TÍTULO: REMOÇÃO DE CHUMBO POR FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
AUTORES: MARTNS, A.L.S. (UFRRJ) ; CASQUEIRA, R.G. (UFRRJ) ; MARTINS, A.L.S. (UFRRJ) ; AMARAL SOBRINHO, N.M.B. (UFRRJ)
RESUMO: O presente trabalho investiga os principais parâmetros que governam o processo de flotação de chumbo, usando a técnica de flotação por ar dissolvido. Os parâmetros são: o coletor, a razão de reciclo (RR), a razão coletor-coligante, tempo de flotação (Tf), pressão (P), pH, e tem como objetivo encontrar as condições ótimas para a remoção do metal de um efluente sintético contendo 20ppm de [Pb]. Os ensaios investigaram: pH de 6 a 8; a razão metal/coletor - 1:1; 1:2 e 1:3; a P = 3 a 5 bar; RR entre 10% e 100%; (Tf) entre 5 e 20min. As condições ótimas encontradas foram: pH=6; razão metal/coletor= 1:3; P = 4bar; RR=10% e Tf=5 minutos. Concluiu-se que houve a adequação do coletor DSS-DODECILSULFATO DE SÓDIO ao ambiente físico-químico, além de recomendar as condições ótimas de operação ao sistema
PALAVRAS CHAVES: fad; chumbo;flotação por ar dissolvido
INTRODUÇÃO: O aumento da preocupação com o meio ambiente e em especial, com o uso dos recursos hídricos resultou na valorização da água como bem de consumo e tem levado os órgãos de controle ambiental a revisar a legislação em vigor e estipular limites mais rigorosos para o descarte de efluentes industriais. Com o aumento da população e com a deterioração dos recursos hídricos provocando escassez de água, a necessidade de reuso das águas residuárias tem motivado a pesquisa por novas alternativas tecnológicas de tratamento para o re-aproveitamento de águas. Por exemplo, as atividades de mineração e fundição de chumbo constituem importantes fontes poluidoras de chumbo, que é uma substância bioacumulativa. Assim, avanços tecnológicos têm tornado viável a aplicação do processo de flotação no tratamento de efluentes contendo, por exemplo, óleos, corantes e metais pesados. A flotação constitui um processo alternativo de separação que tem como vantagem realizar em uma única operação, as etapas de separação e concentração. Altas recuperações das espécies metálicas podem ser alcançadas quando um agente surfatante apropriado é introduzido no sistema e pequenas bolhas, de preferência menores que 100μm, são geradas (MATIS. e MAVROS, 1991). As células ou colunas de flotação podem diferir uma das outras dependendo do método de geração de bolhas: ar disperso, ar dissolvido (FAD) ou eletroflotação (ZOUBOULIS, 1987, MATIS. e MAVROS, 1991; TESSELE et al.,1998). A flotação por ar dissolvido (FAD) é um método de separação de partículas sólidas ou íons de uma fase líquida através da utilização de bolhas de gás, sendo o ar, o gás mais comumente utilizado. A FAD é indicada para aplicação em sistemas diluídos e é um dos mais econômicos e efetivos métodos.
MATERIAL E MÉTODOS: Materiais:
-Reagentes usados nos ensaios da FAD foram: Dodecil sulfato de sódio, álcool etílico, Ácido sulfúrico, hidróxido de sódio, Água deionizada, Sulfato de Chumbo II e preparou-se um efluente sintético contendo 15 ppm de chumbo.
-Equipamentos usados nos ensaios foram: Balança Digital, Agitador Magnético, Medidor de pH, Célula de Flotação por Ar dissolvido (FAD), Compressor de ar.
