UTILIZAÇÃO DE ARGILAS COMO ALTERNATIVA NO
TRATAMENTO PRIMÁRIO DE EFLUENTE DE CURTUME
Daucí Pinheiro Rodrigues (1)
Mestre em Eng. Química - Tecnologia de Materiais Não-Metálicos (UFPB - Brasil). Graduada em Eng. Química (UFPB - Brasil).
Professor de Química - DQ - CCT - UEPB. Maria de Fátima Almeida Vieira
Mestre em Eng. Química - Operações e Processos Químicos (UFPB - Brasil). Graduada em Eng. Química (UFPB - Brasil).
Técnica do Setor de Efluentes - Centro do Couro e do Calçado Albano Franco - CTCC/SENAI - PB. Adriano Duarte Tavares
Estudante de Química Industrial (CCT - UEPB). Bolsista de Iniciação Cientifica (PIBIC - UEPB) Endereço(1)
: Rua Luiza Bezerra Mota - 950, Aptº. 204 Bloco M; Catolé - Campina Grande - PB
CEP - 58104-600 Tel. (083)337-3860 - FAX: (083)341-4509
RESUMO
O Interesse pelo estudo de Argila Bentonita é proveniente de características que lhes são peculiares. O presente trabalho objetiva a utilização da Argila Esmectítica no estado natural e Argila Ativada por ácido, como alternativa de substituir agentes coagulantes e floculantes de elevado custo, na etapa primária ou físico-química das Estações de Tratamento de Efluente de Curtume, possibilitando desta forma que a industria coureira trate seus efluentes com redução de custo e devolva-o ao meio ambiente sem agredi-lo. As amostras de Argila Esmectítica Bruta foram desagregadas e peneiradas a seco em peneira ABNT nº 200 (0,074mm). Em seguida foi avaliado o grau de efetividade da Argila Esmectítica Bruta como agente coagulante e floculante mediante ensaios dos jarros (Jar-Test). Posteriormente foi realizado o tratamento ácido e térmico nas amostras de Argila Esmectítica no estado natural, as quais também foram avaliados suas eficiências como agente coagulante e floculante. A análise dos resultados obtidos dos parâmetros; pH inicial, tempo de sedimentação, dosagem do coagulante-floculante ( Solução de Argila Esmectítica no estado natural e Argila Ativada), mostrou que o processo de coagulação e floculação apresentou uma melhor eficiência com faixa de pH inicial de 6.0 - 6.5 e tempo de sedimentação de 15 minutos: para a Argila Esmectítica Bruta o sobrenadante apresentou uma melhor turbidez, melhor volume de lodo e pH final 7.0. Enquanto que a Argila Esmectítica Ativada nas diferentes concentrações de ácido, no tempo de 0,5h e 4,0h e temperatura de 250°C forneceu valores semelhantes desses parâmetros analisados com tendência de uma melhor eficiência no processo de coagulação e floculação no tempo de 0,5h. Diante dos resultados obtidos pode-se concluir que a Argila Esmectítica Bruta mostrou melhor eficiência no processo de coagulação e floculação que a Bentonita Ativada por ácido como também a viabilidade de substituição do Sulfato de Alumínio pela Argila Esmectítica Bruta como coagulante-floculante.
INTRODUÇÃO
Atualmente o homem encontra-se em constante busca na preservação do meio ambiente denotando com isto uma nova consciência no questionamento ambiental.
O avanço tecnológico sobrecarregou o processo de autodepuração natural devido a quantidade de efluentes lançados nos corpos receptores serem superiores a capacidade depuradora da natureza. Desta forma o homem foi em busca de alternativas para minimizar a carga poluidora dos efluentes antes de lança-los nos corpos corpos d´água,surgindo assim as Estações de Tratamento de Efluentes - ETE. A industria de curtume, além de utilizar um grande volume de água, é uma das industrias mais poluidoras que se conhece, pois gera efluentes de alta carga poluidora constituídos por matéria orgânica, substâncias tóxicas e metal pesado. A maioria desses poluentes são eliminados através do processo de precipitação química com agentes coagulantes e floculantes na etapa físico-química do tratamento. O cromo é utilizado como agente curtente na maioria dos curtumes na atualidade. O cromo é um elemento altamente tóxico, prejudicando o homem de forma direta ou indireta através dos peixes e vegetações que vivem perto dos corpos receptores. Este metal pode sair na forma trivalente (Cr+3
) ou hexavalente (Cr+6
) sendo este ultimo o mais tóxico (Corrêa, 1989).
