6. Resultados e Discussão
6.3. Influência da concentração de extratante na fase membrana em função do tempo de
6.3.4. Análise comparativa para os valores de pH estudados
Para a escolha da melhor condição investigada, serão comparados os resultados obtidos, nos três valores de pH avaliados, para as seguintes condições, considerando-se 20 minutos de permeação:
5% m/v de extratante e 1,0% m/v de surfatante;
7% m/v de extratante e 1,0% m/v de surfatante;
5% m/v de extratante e 1,5% m/v de surfatante.
Nas FIGURAS 6.50 a 6.52, são apresentados esses resultados no tocante à extração e à reextração de zinco. Observa-se que, para todas as composições de fase membrana, o pH que levou à pior extração de zinco foi o pH igual a 0,5. Em contrapartida, para as condições 5% m/v de extratante e 1,0% m/v de surfatante e também 5% m/v de extratante e 1,5% m/v de surfatante, o melhor pH foi o pH do efluente (pH = 1,5) e, para a fase membrana constituída por 7% m/v de extratante e
FIGURA 6.50 - Gráfico comparativo dos percentuais de extração e de reextração de zinco para fase membrana constituída por 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
FIGURA 6.51 - Gráfico comparativo dos percentuais de extração e de reextração de zinco para fase membrana constituída por 7% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
FIGURA 6.52 - Gráfico comparativo dos percentuais de extração e de reextração de zinco para fase membrana constituída por 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,5% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
Quanto à reextração de zinco, tem-se que para 5% de extratante, independentemente da concentração de surfatante (1,0 ou 1,5% m/v), os percentuais foram mais elevados do que os obtidos para a fase membrana constituída por 7% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360, para todos os valores de pH investigados. Observa-se uma variação no percentual de reextração quando se passa de 5 para 7% m/v de extratante, porém, deve ser ressaltado que esses percentuais são calculados com base nas massas extraídas da fase externa, que são distintas para as diferentes condições. Portanto, a avaliação com base no percentual não pode ser direta e deve ser mais criteriosa. Tal variação, em termos mássicos, não é expressiva.
Com relação ao pH, em princípio, o aumento do pH da fase externa afeta tanto a extração como a reextração de zinco, em virtude do aumento do gradiente de concentração de íons H+ entre as interfaces da membrana, visto que a concentração de H2SO4 na fase interna foi mantida constante
para todos os experimentos. Por esse motivo, valores de pH mais baixos da fase externa, como pH igual a 0,5, que equivalem a uma concentração mais elevada de íons H+ nessa fase, levam ao
deslocamento do equilíbrio da reação de extração para a esquerda, desfavorecendo a reação de extração, dada pela EQUAÇÃO (6.1).
M(naq)nRH(org) MRn(org)nH(aq) (6.1)
Avaliando os percentuais de enriquecimento para as três condições acima especificadas, mostradas nas FIGURAS 6.53 a 6.55, observou-se que estes tendem a aumentar, gradativamente, com o aumento do pH da fase externa, acompanhando assim, o comportamento do percentual de extração, já que a reextração não apresentou alterações tão significativas com a variação do pH da fase externa.
FIGURA 6.53 – Percentuais de enriquecimento em zinco da fase interna, para fase membrana constituída por 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
FIGURA 6.54 - Percentuais de enriquecimento em zinco da fase interna, para fase membrana constituída por 7% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
FIGURA 6.55 - Percentuais de enriquecimento em zinco da fase interna, para fase membrana constituída por 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,5% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
Quanto à estabilidade da membrana, conforme mostrado nas FIGURAS 6.56 a 6.58, tem-se que a variação do pH da fase externa, para uma mesma concentração de ácido sulfúrico na fase interna, não representou alterações significativas na quebra da fase membrana, indicando que as mudanças na força iônica, ocasionadas pelo ajuste do pH da fase externa, nas condições investigadas, de uma forma geral, foram pouco expressivas.
FIGURA 6.56 - Percentuais de quebra da membrana, para fase membrana constituída por 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
FIGURA 6.57 - Percentuais de quebra da membrana, para fase membrana constituída por 7% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
FIGURA 6.58 - Percentuais de quebra da membrana, para fase membrana constituída por 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,5% m/v de ECA 4360, para um tempo de permeação de 20 minutos, para diferentes valores de pH.
Com base no exposto, pode-se concluir que o pH do efluente é o melhor pH para se trabalhar, visto que ele apresentou os melhores resultados em estágio único e não precisa de etapa adicional corretiva para ajuste de pH. Com relação à composição da fase membrana, à primeira vista, parece que a condição de 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,5% m/v de ECA 4360 é a mais adequada; no entanto, toda discussão apresentada anteriormente indica no sentido da concentração de 7% m/v. Como uma análise mais aprofundada não pode ser fundamentada em apenas um tempo de permeação, mas no decorrer de todo o processo, são apresentadas na FIGURA 6.59, em destaque, as curvas de extração para essas duas condições em função do tempo. Ressalte-se que a curva de 7% m/v apresenta uma condição melhor do que a de 5% m/v e, quanto à reextração, esta pode ser aumentada alterando-se, por exemplo, a concentração de ácido na fase interna, entre outras ações possíveis, objeto de estudos futuros. Acrescente-se a isto que todos os resultados apresentados são para operação em estágio único, e que a operação multiestágio, incluindo o uso de membranas reutilizadas, deve ser avaliada também em trabalhos posteriores.
FIGURA 6.59 - Percentual de extração de zinco, para uma concentração de 7% m/v de CYANEX® 301 e 1,0% m/v de ECA 4360 na fase membrana e para uma concentração de 5% m/v de CYANEX® 301 e 1,5% m/v de ECA 4360, em função do tempo de permeação, em pH 1,5.