Sólidos baseados em argila caulinita e carvão oriundo do licor preto para tratamento de efluentes

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Freitas de Souza, J. (IFBA) ; dos Santos Cerqueira, E.M. (IFBA) ; Reis dos Santos, A.G. (IFBA) ; Rosa Martins, A. (IFBA)

Resumo

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de sólidos baseados em argila caulinita e carvão ativado oriundo do licor preto para o tratamento de efluentes. Para a preparação dos sólidos, a argila coletada foi lavada com água destilada, peneirada, seca em estufa e misturada ao licor preto, em diferentes proporções, com razão mássica argila/licor de 1,5 a 2,2. A mistura foi aquecida a 400 °C por 4 h. Os sólidos obtidos foram separados em dois grupos sendo o primeiro lavado com água até pH neutro. Em seguida, avaliados na cinética de remoção do azul de metileno, com ou sem peróxido de hidrogênio. Todos os sólidos mostraram-se ativos na remoção do corante. A amostra com razão mássica argila/licor 2,2 apresentou o melhor resultado em todas as condições analisadas.

Palavras chaves

argilas; licor preto; azul de metileno

Introdução

O crescimento da industrialização vem gerando impactos ambientais preocupantes, sendo a hidrosfera o meio que mais sofre danos, pois recebe direta ou indiretamente os poluentes industriais, principalmente dos setores têxtil, papeleiro, cortume, plásticos e indústrias de produção e beneficiamento de metais. Um dos métodos mais utilizados para a diminuição desses impactos é a remoção dos poluentes pelo uso de adsorventes. A argila e o carvão ativado são considerados adsorventes eficientes e de baixo custo (DE ARAÚJO et al., 2016). O carvão ativado é o material mais utilizado para esse fim pois possui importantes propriedades como adsorvente e como suporte de catalisador, como elevada área específica e porosidade. Além disso, é um material de baixo custo. Diversos trabalhos têm sido desenvolvidos a fim de produzir carvão de meios ambientalmente mais limpos, com o uso de biomassa. Alguns trabalhos têm desenvolvido carvão a partir de licor Preto, um subproduto da indústria de celulose constituído principalmente de lignina e sais de sódio (SANTANA, 2018). Há uma variedade de argilas, sendo que a caulinita se destaca por sua ampla utilização comercial, da produção de porcelana a indústria dos cosméticos. Além disso, é estudada por suas propriedades como adsorvente (VIEIRA, 2007). Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi desenvolver sólidos alternativos baseados em argila caulinita e licor preto para o tratamento de efluentes industriais, utilizando o azul de metileno como molécula modelo. Além disso, foi avaliado o efeito do método de preparação e da presença de peróxido de hidrogênio na atividade dos sólidos em remover o azul de metileno.

Material e métodos

A argila foi retirada de latossolo amarelo na cidade de Porto Seguro-BA (16°26'02.2"S 39°05'46.3"W) na profundidade de 50 cm. A argila foi seca ao sol, destorroada, peneirada em granulométrica 70 mesh e seca em estufa a 120 °C por 12 h. A amostra de 20,0 g de licor preto foi seca a 120 °C por 12 h e pesada para determinação do percentual de voláteis, dado utilizado para cálculo da massa do licor seco em relação ao licor in natura. Em seguida, a argila e o licor foram misturadas nas proporções (m/m): 2,2/1,0 (AL2.2); 2,0/1,0 (AL2.0); 1,8/1,0 (AL1.8); 1,5/1,0 (AL1.5). Acrescentou-se 20 mL de água destilada, aqueceu-se até a fervura e agitou-se a mistura manualmente até a secagem, em placa de aquecimento. As amostras foram secas em estufa a 120 °C por 12 h, calcinadas a 400 °C por 4 h, em rampa de 10 °Cmin-1. Os sólidos obtidos foram triturados, peneirados na faixa de100 a 200 mesh e separados em dois grupos. Metade da massa de cada amostra foi lavada em filtro com água destilada até atingir pH próximo da água e seca em estufa. As amostras foram caracterizadas quanto ao pH/lixiviação e avaliadas na remoção do azul de metileno. Para avaliação dos sólidos como adsorventes/catalisadores, colocou-se 0,02 g das amostras em béqueres de 100 mL contendo 50 mL de solução de azul de metileno 10 mgL-1, sob agitação. Retirou-se uma alíquota de 2,0 mL a cada 15 mim por 2 h. Em seguida, a mistura foi centrifugada por 3 min a 1500 rpm. Por fim, a concentração da solução sobrenadante foi monitorada por espectrofotometria UV-Vis no comprimento de onda de 666 nm. O procedimento foi repetido utilizando 2,0 mL de solução de peróxido de hidrogênio 50/50 (m/m).

