Microscopia eletrônica de varredura (MEV)

As análises de imagem e composição química dos materiais adsorventes foram realizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), que podem ser observadas nas fotomicrografias antes do processo de adsorção nas ampliações de 4.000 a 10.000 vezes (Figura 17 (a) a (f)).

Foi possível notar que as mudanças físicas nas estruturas dos materiais não foram tão significativas, sem grandes diferenças na sua estrutura porosa.

No entanto, é possível notar nas fotomicrografias que os adsorventes em estudo possuem superfícies irregulares com presença de fendas e cavidades, com possibilidade de favorecer o processo de adsorção.

Figura 17 - Fotomicrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) para a superfície das amostras antes do processo de adsorção para lodo in natura (a) (4000 x); (b)

10000 x; pirolisado (c) 4000 x; (d) 10000 x; funcionalizado (e) 4000 x; (f) 10000 x

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Na Figura 18 (a) a (f) podem ser observadas as fotomicrografias obtidas após o processo de adsorção nas ampliações de 4.000 a 10.000 vezes, para os materiais adsorventes.

Figura 18 - Fotomicrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) para a superfície das amostras após o processo de adsorção para lodo in natura (a) (4000 x); (b)

10000 x; pirolisado (c) 4000 x; (d) 10000 x; funcionalizado (e) 4000 x; (f) 10000 x

(a) _(b)

(c) (d)

(e) (f)

Na Figura 17 (a) a (f) são apresentadas as micrografias do lodo in natura, pirolisado e funcionalizado com HNO3, antes do processo de adsorção em

morfológicas às características dos adsorventes, obtidos após o processo adsortivo, apresentadas na Figura 18 (a) a (f).

A partir da comparação do lodo in natura (Figura 17 (a) e (b) e Figura 18 (a) e (b)) pode-se observar mudanças físicas no material adsorvente. Antes da adsorção (Figura 17) pode ser visualizado um material mais linearizado, compactado e apesar de possuir fendas e cavidades, estas são apresentadas em pequenas quantidades. Após a adsorção (Figura 18), foi notado um material menos compactado e, possivelmente, com maiores diferenças em sua estrutura porosa.

Em contrapartida, na comparação do lodo pirolisado (Figura 17 (c) e (d) e Figura 18 (c) e (d)), foi notada presença de estrutura porosa com presença de cavidades antes do processo de adsorção (Figura 17). Entretanto, na fotomicrografia do material após a adsorção (Figura 18), apesar da constatação física da presença de material poroso, pôde ser verificada a compactação parcial do adsorvente.

Isto pode ser justificado pelo preenchimento dos poros com o corante adsorvido, corroborando posteriormente resultados positivos de remoção do adsorvato com o lodo pirolisado como adsorvente.

Por fim, ao comparar as fotomicrografias do lodo funcionalizado (Figura 17 (e) e (f) e Figura 18 (e) e (f)), foi observada antes do processo adsortivo (Figura 17), estrutura altamente porosa com presença de sulcos não uniformes e distribuição não homogênea dos poros, com possibilidade de favorecimento da adsorção.

Após o processo adsortivo (Figura 18), foi confirmada a hipótese de favorecimento do processo, uma vez que houve significativa mudança na estrutura física do adsorvente. Foram observados sinais de obstrução dos poros e alta compactação do material, justificado pelo fato do preenchimento em quase a totalidade dos poros com o corante estudado, além da constatação da rápida adsorção do corante, verificado posteriormente pelos ensaios cinéticos.

Gupta; Garg (2015) verificaram morfologia porosa nos adsorventes lodo de esgoto primário ativado quimicamente com ZnCl2 e posteriormente submetido a

pirólise a 600 °C.

Wu et al. (2013) verificaram adsorventes com formatos irregulares contendo poros com diferentes tamanhos. Após a adição de biomassa, os autores observaram aumento na porosidade do sólido e espalhamento de algumas partículas na superfície do adsorvente e penetração de outras nos poros. Tais partículas poderiam

ser provavelmente atribuídas ao hidróxido de potássio remanescente da ativação química usada pelos autores.

Rassol; Lee (2015) verificaram alterações na superfície externa de amostras de lodo de esgoto funcionalizadas quimicamente com reagentes sulfidogênicos. Os autores notaram que a morfologia do lodo antes da adsorção apresentou número considerável de camadas heterogêneas de poros disponíveis para adsorção. Entretanto, os autores observaram mudanças significativas na morfologia da superfície após a adsorção, na qual a superfície externa do lodo foi recoberta com o corante estudado.