O coagulante mais comumente empregado no Brasil é o Sulfato de Alumínio e tem apresentado excelentes resultados no tratamento de efluentes. Pode-se ainda destacar a importância do uso de polieletrólitos que é um produto auxiliar no processo de coagulação, o qual vêm se difundindo cada vez mais em todo o País, devido as vantagens que pode trazer ao tratamento como; redução do consumo de coagulante, melhorias na decantação e filtração, além de baixar consideravelmente o custo do tratamento. No entanto, ainda torna-se necessário reduzir o custo do processo. Merece destaque o trabalho de Déribéré (1954) que já buscava produtos com ações coagulantes e floculantes, que empregados no tratamento demonstrassem efetividade considerando custo/benefício. Mediante fatos, torna-se de alta relevância o estudo da utilização de Argilas como material de substituição de diversos agentes coagulantes e floculantes de elevado custo, fornecendo condições para que a industria coureira trate seus efluentes e devolva-o ao meio ambiente sem agredi-lo.
O presente trabalho busca os resultados obtidos dos ensaios dos jarros (Jar-Test) em efluentes de curtume com soluções de Argila Esmectítica em seu estado natural e Argila Esmectítica Ativada por ácido a 2%, para avaliar a eficiência dessas Argilas no tratamento físico-químico ou primário.
OBJETIVOS
O presente trabalho teve como objetivo:
1) Utilizar a Argila Esmectítica no estado natural e/ou Argila Esmectítica Ativada para substituir agentes coagulantes e floculantes de elevado custo.
2) Avaliar o grau de efetividade da Argila Esmectítica no estado natural e Argila Esmectítica Ácida como agente coagulante e floculante em escala laboratorial através do Jar-Test.
3) Introduzir o uso da Argila Esmectítica no estado natural e/ou Argila Esmectítica Ativada na industria coureira, objetivando a redução da alta carga poluidora encontrada no efluente, protegendo desta forma o meio ambiente.
METODOLOGIA
• Tratamento das Amostras
O material utilizado neste trabalho foi a Argila Esmectítica em seu estado natural (Chocobofe), fornecida pela BENTONIT UNIÃO DO NORDESTE - BUN, localizada na cidade de Campina Grande - PB, sendo essa proveniente da localidade do Bravo, distrito de Boa Vista - PB. As amostras de Argila Esmectítica no estado natural foram desagregadas em almofariz de porcelana e peneiradas a seco em peneira ABNT Nº 200 (0,074mm). Posteriormente foram acondicionadas em recipientes de vidro devidamente tampados. Parte deste material foi direto para os ensaios de jarros (Jar-Test) e a outra parte foi submetida ao tratamento ácido e térmico, o qual consiste em mistura a Argila uma solução aquosa de ácido nas concentrações de 2N, 3N e 4N, onde esta mistura foi exposta a uma temperatura de 250°C e tempos de 0,5 hora e 4,0 horas. Em seguida as amostras de Argila Ativada por ácido foram desagregadas em almofariz de porcelana e peneiradas a seco em peneira ABNT Nº 200 (0,074mm), estando prontas para os ensaios de jarros (Jar-Test).
• Método de Ensaio (Jar-Test)
Inicialmente mediu-se o pH inicial da amostra do efluente, agitou-se a mesma e colocou-se 1 litro do efluente em cada jarro, trabalhou-se com um mínimo de 4 jarros. Iniciou-se a agitação a uma velocidade de 100 rotações por minutos (rpm), adicionando a solução de Argila a 2% a todos os jarros simultaneamente. A agitação continuou por 4 minutos. Logo após foi desligado o equipamento, fixado o tempo de sedimentação dos flocos e no término deste observou-se: tamanho dos flocos, turbidez, pH final e volume do lodo formado.