Resultado e discussão

A Figura 1 apresenta as curvas de remoção do azul de metileno em função do tempo das amostras lavadas (1A) e não lavadas (1B). No caso das amostras lavadas, foi possível observar que o sólido com razão argila/licor 2,2 apresentou o melhor resultado. Provavelmente a quantidade menor de licor colaborou devido ao processo de adsorção na argila ter sido mais eficiente. Porém, não foi observado um comportamento linear na cinética de adsorção em função da razão argila/licor. Os resultados mostram que próximo ao equilíbrio essas amostras tiveram desempenho semelhante aos das amostras não lavadas. Em relação às amostras não lavadas, observa-se que a cinética de adsorção foi melhor nos primeiros 60 minutos. Isso pode ter ocorrido devido o pH mais alto das amostras não lavadas. O pH próximo de 9 é melhor para adsorção de azul de metileno (FERREIRA, 2018). Por outro lado, aumentando a proporção de licor negro nas amostras aumenta-se a quantidade de sais inorgânicos presentes no compósito o que diminui a concentração dos adsorventes na massa utilizada no estudo cinético provavelmente por lixiviação. A Figura 2 apresenta as curvas de remoção/degradação do azul de metileno na presença de peróxido de hidrogênio. De forma geral, foi observado que o sistema de adsorção apresentou resultados inferiores quando comparado aos sólidos testados sem o peróxido, ou seja, não se observou efeito catalítico. Deve-se levar em consideração a reatividade do peróxido com os sais carbonatos nos compósitos diminuindo o pH e dificultando a adsorção do corante básico (ANDREUCCETTI, 2010). Como pode ser observado, os sólidos não lavados, ou seja, com maior concentração de sais oriundos dos precursores, apresentaram menor capacidade de remoção, na presença de peróxido de hidrogênio.

Curvas de remoção do azul de metileno sobre os sólidos lavados (L) e não lavados (NL) em função do tempo.


Curvas de remoção do azul de metileno na presença de peróxido de hidrogênio sobre os sólidos lavados (L-H2O2) e não lavados (NL-H2O2) em função do tem

Conclusões

Neste trabalho foi possível desenvolver sólidos baseados em argila caulinita e biomassa do licor preto ativos na remoção do azul de metileno. A atividade dos sólidos foi avaliada em relação à razão argila/licor utilizada na preparação e à presença de peróxido de hidrogênio. Os resultados indicaram um comportamento não linear entre a razão argila/licor e atividade de remoção do corante e diminuição da atividade na presença de peróxido de hidrogênio. O sólido com razão argila/licor 2,2 apresentou o melhor desempenho em todos os testes.

Agradecimentos

À empresa Veracel Celulose pela doação do licor preto.

Referências

ANDREUCCETTI, M. T. Caracterização do licor negro de Eucalipto na etapa de evaporação e correlação das suas propriedades. [s.l.] Universidade de Campinas, 2010.
DE ARAÚJO, K. S. et al. Advanced oxidation processes: a review regarding the fundamentals and applications in wastewater treatment and industrial wastewater. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, v. 11, n. 2, p. 387, 15 abr. 2016.
SANTANA, I. DE A.; SOUZA, J. F. DE; ANDRÉ ROSA MARTINS. Desenvolvimento de catalisadores de ferro suportado em carvão ativado oriundo da biomassa licor negro para a reação. 58° Congresso Brasileiro de Química. Anais...2018Disponível em: <http://www.abq.org.br/cbq/2018/trabalhos/5/910-14001.html>
VIEIRA COELHO, A. C.; SANTOS, P. D. S.; SANTOS, H. D. S. Argilas especiais: O que são, caracterização e propriedades. Quimica Nova, v. 30, n. 1, p. 146–152, 2007.