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Campo Mourão, 2012.