APRESENTAÇÃO E DISCURSÕES DOS RESULTADOS
Os resultaos obtidos dos jarros (Jar-Test) em efluentes de curtume com soluções de Argila Esmectítica no estado natural e Argila Esmectítica Ativada por ácido nas nas concentrações 2N, 3N, 4N e Sulfato de Alumínio a 2%, com dosagem de 10mL, tempo de sedimentação dos flocos 4 minutos e 15 minutos e pH inicial 6,0, 6,5 e 7,0, estão contidos nas Tabelas 1,2, 3,4 e Figuras 1, 2, 3, 4, 5 e 6.
A Tabela 1 mostra os valores obtidos dos jarros (Jar-Test) utilizando solução de Argila Esmectítica no estado natural a 2%, onde a turbidez e volume de lodo formado variam com o pH inicial. Verifica-se que a turbidez aumenta e o volume de lodo formado diminui com o aumento do pH inicial. Ainda pode-se observar que o processo decoagulação e floculação apresentou uma discreta melhora na eficiência com afaixa de pH inicial de 6,0-6,5. Verificou-se também que o tempo de sedimentação dos flocos de 15 minutos foi suavemente melhor que o twmpo de 4 minutos. Quanto ao tamnho dos flocos “pequenos” e os valores elevados de turbidez, isto corresponde a caracterização do efluente utilizado durante os testes, onde o efluente apresentou despejo líquido da etapa de acabamento (tintas e solventes), o qual dificulta o ajuste do pH, favorecendo uma má formação deflocos e consequentemente um processo de coagulação e floculação com baixa eficiência. Examinado ainda a Tabela1, observou-se que a faixa de pH inicial 6,0-7,0 foi satisfatória, uma vez que, obteve-se um pH final médio dentro da faixa permitida pela literatura 7,0-9,0 (Claas e Maia, 1994), a qual favorece otima condição de coagulação e floculção para efluentes de curtume. Este valor de pH final obtido mostra também a possibilidade de se trabalhar com outras dosagens que elevem o pH na faixa de 8,0-8,5; faixa esta, próxima do pH de precipitação do cromo, o que garante uma possível eliminação deste metal pesado do efluente na etapa de decantação primária,bem como evitar o desprendimento do gás sulfídrico (H2S) gerado pelo resíduo de sulfeto
contido no efluente de curtume, quando em presença de pH inferior a 7,0. O gás sulfídrico além de exalar cheiro irritante pode ser cancerígeno, e exposições de consideráveis concentrações diárias, é letal para a vida aquática. o grande problema da industria de curtume é a liberação do íon sulfeto e o metal pesado cromo (Braile e Cavalcanti, 1979). A Figura 1 mostra que a turbidez aumenta e o volume do lodo formado diminui com o aumento do pH inicial no tempo de sedimentação de 15 minutos. Mediante uma análise comparativa das Tabelas 1 e 2, pode-se a princípio verificar que a Argila Esmectítica no estado natural poderá substituir com eficácia o coagulante Sulfato de Alumínio, uma vez que os parâmetros analisados nos testes de jarros, utilizando a Esmectita no Estado natural, mostraram-se melhores no tratamento físico-químico ou primário. O mais importante disso tudo é a economia que se faz, considerando que a Argila Esmectítica no estado natural tem um custo dez vezes menor que o Sulfato de Alumínio, além dessa Argila ter uma elevada reserva no Estado da Paraíba. A Tabela 3 apresenta os valores obtidos dos jarros (Jar-Test), utilizando a solução de Argila Esmectítica ativado por ácida a 2%, nas concentrações de 2N, 3N, 4N, na temperatura 250°C e tempo de 0,5 hora. Pode-se verificar que a turbidez teve um aumento discreto em função do aumento das concentrações do ácido e do pH inicial, enquanto o volume do lodo formado permaneceu constante nas diferentes concentrações do ácido e reduziu com o aumento do pH inicial.
