5 – Tratamento superficial com microemulsão

Para desenvolver a técnica de impregnação da microemulsão sobre o adsorvente utilizou-se a diatomita. Empregou-se para o preparo de cada amostra 10 g de adsorvente (-20 +48) e adicionou-se microemulsão até que o adsorvente ficasse completamente molhado (20 mL). Realizou-se ensaio em banho finito utilizando uma solução sintética de sulfato de cromo (CSS = 1,5 g.L-1, pH = 3,0), com o propósito de obter

informações sobre a melhor temperatura para secagem da microemulsão sobre o adsorvente. Testou-se para este fim duas temperaturas, 65 ºC e 110 ºC, e deixou-se em estufa até que o adsorvente apresentasse aparência de seco. A Tabela 28 mostra os resultados obtidos para as temperaturas estudadas.

TABELA 28. Estudo da temperatura de secagem do tratamento superficial (S/L = 0,10, CSS = 1,5 g.L-1, pH = 3,0). Temperatura (ºC) Tempo de secagem (h) Tempo de contato Ads + Cr3+ (min) Cr+3 adsorvido (%) 65 96 30 95,14 110 48 30 90,86

Os resultados obtidos mostram que a 65 ºC são necessárias 96 h para secagem mas, apesar da necessidade de maior tempo para a secagem do material, resolveu-se utilizar a temperatura de 65 ºC, pois, a temperaturas mais elevadas, observou-se uma redução no percentual de adsorção do cromo, que pode ser justificado por uma maior perda da fase óleo, importante para o mecanismo de remoção de metais por microemulsões, conforme pode ser verificado na proposta de mecanismo mostrada na Figura 39.

Pretendendo otimizar o tempo necessário para a secagem da microemulsão sobre o adsorvente, realizou-se ensaio em coluna (T = 30 r 3 ºC) com a diatomita nas duas granulometrias escolhidas: –20 +48 (HLEITO = 3,34 cm) e – 14 + 20 (HLEITO = 4,10 cm).

Utilizou-se uma solução sintética de cromo (CSS = 1,5 g.L-1, pH = 3,5) e variou-se o tempo de

secagem em 36, 48, 72, 96 e 120 horas. Os resultados obtidos são mostrados na Tabela 29. Maria Carlenise Paiva de Alencar Moura

TABELA 29. Capacidades do leito (q) para a diatomita em função do tempo de secagem e das granulometrias testadas na adsorção do cromo.

Granulometria -20 +48 - 14 +20

Secagem (h) 36 48 72 96 120 36 48 72 96 120

q (mg/g) 9,38 9,35 11,44 11,22 9,69 12,68 12,96 11,58 10,93 10,20

A análise dos resultados obtidos indica que a granulometria – 14 +20 com 48 horas de secagem (Q | 40 mL/h) do tratamento superficial sobre o adsorvente apresentou uma maior capacidade de adsorção do leito, sendo importante salientar que todos apresentaram bons resultados. A granulometria –20 +48, presente em maior proporção no material em estudo, não será utilizada em outros ensaios devido à pequena permeabilidade do leito (Q | 4 mL/h), o que dificulta a aplicação em escala comercial.

Para avaliar a eficiência do tratamento aplicado tomaram-se amostras da quitosana e da diatomita “modificadas por microemulsão” e “como recebidas” e realizaram-se ensaios de adsorção de Cr (III) em coluna e banho finito.

Para a diatomita (-14 +20) utilizou-se o adsorvente sem secagem em estufa e após 48 horas de secagem visando avaliar se apenas o tratamento térmico seria capaz de ativar o adsorvente, tornando-o capaz de adsorver os íons metálicos. Os ensaios foram realizados em coluna utilizando 10 g de adsorvente e uma solução sintética de sulfato de cromo (CSS = 1,5

g.L-1, pH = 3,5, HL = 4,10 cm, Q | 40 mL/h). A Figura 28 mostra os resultados obtidos para

os dois ensaios e, como parâmetro comparativo, a curva de ruptura obtida dentro das mesmas condições operacionais para uma diatomita “modificada por microemulsão”.

Conforme pode ser verificado, a diatomita não apresentava afinidade pelo adsorbato antes da modificação da superfície, passando a adsorvê-lo após o tratamento com microemulsão, comprovando a eficiência do tratamento. A curva referente ao adsorvente “como recebido” apresentou uma anomalia, que pode ser justificada por caminhos preferenciais.

