EXPERIMENTOS EM BATELADA

4.5.1. Cinética de redução de cromo (VI)

Os estudos cinéticos de biossorção de Cr (VI) foram realizados em reatores de vidro de 1000 mL contendo 800 mL da solução do metal, em banho termostático, na temperatura de 20 °C. Foram utilizadas soluções com concentração inicial de cromo de 10 mg L-1 a fim de verificar a eficiência de remoção para baixas concentrações, visto que os métodos convencionais de tratamento de águas contaminadas não removem completamente o Cr (VI). Os reatores foram agitados com agitação mecânica (agitador VWR VOS 14) operando em 150 rpm e alíquotas de 10 mL foram retiradas através de uma seringa em tempos definidos, sendo registrado o valor do pH. Filtraram-se as soluções em filtros de membrana de acetato de celulose (Sartorius Stedim) e a concentração final do metal foi determinada por espectrofotometria de absorção molecular e espectrometria de absorção atômica em chama. Antes e após a adição da biomassa o pH foi ajustado e mantido no valor requerido com HNO3 concentrado ou solução de NaOH.

O biossorvente foi preparado com diferentes tempos de protonação: 1 ciclo de 3 h, 2 ciclos de 3 h, 2 ciclos de 6 h, 2 ciclos de 12 h e 2 ciclos de 24 h. As condições utilizadas foram de 10 mg L-1 de Cr (VI) e concentração de alga de 1 g L-1.

Para avaliar a influência do Cr (III) em solução na redução do Cr (VI) foram realizadas cinéticas com solução de 93 mg L-1 de Cr (VI) sem Cr (III) e com a presença de 250 mg L-1 de Cr (III). O volume de reação foi de 250 mL, pH 2,5 e concentração de alga de 4 g L-1.

Foram realizadas cinéticas com diferentes concentrações de alga em solução. As concentrações de alga utilizadas foram de 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 e 6,0 g L-1. As condições utilizadas foram de 10 mg L-1 de solução de Cr (VI) e pH controlado de 2,5.

O efeito da concentração inicial também foi avaliado, mantendo- se constante a concentração de biomassa de 4 g L-1 e partindo-se de concentrações iniciais de Cr (VI) de aproximadamente 10, 50 e 300 mg L-1 e pH controlado de 2,5.

Foram realizadas cinéticas em diferentes valores de pH. Os seguintes valores foram utilizados: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 e 4,0 e concentração inicial de Cr (VI) de 10 mg L-1. Foram realizadas cinéticas em pH 1,0 e 2,5, com concentração inicial de 278 mg L-1 e 320 mg L-1, respectivamente. A concentração de biomassa utilizada nestes experimentos foi de 4 g L-1.

Cinéticas a diferentes temperaturas foram efetuadas para verificar o efeito na redução do Cr (VI). As temperaturas realizadas foram 10, 20, 30 e 40 ºC e nas condições ótimas de pH 2,5; concentração de alga de 4 g L-1.

Para determinar a capacidade de redução do Cr (VI) e de adsorção do Cr total (mg de Cr por g de alga) pela alga Laminaria, os experimentos foram conduzidos em pH 1, pH 2,5 sem ajuste e pH 2,5 com ajuste, com concentrações iniciais de Cr (VI) de 275 mg L-1, 311 mg L-1 e 311 mg L-1, respectivamente e uma concentração de biossorvente de 2 g L-1. Estas soluções foram mantidas sob agitação constante de 150 rpm em agitador orbital (VWR Advanced Digital Shaker), Figura 6, durante 14 dias.

Figura 6. Agitador orbital (VWR Advanced Digital Shaker).

4.5.2. Cinética de biossorção de cromo (III)

Os estudos cinéticos de biossorção foram realizados em reatores de vidro de 1000 mL contendo 800 mL da solução do metal com concentração inicial de 100 mg L-1 para Cr (III), em banho termostático, na temperatura de 25 °C. A concentração de biossorvente utilizada foi de 2 g L-1 para alga tratada com solução ácida com 2 ciclos de 3 h. Os

reatores foram agitados com agitação mecânica (agitador VWR VOS 14) operando em 150 rpm e alíquotas de 5 mL foram retiradas através de uma seringa em tempos definidos, sendo registrado o valor do pH. O pH da solução otimizado para a adsorção de Cr (III) foi 4. Filtraram-se as soluções em filtros de membrana de acetato de celulose (Sartorius Stedim) e a concentração final do metal foi determinada por espectrometria de absorção atômica em chama. Antes e após a adição da biomassa o pH foi ajustado e mantido no valor requerido com HNO3 concentrado ou solução de NaOH.

Foram realizadas cinéticas nos valores de pH de 2,5 e 4,0 e cinéticas a diferentes temperaturas (25 e 40 ºC) em pH 4,0.

4.5.3. Equilíbrio de biossorção de cromo (III)

O equilíbrio de biossorção do Cr (III) pela alga marinha

Laminaria digitata sob a forma de biomassa protonada foi estudado em

pH de 1 a 4 em temperatura constante de 25 °C. Isotermas de adsorção foram realizadas em duplicata com concentração inicial do metal de 5 a 250 mg L-1 em pH 2,5 e 4,0 e temperatura de 25 °C. Isotermas também foram realizadas em pH 4,0 nas temperaturas de 25 e 40 °C. Uma quantidade de 100 mg de biomassa foi pesada e adicionada a 50 mL de solução do metal em um frasco Erlenmeyer de 100 mL e agitadas a 150 rpm em agitador orbital (VWR Advanced Digital Shaker). O pH foi ajustado como requerido através da adição de HNO3 concentrado ou solução de NaOH.

Após o sistema atingir o estado de equilíbrio as amostras foram submetidas à análise da concentração de cromo. Filtraram-se as soluções em filtros de membrana de acetato de celulose (Sartorius Stedim) e a concentração final do metal foi determinada por espectrometria de absorção atômica em chama.

Calcularam-se as capacidades de biossorção, q (mg g-1), usando os valores da concentração final e inicial do metal em solução, levando em consideração a massa de biossorvente utilizada no ensaio:

q = v(C0 – C)/ m (24)

em que,

v volume da solução, (L); m massa do biossorvente, (g);

C0 concentração inicial do metal, (mg L -1

); C concentração final do metal, (mg L-1).

4.5.4. Equilíbrio de biossorção de Cr (III) resultante da redução do Cr (VI)

As soluções de Cr (III) foram preparadas por diluição da solução estoque de Cr (III) (100 mg L-1), obtida após o estudo da cinética de redução de Cr (VI) com concentração inicial de 300 mg L-1, em temperatura ambiente e pH de 1,0. Foram utilizadas concentrações iniciais de Cr (III) de 5, 20, 40, 60, 80 e 100 mg L-1 com concentração de alga de 1 g L-1. O pH foi ajustado inicialmente para 4, utilizando soluções de NaOH e HNO3. As amostras foram retiradas do agitador ao fim de 48 horas, tempo em que o equilíbrio é atingido.

4.6. CINÉTICA DE REDUÇÃO DE CR (VI) EM REGIME