Não foi possível diferenciar a melhor concentração de ácido que a Argila foi submetida, uma vez que os valores dos parâmetros analisados nos testes de jarros apresentaram variações desprezíveis. Ainda pode-se detectar que os valores elevados da turbidez e o tamanho dos flocos “pequeno”, isto corresponde a caracterização do efluente utilizado durante os testes, onde o efluente apresentou despejo líquido da etapa de acabamento (tintas e solventes), o qual dificulta o ajuste do pH; favorecendo uma má formação de flocos e consequentemente um processo de coagulação e floculação com baixa eficiência. Examinado ainda a Tabela 3, observa-se que a faixa de pH inicial 6,0-7,0 foi satisfatória, uam vez que obteve-se um pH final médio de 7,0, dentro da faixa permitida pela literatura 7,0-9,0 (Claas e Maia, 1994), a qual favorece ótima condição de coagulação e floculação para efluentes de curtume. As Figuras 3 e 4 mostram que a turbidez aumenta discretamente em função do aumento das concentrações do ácido e do pH inicial, enquanto o volume do lodo formado permaneceu praticamente constante com o aumento do pH inicial e não variou nas diferentes concentrações de ácido.
A Tabela 4 apresenta os valores obtidos dos jarros (Jar-Test), utlizando a solução de Argila Esmectítica Ativada por ácido a 2%, nas concentracões de 2N, 3N, 4N, e temperatura de 250°C e tempo de 4 horas. Verifica-se que a turbidez teve um aumento em função do aumento das concentrações do ácido e do pH inicial, tendendo a ficar constante no pH inicial 7,0, enquanto o volume do lodo permaneceu constante em função do aumento das concentrações de ácido e reduziu em função do aumento do pH inicial. Desta forma não foi possível diferenciar a melhor concentração de ácido que a Argila foi submentida, uma vez que os valores dos parâmetros analisados nos testes de jarros apresentaram variações desprezíveis. Ainda pode-se evidenciar que os valores elevados da turbidez e o tamanho dos flocos “pequeno”, isto corresponde a caracterização do efluente utlizado durante os testes, onde o efluente apresentou despejo líquido da etapa de acabamento (tintas e solventes), o qual dificulta o ajuste do pH, favorecendo uma má formação de flocos e consequentemente um processo de coagulação e floculação com baixa eficiência. Ainda examinado a Tabela 4, observou-se que a faixa de pH inicial de 6,0-7,0 foi satifatória, uma vez que obteve-se um pH final médio de 7,0, dentro da faixa permitida pela literatura 7,0-9,0 (Claas e Maia, 1994), a qual favorece ótima condição de coagulação e floculação para efluentes de curtume. As Figuras 5 e 6 mostram que a turbidez aumenta en função do aumento do pH inicial e dfas concentrações do ácido, enquanto o volume do lodo reduziu com o aumento do pH inicial e permaneceu constante nas diferentes concentrações de ácido.
Numa análise geral dos resultados das Tabelas 3 e 4 e Figuras 3, 4, 5 e 6 pode-se observar que os parâmetros obtidos dos Jar-Test, praticamente não variaram com as diferentse concentrações de ácido, onde a partir de informações existentes na literatura consultada Souza Santos (1989), seria de se esperar que os cátions floculantes tal como o hidroxônio (H3O
+
), promovessem a floculação, e assim, a medida que aumentasse a concentração do ácido, aumentaria a concentração do íon hidroxônio, que, consequentemente iria aumentar o tamanho dos flocos, o volume do lodo e reduzir a turbidez. A não confirmação desses resultados, leva-nos a formular hipóteses, que possam justificar as tendências obtidas dos parâmentros analisados pelos testes de jarros (Jar-Test). Em pesquisa Pedroso (1991), mostrou que as Argilas Esmectíticas, mesmo apresentando uma capacidade de troca de cátions (CTC) elevada, problemas de floculação com concentrações podem surgir. Mediante fato, podemos imaginar a possibilidade dos teores de ácido estudados ; os quais foram bastante elevados e por isso; podem ter causado excesso de floculações, e contribuindo portanto, para a ineficácia do tratamento ácido e térmico no processo de coagulação e flocilação. Para que estas dúvidas sejam eliminadas, torna-se necessário realizar determinações de capacidade de troca de cátions (CTC), cátions trocáveis (CT) e difração de raios-X.