Dave et al. (2011) averiguaram que a superfície do lodo de esgoto estudado apresentou natureza áspera e quase não compacta, além de apresentar quantidade considerável de poros para adsorção do corante estudado pelos autores. Os autores não verificaram as morfologias após o processo de adsorção.

Maderova et al. (2016) concluíram que a modificação magnética em amostras de lodo de esgoto promoveu ocorrência de maior quantidade de poros com pequenos diâmetros.

Sonai et al. (2016) não verificaram estrutura porosa na superfície de amostras de lodo in natura de tratamento de efluente têxtil. Entretanto, após tratamento térmico e químico com alúmen de potássio e ácido sulfúrico, os autores notaram ocorrência de poros de diferentes tamanhos e formas devido à decomposição da matéria orgânica decorrente do tratamento térmico.

Com a análise da EDS foi possível identificar a presença de elementos químicos nas amostras do lodo in natura, pirolisado e funcionalizado quimicamente (Tabela 7).

Tabela 7 - Análise elementar pelo espectro de raios-x por energia dispersiva (EDS) com os adsorventes antes do processo de adsorção

AMOSTRAS C (%) O (%) Al (%) Fe (%) S (%) Si (%) P (%) Ca (%) OUTROS (%) TOTAL (%) Lodo in natura 39,85 35,92 4,58 3,46 3,20 7,07 1,65 2,43 1,85 100 Lodo pirolisado 29,43 43,23 6,15 3,71 1,65 7,47 2,29 3,23 2,85 100 Lodo funcionalizado 34,00 44,75 3,70 3,17 1,63 10,58 0,79 0,30 1,08 100 Fonte: Autoria própria (2018)

Verificou-se presença de carbono e oxigênio, alumínio, ferro, enxofre, silício, fósforo, cálcio, dentre outros nas amostras avaliadas.

Maderova et al. (2016) verificaram presença de carbono, oxigênio, ferro, alumínio, silício, fósforo e cálcio em amostras de lodo de esgoto utilizado como adsorvente magneticamente modificado.

Wu et al. (2013) relataram presença de carbono, oxigênio, ferro, alumínio, silício, potássio, cálcio, magnésio e fósforo em amostras de carvão ativado produzido a partir de lodo de esgoto. Além disso, os autores averiguaram a presença de todos os elementos químicos citados anteriormente apenas no lodo de esgoto e ainda, sódio, enxofre e manganês em amostras deste lodo de esgoto acrescido de biomassa a partir de goma de sabugo de milho.

A análise de EDS também foi realizada com os adsorventes após o processo de adsorção e os resultados são apresentados na Tabela 8. A análise foi realizada para identificar a presença ou ausência de elementos químicos nas amostras, ao compará-las com os resultados obtidos com os adsorventes antes do processo adsortivo (Tabela 7).

Tabela 8 - Análise elementar pelo espectro de raios-x por energia dispersiva (EDS) com os adsorventes após o processo de adsorção

AMOSTRAS O (%) Al (%) Fe (%) S (%) Si (%) P (%) Ca (%) OUTROS (%) TOTAL (%) Lodo in natura 59,01 9,46 5,43 3,91 12,60 2,92 3,70 2,97 100 Lodo pirolisado 48,51 12,95 5,35 3,23 17,84 4,43 4,45 3,24 100 Lodo funcionalizado 51,73 11,78 6,36 2,96 24,73 - - 2,44 100

Fonte: Autoria própria (2018)

Ao comparar os resultados das análises de EDS antes (Tabela 7) e após a adsorção (Tabela 8), nesta última foi verificada ausência do composto carbono, anteriormente obtido nas amostras de todos os adsorventes. Os demais elementos químicos obtidos anteriormente à adsorção foram obtidos também após o processo adsortivo, com exceção do fósforo (P) e cálcio (Ca) para o lodo funcionalizado, na amostra analisada.

Com estes resultados, foi possível corroborar a similaridade dos estudos reportados na literatura com os elementos obtidos para os adsorventes deste trabalho, uma vez que o lodo de esgoto apresenta composições diversas variando de acordo com o tipo de o lodo, dentre outros fatores.