Uso das zeólitas no tratamento de efluentes

As resinas de troca iônicas possuem muitas aplicações no processo de tratamento de efluentes, no entanto, em muitos casos sua aplicação se mostra economicamente inviável. Por este motivo, trocadores iônicos naturais vêm sendo estudados no sentido de obter resultados satisfatórios associados a custos viáveis. Neste sentido, as zeólitas (naturais ou sintetizadas a partir de resíduos ou matéria prima natural) têm apresentados resultados promissores, destacando, além de eficiência e custo propriamente ditos, a possibilidade de regeneração, seletividade de tamanho forma e carga em função de sua estrutura, estabilidade térmica e resistência a radiação como vantagens (PERGHER et al, 2005).

No que se refere a capacidade de adsorção de NH4⁺, em função de várias fontes em diversos estudos totalizando vinte e cinco experimentos, as zeólitas naturais apresentaram valores de 2,7 - 30,6 mg/g (WANG; PENG, 2010)

Em experimento para testar em escala de bancada a eficiência da utilização zeólita na remoção de corante laranja de indústria têxtil (AL8) a partir de sistema de leito fixo em coluna de vidro, obtida a partir de cinzas de carvão, modificada com brometo de hexadeciltrimetilamônio (HDTMA-Br), variou-se a vazão de alimentação, a concentração do corante na alimentação e a espessura do meio filtrante. A partir da construção de curvas de ruptura, os autores concluíram que zeólita obtida a partir de cinzas leves de carvão modificada com HDTMA-Br foi eficiente para a remoção do corante laranja em solução aquosa, apresentando melhor resultado (3,54 mg/g) a partir de uma concentração de entrada do AL8 de 30 mg/L, altura de 5,5 cm e uma vazão de alimentação de 5,3 mL/min (MADAGLENA et al, 2014).

Estudo realizado para avaliar a eficiência de remoção de chumbo à concentração inicial entre 200 a 600 mg/L, massa de adsorvente (zeólita natural clinoptilolita) de 1,0 a 2,0 g e pH da solução variando entre 3,0 e 5,0,obteve

A concentração do íon amônio de águas produzidas empregando zeólita foi reduzida a valores abaixo de 5 mg/L, por intermédio de um sistema em leito fixo, com granulometria na faixa 0,30-0,50 mm, em fluxo ascendente de 3 mL/min, à temperatura ambiente (LIMA et al, 2008).

Experimento em escala de bancada utilizando efluente sintético, com teores de 22,6 a 57,4 mg/L de nitrogênio amoniacal e pH entre 5,2 e 8,1, introduzido em um biofiltro aerado composto por zeólita a uma taxa de carga hidráulica entre 0,72 a 3,6 m/h e tempo de retenção hidráulica entre 0,5 e 2,5 horas, obteve cerca de 80% de remoção do teor deste contaminante (QIU et al, 2010). As características da zeólita utilizada no experimento foram:

Granulometria – 3 a 5 mm;

Densidade aparente – 1116 kg/m³

Porosidade – 42,4 %

Área específica – 6,54 m2/g

Estudo no qual aplicou-se efluentes tratados de aterro sanitário e curtume em filtro de zeólita obteve reduções do teor de Nitrogênio Amoniacal entre 48 e 51% (WASEM et al, 2015).

Avaliação em escala de bancada para verificar a remoção de aminas usadas na indústria de minério de ferro através da adsorção em zeólita apresentou rendimento entre 95% e 98% (TEODORO; LEÃO; 2004).

Um estudo utilizando zeólita natural composta por minerais de heulandita, cliniptilolita e modernita para pós-tratamento por floto-filtração de esgoto sanitário de reator UASB apresentou excelente desempenho na redução do teor de Nitrogênio Amoniacal. O efluente foi inicialmente submetido a flotação por ar dissolvido,

utilizando o Al2O3 na forma de PAC (policloreto de alumínio) como agente

coagulante a dosagens de 9,0 e 90,0 mg/L e pH próximo a neutralidade. Posteriormente, o efluente foi submetido a filtração em coluna de leito fixo construída em PVC de 20 mm de diâmetro e 50 cm de altura, preenchidos com 3,0 cm de cascalho e 15,0 cm de zeólita, com granulometria entre 0,85 e 1,10 mm. Para as duas dosagens, obteve-se remoção total de nitrogênio amoniacal, que apresentava teores entre 25 e 41 mg/L na amostra de efluente coletada na saída do reator UASB (CASAGRANDE, 2016).

Estudo realizado com zeólita sintetizada a partir de cinzas de carvão para

avaliar a redução de Zn²⁺ e Cd²⁺ em soluções aquosas resultou em capacidades de

troca iônica máximas entre 25,9 e 35,9 mg/g para o primeiro e 49,5 e 72,3 mg/g para o segundo, para um tempo de equilíbrio de aproximadamente 24 horas (IZIDORO, 2008).

Já estudo realizado para remoção de nitrogênio amoniacal em lixiviado de aterro sanitário utilizando zeólita obteve, após 12 horas de teste, eficiência de 27% para o lixiviado bruto fresco e 34% para o lixiviado tratado em sistema de lagoas de estabilização (STEINER-FERREIRA, SCHEER, BRAGA, 2014).

A recuperação da zeólita tem sido usualmente aplicada. Estudo realizado com efluente sintético demonstrou a possibilidade de regeneração da zeólita através de lavagem com água destilada em abundância, seguida de imersão em solução de 10 g/L de NaCl por três dias e nova lavagem com água destilada antes de secagem a 100^oC para armazenamento até a próxima utilização. Os resultados analíticos de amostras de efluente tratado em usos subsequentes demonstraram que o processo de recuperação é eficaz. No entanto, a cada vez que o material é reutilizado, há

perda de capacidade de adsorção de NH4+. Dependendo do volume de efluente

tratado em cada campanha de teste e do número de reutilizações, esta redução pode chegar até seis vezes em termos de concentração do contaminante no efluente tratado (SARDÁ, 2006).

Esta questão é importante quando se utiliza produto ou matéria prima virgem em quantidades consideráveis nos casos práticos. Observa-se por um lado a possibilidade de reutilização de material filtrante, mas por outro a necessidade de insumos para possibilitar a sua regeneração, bem como a geração de uma solução de regeneração rica em NaCl, ou seja, com alta salinidade, com necessidade de ser disposta de forma ambientalmente segura. Já se o elemento filtrante/adsorvente possui como origem o resíduo de outro processo da própria unidade produtiva, cuja quantidade gerada supere a demanda no tratamento da corrente hídrica residual, deve ser verificado com cuidado se o artifício da regeneração é vantajoso ou se a simples substituição do inventário de elemento filtrante (originariamente um resíduo) torna-se mais vantajoso.