Tempo
Volume
Turbidez
Tamanho
pH final
pH inicial
de
sedimentação
(min)
do lodo
formado
(mL)
(FTU)
dos flocos
6.0
4
15
750 500 106
91
Pequeno
6.77
6.5
4
15
650 450 157
136
Pequeno
7.01
7.0
4
15
575 400 295
256
Pequeno
7.47
TABELA 1 - Parâmetros Analisados no Ensaio dos Jarros Utilizando Solução de Argila
Esmectítica no Estado Natural a 2%, Dosagem de 10mL.
.
Tempo
Volume
Turbidez
Tamanho
pH final
pH inicial
de
sedimentação
(min)
do lodo
formado
(mL)
(FTU)
dos flocos
6.01
4
15
775 500 206
201
Pequeno
6.51
6.50
4
15
725 675 209
195
Pequeno
6.87
7.00
4
15
675 650 207
190
Pequeno
7.20
TABELA 2 - Parâmetros Analisados no Ensaio dos Jarros Utilizando Solução de
Sulfato de Alumínio a 2%, Dosagem de 10mL.
pH inicial = 6.0
Tempo
Volume
Turbidez
Tamanho
pH final
Concentração
da Argila
Ativada
de
sedimentação
(min)
do lodo
formado
(mL)
(FTU)
dos flocos
2N
4
15
750
500
157
121
Pequeno
6.79
3N
4
15
750
500
161
122
Pequeno
6.75
4N
4
15
750
500
155
124
Pequeno
6.74
pH inicial = 6.5
2N
4
15
650
450
231
182
Pequeno
7.13
3N
4
15
700
475
222
171
Pequeno
7.16
4N
4
15
700
475
208
166
Pequeno
7.16
pH inicial = 7.0
2N
4
15
650
450
357
300
Pequeno
7.52
3N
4
15
650
450
360
296
Pequeno
7.48
4N
4
15
650
450
323
288
Pequeno
7.50
TABELA 3 - Parâmetros Analisados no Ensaio dos Jarros Utilizando Solução de Argila
Esmectítica Ativada nas Concentrações 2N, 3N, 4N a 2%, Temperatura
de 250°C, Tempo de 0,5 hora e Dosagem de 10mL.
pH inicial = 6.0
Tempo
Volume
Turbidez
Tamanho
pH final
Concentração
da Argila
Ativada
de
sedimentação
(min)
do lodo
formado
(mL)
(FTU)
dos flocos
2N
4
15
950
825
286
201
Pequeno
6.41
3N
4
15
950
825
274
210
Pequeno
6.42
4N
4
15
950
825
281
215
Pequeno
6.51
pH inicial = 6.5
2N
4
15
950
725
320
210
Pequeno
7.08
3N
4
15
950
725
310
208
Pequeno
7.10
4N
4
15
925
725
315
217
Pequeno
7.06
pH inicial = 7.0
2N
4
15
600
450
340
300
Pequeno
7.51
3N
4
15
600
425
349
292
Pequeno
7.49
4N
4
15
600
425
350
297
Pequeno
7.53
TABELA 4 - Parâmetros Analisados no Ensaio dos Jarros Utilizando Solução de Argila
Esmectítica Ativada nas Concentrações 2N, 3N, 4N a 2%, Temperatura
de 250°C, Tempo de 4,0 hora e Dosagem de 10mL.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 6.0 6.5 7.0 pH Volume de Lodo/Turbidez
FIGURA 1 - Variação da Turbidez e Volume do Lodo em Função do pH Utilizando a
Solução de Argila Esmectítica no Estado Natural a 2%, Tempo de
sedimentação de 15 minutos e Dosagem de 10ml
0 100 200 300 400 500 600 700 6.0 6.5 7.0 pH Volume de Lodo/Turbidez
FIGURA 2 - Variação da Turbidez e Volume do Lodo em Função do pH Utilizando a
Solução de Sulfato de Alumínio a 2%, Tempo de sedimentação de 15
minutos e Dosagem de 10ml
Volume de Lodo (mL) Turbidez (FTU)
Volume de Lodo (mL) Turbidez (FTU)
0 50 100 150 200 250 300 6.0 6.5 7.0 pH Turbidez
FIGURA 3 - Variação da Turbidez em Função do pH e da Concentração Utilizando a
Solução de Argila Esmectítica Ativada por Ácido a 2%, Temperatura de
250°C,Tempo de 0,5 hora, Dosagem de 10ml e Tempo de sedimentação
de 15 minutos
