AVALIAÇÃO DA REMOÇÃO DE METAIS TÓXICOS DE EFLUENTES INDUSTRIAIS COM A APLICAÇÃO DE BIOMASSAS MODIFICADAS E DE MAGNETITA

Área

Aplicações tecnológicas de produtos naturais

Autores

Nogueira, M. (UFRJ) ; Fernandes, E. (UFRJ) ; Souza Jr, F. (UFRJ)

Resumo

Um dos problemas que afetam o meio ambiente é a poluição da água, principalmente pela presença de metais tóxicos. Neste trabalho, optou-se pela utilização da macrófita do tipo Eichhornia crassipes, com diferentes granulometrias, no tratamento de efluentes. Por outro lado, partículas de magnetita também apresentam bons resultados para o tratamento de soluções aquosas contaminadas com íons metálicos. O objetivo do geral deste trabalho foi modificar quimicamente a estrutura da biomassa com anidrido succínico, além da aplicação conjunta de magnetita, a fim de remover de metais, presentes em ambientes aquáticos. Os resultados mostraram que o processo é eficiente, com taxas de remoção superiores a 70%, o que permite concluir que o processo é viável, pois é eficiente e relativamente simples.

Palavras chaves

biomassa modificada; magnetita; metais

Introdução

A água é um bem essencial para a sobrevivência de todas as espécies de vida existentes no planeta Terra. No entanto, esse valioso recurso natural está ficando escasso no planeta, devido essencialmente aos setores agrícola e industrial, como consequência do aumento exponencial da população mundial. A contaminação ambiental proveniente de efluentes industriais tem agravado a situação de degradação do meio ambiente e o equilíbrio dos ecossistemas naturais. Os metais tóxicos se apresentam muito nocivos ao meio ambiente e à saúde humana, devido a sua capacidade de bioacumulação e ao alto tempo de permanência no meio. Além disso, Além disso, existem grandes quantidades de águas residuais industriais geradas em indústrias como galvanoplastia, metalurgia e couro, em que existem muitos metais pesados, incluindo cromo, cobre, zinco, níquel, chumbo e outros, que são prejudiciais ao ambiente e organismos vivos (KONG et al., p. 4434, 2014). A poluição aquática provoca mudanças nas características físicas, químicas e biológicas das águas, as quais interferem na sua qualidade. Além disso, a contaminação ambiental proveniente de efluentes industriais tem agravado a situação de degradação do meio ambiente e o equilíbrio dos ecossistemas naturais. Os metais tóxicos se apresentam muito nocivos ao meio ambiente e à saúde humana. O objetivo geral deste trabalho é avaliar a capacidade da remoção de cromo VI, além de níquel e de cobre presentes em ambientes aquáticos a partir da utilização de macrófitas da espécie Eichhornia crassipes modificadas com anidrido succínico e com magnetita, para avaliar o efeito da modificação química da espécie vegetal acima citada, no seu desempenho na remoção metálica.

Material e métodos

Inicialmente foi feita a síntese da magnetita, através de um procedimeneto de co-precipitação, utilizando Cloreto Férrico hexa-hitradtado e Sulfato Ferroso hepta-hidratado, sob agitação e com posterior adição de ácido clorídrico. Em seguida, ocorreu a etapa de modificação química da biomassa. Uma modificação do material celulósico com grupos quaternários de amina é perfeitamente aceitável para a remoção de metais de efluentes. A preferência pelo anidrido succínico em detrimento do ácido succínico se justifica pelo fato do ácido ser menos reativo que anidrido succínico. Ao contrário, o anidrido succínico é mais reativo e, consequentemente, foi usado na modificação da celulose presente na matéria-prima vegetal. Sendo assim, foi experimentada uma síntese sem a presença de catalisadores, com agitação constante por algumas horas, em temperatura ambiente (ZHOU et al., p. 5020, 2012). Para analisar a influência do diâmetro das partículas de adsorvente no processo, foi também avaliada a distribuição granulométrica do material. As biomassas da espécie Eichhornia Crassipes foram moídas em um moinho de facas e separadas por processos com peneiras, de modo a apresentar tamanhos diferentes, segundo três faixas granulométricas (tamanho das peneiras: 60, 80 e 100 mesh). As amostras secas e moídas foram guardadas em local limpo, sem umidade e arejado. A segunda parte consistiu na preparação de materiais modificados com magnetita e com anidrido succínico. Nesse procedimento inovador, ocorreu a inserção de anidrido succínico no biomaterial, com o objetivo de modificar quimicamente a celulose presente na biomassa. Ao final de tudo, todas as amostras, puras e com anidrido succínico foram caracterizadas por análises de DRX, FTIR e MEV.

Resultado e discussão

Os experimentos de sorção em batelada foram realizados em erlenmeyers contendo 100 mL de soluções sintéticas de dicromato de potássio em três concentrações diferentes (10 mg/L, 50mg/L e 100 mg/L), não modificados e modificados com anidrido succínico. A Figura 1 mostra o aspecto físico das amostras pura e modificadas. Desde o princípio do estudo, a modificação química da biomassa visou à obtenção de um material de excelentes propriedades mecânicas, físicas e reológicas, além de uma boa capacidade de remoção de metais de águas residuárias. A inovação está diretamente relacionada com a opção por combinar, de forma simultânea, técnicas de remoção magnética com técnicas de biossorção com aplicação de uma biomassa sólida, moída e tratada. Conforme foi citado na metodologia, todas as amostras, tanto puras como modificadas, foram caracterizadas por análises de DRX, FTIR e MEV, conforme mostram algumas figuras, que estão disponíveis na versão completa deste trabalho científico. Já a Tabela 1 resume o roteiro do processo de biossorção que foi seguido para a remoção de metais presentes nos efluentes sintéticos, de acordo com as condições citadas. A figura 1 também apresenta também o resultado médio obtido para a remoção dos cátions metálicos, presentes nos efluentes industriais. Os resultados obtidos (Tabela 1) estão de acordo com resultados obtidos no trabalho de WEI e colaboradores (2017), em especial em experimentos para a remoção de cromo hexavalente com a utilização de magnetita. Corroboraram também com os resultados obtidos nesse trabalho, as análises dos trabalhos de RAMACHANDRAN et al. (2017) e e de WANG et al. (2014). Esses trabalhos, em especial, encorajaram a busca por uma modificação química inovadora e limpa da biomassa in natura.

Aspectos das biomassas utilizadas


Roteiro proposto para o tratamento de efluentes contendo cromo, níquel e cobre e taxas médias de remoção metálica

Conclusões

Os metais presentes em efluentes podem apresentar um alto potencial de degradação ambiental e as pesquisas sobre métodos eficientes da remoção de metais presentes em ambientes aquáticos possuem um grau de relevância imensurável. A utilização da macrófita Eichhornia crassipes é comprovadamente muito útil para a remoção de íons metálicos e os resultados de sua modificação química com anidrido succínico e magnetita comprovam que se trata de uma excelente opção para a remoção da poluentes orgânicos e inorgânicos presentes na água, com resultados acima dos 70% de taxas de remoção de metais.

Agradecimentos

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