0 100 200 300 400 500 Volume (mL) 0.0 0.4 0.8 1.2 C/ C o "Como recebida" C/ tratamento térmico C/Co = 1 Tratada c/ microemulsão

FIGURA 28. Curvas de ruptura para a diatomita “como recebida”, “tratada termicamente” e “tratada com microemulsão”.

Para a quitosana realizou-se estudo em banho finito com o adsorvente “modificado superficialmente” e “sem microemulsão”. Os ensaios foram realizados utilizando uma massa variável de adsorvente (0,07 – 0,4 g) e a solução sintética de sulfato de cromo (pH = 3,05, CSS = 1,91 g.L-1). As amostras foram colocadas em um banho termostático (30 ºC)

com agitação (VAg = 126 rpm) durante 3 horas. Após o tempo de contato a fase fluida foi

separada da fase sólida e a concentração de cromo remanescente foi determinada por EAA. A Tabela 30 mostra os resultados obtidos para os ensaios realizados.

TABELA 30. Massa de cromo retida sobre a quitosana “modificado por microemulsão” e “como recebida” (CSS = 1,91 g/L, pH = 3,05, T = 30 ºC, V = 25 mL).

Cr (III) retido (mg) % de Remoção Capacidade de adsorção q (mg/g) Massa de

adsorvente

(g) _SemPE ComPE SemPE ComPE SemPE Com PE

0,07 5,78 7,27 12,13 15,25 82,57 103,85

0,1 8,29 9,90 17,39 20,78 82,90 99,00

0,2 14,92 16,55 31,31 34,72 74,60 82,75

0,3 23,02 25,59 48,30 53,71 76,73 85,30

0,4 36,30 39,15 76,18 82,16 90,75 97,87

Maria Carlenise Paiva de Alencar Moura

Através da análise dos resultados obtidos pode-se concluir que o tratamento superficial conseguiu elevar a capacidade de retenção de cromo em aproximadamente 10 %. As Figuras 29 e 30 mostram, respectivamente, a modificação da superfície da diatomita e da quitosana após o tratamento superficial.

(b) (a)

FIGURA 29. Microscopia eletrônica de varredura mostrando a superfície da diatomita antes (a) e após (b) o tratamento superficial (1000 x)

FIGURA 30. Microscopia eletrônica de varredura mostrando a superfície da quitosana antes (a) e após (b) o tratamento superficial (1000 x).

Conforme pode ser verificado, a diatomita, por ser mais porosa, com área superficial aproximada de 0,9 m2/g antes do tratamento e 1,4 m2/g após o tratamento, praticamente não apresentou modificações visíveis após o tratamento. Na quitosana, por ser um adsorvente que apresenta pouca porosidade, fato que impossibilitou a determinação da área superficial específica utilizando o método B.E.T., observou-se que a microemulsão utilizada no tratamento superficial ficou adsorvida sobre a superfície externa do adsorvente, sendo possível, através das microscopias, verificar esta modificação.

IV.6- Escolha do adsorvente

Para a escolha dos adsorventes a serem utilizados durante o procedimento experimental foram testados os seguintes materiais: terra fuller (Filtrol 24TM_{), diatomita,}

quitosana e carvão ativo. Todos os adsorventes foram impregnados com a microemulsão (10 g de adsorvente – 20 mL de microemulsão – 48 h – 65 ºC) e utilizados em colunas (funis de vidro com placa porosa Nº 3, I = 3,6 cm, HLDIAT = 4,1 cm, HLQUIT = 2,6 cm, HLCA = 2,4 cm,

HLTF = 2,6 cm). Utilizou-se para este experimento uma solução sintética de sulfato de cromo

(C = 2,08 g.L-1_{, pH = 3,05). A Figura 31 mostra as curvas de ruptura para os adsorventes}

utilizados.

Maria Carlenise Paiva de Alencar Moura

0 200 400 600 800 1000 V (mL) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 C/ Co _{Terra Fuller} Carvão Ativo Diatomita Quitosana

FIGURA 31. Curvas de ruptura para a escolha dos adsorventes a serem utilizados na adsorção de metais pesados.

Através da análise dos dados obtidos, pode-se concluir que os melhores resultados foram obtidos para a quitosana, seguida da diatomita. O carvão ativo e o Filtrol 24TM, por não apresentarem boa capacidade de retenção de cromo após o tratamento superficial, não serão empregados em outros experimentos.