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 6.0 6.5 7.0 pH Volume de LodoFIGURA 4 - Variação do Volume de lodo em Função do pH e da Concentração
Utilizando a Solução de Argila Esmectítica Ativada por Ácido a
2%,Temperatura de 250°C, Tempo de 0,5 hora, Dosagem de 10ml e
Tempo de sedimentação de 15 minutos
2N 3N 4N 2N 3N 4N
0 50 100 150 200 250 300 6.0 6.5 7.0 pH Tubidez
FIGURA 5 - Variação da Turbidez em Função do pH e da Concentração Utilizando a
Solução de Argila Esmectítica Ativada por Ácido a 2%,Temperatura de
250°C, Tempo de 4,0 horas, Dosagem de 10ml e Tempo de
sedimentação de 15 minutos
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 6.0 6.5 7.0 pH Volume do LodoFIGURA 6 - Variação do Volume de Lodo em Função do pH e da Concentração
Utilizando a Solução de Argila Esmectítica Ativada por Ácido a
2%,Temperatura de 250°C,Tempo de 4,0 horas, Dosagem de 10ml e
Tempo de sedimentação de 15 minutos
2N 3N 4N 2N 3N 4N
CONCLUSÕES
Os resultados obtidos dos Jar-Testes em efluentes de curtume com soluções de Argila Esmctítica no estado natural e Argila Esmectítica Ativada por ácido nas concentrações 2N, 3N, 4N a 2%, temperatura 250ºC, tempos de 0,5 hora e 4,0 horas, dosagem de 10 ml, pH inicial 6,0, 6,5, 7,0 e tempo de sedimentação de 4 e 15 minutos, permitiram chegar as seguintes conclusões:
•
a turbidez aumentou e o volumen do lodo diminuiu com o aumento do pH inicial, utilizando a solução de Argila Esmctítica no estado natural nos tempos de sedimentação de 4 e 15 minutos;• os parâmetros; pH final, volume de lodo e turbidez, apresentaram variações desprezíveis nas diferentes concentrações de ácido;
• a melhor faixa de pH inicial para realizar o Jar-Test com solução de Argila Esmctítica no estado natural e Ativada por ácido foi de 6,0-6,5 e o melhor tempo de sedimentação foi 15 minutos;
• a faixa de pH final para as soluções de Argila Esmctítica no estado natural e Argila Esmectítica Ativada por ácido foi condizente com a literatura;
• a princípio a Argila Esmectítica no estado natural, poderá substituir o coagulante Sulfato de Alumínio no tratamento físico-químico ou primário como agente coagulante e floculante;
• a Argila Esmectítica Ativada por ácido não apresentou condições favoráveis para substituir o coagulante Sulfato de Alumínio, no entanta, torna-se necessário a continuação de seu estudo;
• o fenômeno de coagulação-floculação é muito complexo necessitando portanto, de estudos mais aprofundados para esclarecer tal processo. Sabemos que nos ensaios dos jarros (Jar-Test) a turbidez do sobrenadante é considerado o parâmetro mais prático para avaliar sendimentabilidade dos flocos, no entanto sugere-se que se refinem os critérios de julgamentos, lançando-se mão de novas ideias que forneçam resultados mais precisos, como a medida do Potencial Zeta
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Esmectíticas Sódicas, Dissertação de Mestrado, DEQ/UFPB, Campina Grande Paraiba 1991.
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