Procedimentos:
Os experimentos foram, em geral, realizados de maneira uniforme, seguindo os procedimentos abaixo para manuseio da FAD:
1-Certificou-se de que a válvula de entrada de ar e a válvula de saída de água saturada estavam fechadas;
2-Encheu-se o vaso saturador com água deionizada e esta encontrava-se na temperatura ambiente;
3-Fechou-se a válvula de saída de ar e a válvula de entrada de água;
4-Pressurizou-se a linha até a pressão de saturação desejada (3, 4 e 5 bar);
5-Abriu-se lentamente a válvula de entrada de ar até atingir a pressão de saturação imposta no controlador de pressão;
6-Abriu-se levemente a válvula de saída de ar para promover o borbulhamento;
7-Esperou-se 30 minutos para a saturação da água;
8-Com a célula de flotação conectada ao saturador, fechou-se a saída do efluente tratado;
9-Colocou-se 1 litro do efluente na célula de flotação;
10-Adicionou-se o dodecilsulfato de sódio (DDS) em quantidades estequiométricas, dependendo da razão metal/coletor desejada (1:1; 1:2 e 1:3);
11-Abriu-se totalmente a válvula de saída de água saturada para a injeção da quantidade de água saturada desejada (razão de reciclo variando de 10 a 100%);
12-Esperou-se o tempo determinado (5 minutos) para a flotação e retirou-se as amostras do efluente tratado pela parte inferior da célula de flotação e as amostras foram analisadas no espectrofotômetro de absorção atômica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A eficiência foi calculada de acordo com Couto et al., 2004. Esse parâmetro é consiste numa função da concentração do metal na alimentação e no efluente clarificado, bem como do volume do efluente na célula de flotação no início e no final dos experimentos. Com base no diagrama de especiação de Pb, Figura 1, que mostra a distribuição das espécies em função do pH, é possível verificar o pH adequado para a remoção por de Pb+2 por FAD. Para pH<6,0, a Figura 1 mostra o predomínio do Pb+2, indicando investigação desnecessária abaixo de pH 6,0. Acima deste valor, há uma distribuição específica da espécie, ao longo da faixa de pH. O estudo do pH>6,0 foi realizado variando-se a concentração do coletor e analisando sua eficiência de remoção, Figura 2. A pressão de saturação também foi avaliada nos ensaios de FAD. As curvas na Figura 2B mostram a melhor condição em pH=8,0 e P=4,0bar. A flotabilidade das espécies químicas no meio líquido está apoiada na hidrofobicidade e na razão entre o coletor e o coligante. A quantidade de coletor empregada deve ser no mínimo a estequiométrica se também possuir a função de espumante (Casqueira e Torem, 2003). A literatura indica que o emprego de razões estequiométricas específicas é determinante na eficiência de remoção. (Zouboulis et al., 1990; Scorzelli, 1999; Scorzelli et al., 1999; Huang et al., 1995). Também foram observadas eficiências de remoção acima de 60% com razão coletor:coligante igual a um, apesar de praticamente não se observar a presença de espuma nessa condição. A melhor configuração que apresentou uma camada consistente de espuma foi quando do uso da razão molar 1:3 onde resultados similares estão descritos na literatura (Sreenivasarao et al., 1993). O tempo de flotação também foi avaliado e é mostrado na Figura 2A.
CONCLUSÕES: É possível remover até 70% de chumbo via FAD. A espécie predominante presente nas soluções aquosas interage com o coletor dodecil sulfato de sódio via interação eletrostática. As condições ótimas foram as seguintes: pressão de saturação 4 bar, pH inicial por volta de 8,0, concentração inicial de chumbo igual a 15 mg/L, 0,1% de etanol (espumante), concentração 1:3 de metal:coletor, tempo de flotação de 5 minutos e razão de reciclo de 10%.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao apoio das seguintes instituições: UFRRJ, CNPq e CAPES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Casqueira, R.G., Torem, M.L., 2003. Flotation applied to the removal of heavy metals. CETEM/MCT Environmental Technology Series 28, 1–74 (in Portuguese).
Couto, H.J.B., Melo, M.V., Massarani, G. Treatment of Milk Industry Effluent by Dissolved Air Flotation. Brasilian Journal of Chemical Engineering. V.21, n° 01, pp.83-91, (2004).
Di Xu, Xiaoli Tan, Changlun Chen, Xiangke Wang. Removal of Pb(II) from aqueous solution by oxidized multiwalled carbon anotubes. Journal of Hazardous Materials 154 (2008) 407–416.
HUANG, S.; HO, H.; LI, Y. M. e LIN, C. S. Adsorbing Colloid Flotation of Heavy Metals ions from Aqueous Solutions at Large Ionic Strength. Environmental Science and Technology, v. 29, p. 1802-1807, 1995.
MATIS, K. A. e MAVROS, P. Recovery of Metals by Ion Flotation from Dilute Aqueous Solutions. Separation and Purification Methods, v. 20, n. 1, p. 1-48, 1991.
Matis, K.A., Lazaridis, N.K., 2002. Flotation techniques in water technology for metals recovery: dispersed-air vs. dissolved air flotation. Journal of Mining and Metallurgy 38 (1–4 A), 1–27.
SREENIVASARAO, K.; DOYLE, F. M. e FUERSTENAU, D. W. Removal of Toxic Metals from Dilute Effluents by Ion Flotation. EPD Congress 1993, Proc. Symp. TMS Annual Meeting, p. 45-56, 1993.
SCORZELLI, I. B. Remoção de Cádmio e Zinco de Soluções Muito Diluídas Por Flotação Iônica. Tese de Doutorado, PUC-Rio, 169p. 1999.
ZOUBOULIS, A. I. Ion Flotation in Environmental Technology. Chemosphere, v. 16, n. 2/3, p. 623-631, 1987.
TESSELE, F., MISRA, M. e RUBIO, J. Removal of Hg, As and Se Ions from Gold Cyanide Leach Solutions by Dissolved Air Flotation. Minerals Engineering. v. 2, n. 6, p. 535-543, 1998.
ZOUBOULIS, A.I.; MATIS, K.A. e STALIDIS, G.A. Parameters Influencing Flotation in Removal of Metals Ions. International Journal of Environmental Studies, v. 35, p. 183-196, 1990.
