Remoção de metais tóxicos por adsorção, utilizando cinzas como material

pH do meio, concentração de adsorvente, tempo de agitação, tamanho de partícula, entre outros (ROCHA et al., 2004). Dentre eles, pretende-se destacar o pH do meio e os grupos funcionais de superfície, uma vez que a quantidade de grupos funcionais carregados negativamente determina o potencial da espécie adsorvente para a adsorção de metais.

2.5.1 Remoção de metais tóxicos por adsorção, utilizando cinzas como material adsorvente

Uma grande variedade de técnicas tais como coagulação química, separação por membrana, técnicas de precipitação, dentre outros, vem sendo utilizadas para remoção de metais pesados de água ou águas residuais. No entanto, em geral os processos físicos-químicos exigem reagentes dispendiosos, tornando caro, especialmente para remoção desses metais em baixas concentrações, vindo o processo de adsorção a ser utilizado amplamente para remover eficientemente metais pesados de águas residuais em altas e baixas concentrações.

Entre os adsorventes, carvão ativado é utilizado como adsorvente comercial para a remoção de metais pesados a partir de águas residuais. No entanto, isso ainda é um material caro, exigindo dispendiosa regeneração (VIEIRA e VOLESKY, 2010). Isso fez com que surgisse a procura de uma alternativa barata e eficaz. A remoção dos metais pesados por biossorção é uma técnica relativamente nova e emergente no campo do tratamento da água por

materiais biossorventes derivado a partir de um agro-biomassa adequado para a eficaz remoção e recuperação de metais pesados do solo e de fluxos de águas residuais (RAIZE et al., 2004).

A parede celular da maioria dos biossorventes consiste em lípidos, polissacáridos e proteínas. Estes biopolímeros fornecem diferentes grupos funcionais, tais como, carboxilas, hidroxilas, carbonila, fosfato, fenólico, etc, grupos que podem formar complexos de coordenação com metais (KUMAR et al., 2006).

Nos últimos anos, muitos estudos vêm sendo feitos com o objetivo de encontrar alternativas e biossorventes economicamente viáveis para águas residuais e tratamento de água. Numa grande escala, adsorventes econômicos podem ser definidos como materiais que são abundantes na natureza ou podem ser encontrados como um subproduto ou resíduos da agro-indústria, são baratos e eficazes e, normalmente, não necessitam de pré-processamento significativo.

Estudos recentes na remoção de metais pesados têm relatado a utilização de numerosos tipos de biomassa / biomateriais. Vários mecanismos podem governar a biossorção de metais que diferem qualitativa e quantitativa de espécie para espécie, origem, e procedimento de processamento de biomassa / biomateriais (KARTHIKEYAN et al., 2007). Biomassa /biomateriais compreendem vários grupos funcionais tais como acetamido, amino, amido, sulfidrila, sulfato, carboxila, etc., que poderiam atrair e sequestrar os metais em solução (KARTHIKEYAN et al., 2007; VIEIRA e VOLESKY, 2010).

Os principais mecanismos de biossorção incluem interações e troca iônica e a formação de complexos entre cátions de metal ligantes contido na estrutura dos biopolímeros da parede celular,bem como precipitação na matriz da parede celular dos biossorventes, adsorção à superfície, dissolução e subsequente complexação (VIEIRA e VOLESKY, 2010).

Muitos estudos descrevem a capacidade de adsorção de vários adsorventes de baixo custo (tais como bentonita, lignina, argila, cinzas de lodo, lama vermelha, biomassa e bagaço de cinzas) para a remoção de metais pesados da água (HSU et al., 2008).

Dabrowski et al. (2004) estudaram a remoção dos metais pesados chumbo, mercúrio, cádmio, níquel, vanádio, cromo, cobre e zinco de águas residuais industriais por meio de diferentes tipos modernos de troca iônica.

No estudo de adsorção de metais pesados de Ghorbel-Abid et al. (2011) em argilas, foi observado que o aumento do pH reforça a capacidade de adsorção dos íons crômio e confirma o poder da argila como um adsorvente eficiente e de baixo custo.

Kumar et al. (2006) estudaram a adsorção de cobre e zinco em soluções aquosas, utilizando como adsorvente a alga Ulva fasciata sp e obtiveram uma excelente remoção de 94 e 74%, respectivamente.

No estudo de adsorção de cobre e zinco em solução aquosa, usando argila natural como adsorvente, Veli e Alyüz (2007) encontraram eficiência máxima de remoção em 10 minutos para ambos os metais, concluindo assim que a argila pode ser utilizada eficazmente para remoção de metais provenientes de águas residuais.

No estudo de investigação de Matouq et al. (2015) com o intuito de verificar eficácia de remoção dos íons cobre, níquel, crômio e zinco de uma água residual sintética, utilizando Moringa aptera Gaertn (MAG), encontraram remoção de 90, 68 e 91% para os íons cobre, níquel e crômio e nenhuma remoção para o íon zinco.

No estudo de adsorção de Pizzaro et al. (2015), utilizando cinzas de carvão in natura e modificadas com sílica funcionalizada para remoção de íons Cu2+, foi encontrado maior volume de poros segundo BJH e de área superficial de BET para o material modificado, além de uma maior capacidade de adsorção.

Muitos autores (AGUIAR e NOVAIS, 2002; KUMAR et al., 2006; PÉREZ- NOVO et al., 2008, SILBER et al., 2012; SOCO e KALEMBKIEWICZ, 2013; VELI e ALYÜZ, 2007; WU et al., 2012) vêm estudando diferentes adsorventes para remoção de metais pesados utilizando a adsorção como um método eficiente e econômico.

Diego et al. (2014) estudaram a adsorção dos íons cobre, cádmio, chumbo e níquel em fibras de tururi como adsorvente e encontraram uma capacidade máxima de adsorção de 36,36, 156, 87, 346, 28 e 50, 12 (mg/g), respectivamente.

Liu et al. (2016) nos seus estudos comparativos de remoção de chumbo por cinzas e em bloco de geopolímero e faujasita, determinaram uma menor capacidade máxima de adsorção para as cinzas em estudo.

No estudo de remoção seletiva dos metais tóxicos chumbo, cobre e cádmio de água residúaria,utilizando alginato de sódio,os autores Wang et al. (2016) observaram que a

adsorção aconteceuu rapidamente entre os metais e o alginato, sendo mais seletivo para o chumbo.

Asaoka et al. (2017) otimizaram a proporção de cinzas volantes de carvão e cimento de alto-forno para remoção de sulfeto de hidrogênio e encontraram uma melhor relação de 87% em peso, em termos de obtenção de uma elevada taxa de remoção.

Dessa forma, muitos estudos de adsorção de metais tóxicos com variados materias vêm sendo realizados.