Remoção de ferro e manganês em água com CFN
Jéssica Roberta Pereira Martins1; Renata Chastinet Braga2;Hosineide de Oliveira Rolim2 ; Maria Juciene Lima Chaves³
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Graduanda do curso de Tecnologia em Saneamento Ambiental– IFCE campus Limoeiro do Norte Bolsista da FUNCAP Email:jessica.r16-0@gmail.com
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Professora Doutora – IFCE campus Limoeiro Norte Email: rchastinet@ifce.edu.br 2
Professora Doutoranda – IFCE campus Limoeiro do Norte Email: hosineide@ifce.edu.br
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Especialista em Gestão Hidrica. Email: jucienelima.juju@gmail.com
Resumo: Os lançamentos de efluentes industriais tais como os gerados em indústrias extrativistas de metais, indústrias de tintas e pigmentos, especialmente, as galvanoplastias acarretando danos irreversíveis à saúde humana, aos ecossistemas, principalmente aos aquáticos e prejuízos econômicos, no caso de tratamento de remoção para abastecimento de água. A técnica específica para a remoção destes compostos são realizados com carvão ativado, aeração, entre outros, que se apresentam como uma tecnologia de alto custo. Constantemente a procura de técnicas eficientes de baixo custo está sendo muito desenvolvidas. Um dos metais que mais se busca remover é o Fe2+. O presente trabalho tem por objetivo remover de forma sustentável e de baixo custo, íons de Fe2+ e íons Mn+2, utilizando a cinza da folha de Nim (CFN). Foram feitos testes de adsorção avaliando a influência da temperatura, pH e agitação. Foi verificada uma eficiência de 100% na adsorção nos testes padrões. A adsorção não foi influenciada pela agitação e variação do pH inicial. Com variação de temperatura houve uma diminuição da adsorção com a diminuição da temperatura. Nos testes realizados, o material apresentou-se muito eficiente com excelente potencial de utilização.
Palavras–chave: CFN (cinza da folha de nim), metais tóxicos, adsorção.
1. Introdução
Os efluentes industriais como de formulação de compostos orgânicos e de elementos e compostos inorgânicos, industriais de couros, peles e produtos similares entre outros, quando lançados inadequadamente nos corpos hídricos, ou por meio da
lixiviação das jazidas por meio das águas subterrâneas, contribuem efetivamente para poluição dos ecossistemas aquática.
De acordo com a legislação os padrões de concentração de metais considerados tóxicos para classificação de águas naturais bem como para o lançamento de efluentes são estabelecidos pela legislação ambiental vigente no país de acordo com o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) em sua Resolução n°. 357 (BRASIL, 2005) e em sua resolução n°. 397 (BRASIL, 2008). O Ministério da Saúde (MS), por sua vez, na Portaria n°. 2914 de 2011, também estabelece valores máximos permitidos de metais para água de consumo humano e seu padrão de potabilidade.
Metais tóxicos em excesso podem causar muitas doenças e sérios problemas fisiológicos, já que é acumulativa no corpo humano, intoxicação por metais tóxicos provoca um conjunto especifico de sintomas e um quadro clínico próprio, desde a formação de complexos com os grupos funcionais das enzimas ou bioacumulação, combinando-se com as membranas celulares. O contato com a pele pode causar dermatite alérgica e, mais raramente, provocar ulcerações na pele formando cicatrizes, perfurações do septo nasal, câncer, distúrbios afetivos, irritação neuromuscular, cefaléia, náuseas e desmaios. Há também suspeitas de que possam afetar o sistema imunológico de seres humanos (JIMENEZ et al, 2004).
O ferro e o manganês encontram-se frequentemente associados, eles são dissolvidos pela água subterrânea que tem um alto conteúdo de CO2 e um baixo pH. Os limite legais para ferro é no máximo 0,3mg/L e 0,05mg/L de manganês, em concentração elevada contribuem para a dureza da água, causando manchas em roupas e em objeto de porcelana além de causar um saber adstringente na água ( RICHERTER 2009).
Sempre que o ferro se encontra na água em concentração superior a 0,3mg/L, ou quando o ferro e o manganês, conjuntamente, sumam mais que 0,3mg/L, apresentam-se os seguintes transtornos aos usuários da água: manchas na louça sanitária; gosto metálico adstringente (quando a concentração é superior a 0,5mg/L); perturbações em processos industriais (lavanderias, curtumes, fábricas de bebida e de papel) entre outros (BARROS, 2001).
A CFN, cinza da folha de nim (Azadirachta indica A. Juss.) uma árvore originária da índia que adapta-se bem em climas secos e quentes possui propriedades inseticidas é o aspecto de sua folhagem, o nim é amplamente empregado na arborização
de cidades. A árvore pode resistir a muitas adversidades ambientais incluindo estiagem, solo infértil, pedregoso, raso ou ácido (HOWATT, 1994).
Diante disso, este trabalho teve por objetivo estudar a eficiência do uso da CFN como adsorvente de manganês e ferro em amostras sintéticas, sendo avaliado estudo de agitação, estudo da temperatura inicial, efeito da concentração inicial e do tempo de contato e influência do pH inicial (pHo). Mediante os resultados obtidos testou-se também a eficiência do material em testes paralelos ao carvão mineral em pó.
2. Material e métodos
Obtenção das cinzas
Inicialmente as folhas frescas foram lavadas agitando-as por alguns segundos em água destilada, em seguida foram colocadas para secar à sombra, estando as folhas secas em estado quebradiço, estas foram processadas no micro moinho para se obter o pó da folha cinco gramas desse material foram colocados em cápsulas de porcelana, a mesma fora posta no forno mufla sofrendo alteração de temperatura até atingir 600°C passando assim três horas na dita temperatura, mediante a obtenção do material desejado iniciou-se os ensaios de adsorção.
Estudo de agitação
Para a verificação a influência da agitação no processo de remoção, utilizou-se 0,5g do material adsorvente e 50mL das soluções sintéticas, na concentração de 50mg/L. As misturas foram deixadas em repouso e outras submetidas à agitação em mesa agitadora orbital, à velocidade de 150rpm por diferentes intervalos de tempo (1, 2, 3 e 24h). As alíquotas coletadas foram determinadas por Espectrofotômetro de Absorção Atômica(EAA).
Estudo da temperatura inicial
Avaliando a temperatura inicial no processo de adsorção, colocou-se 100ml das soluções, em uma chapa aquecedora modificando suas temperaturas (25, 60 e 80 ºC) tendo as condições satisfeitas colou-se 0,2g do adsorvente na solução de 50 mg/L. As amostras coletadas foram determinadas por EAA.
Influência do pH inicial (pHo)
O efeito do pHo no processo de adsorção foi avaliado em sistemas contendo 100 mL de solução com concentração 50 mg/L dos metais em estudo e 0,2 g de CFN. O pH foi ajustado para valores de 3; 5; 7; 9 e 11 pela adição de soluções 0,1 mol/L de NaOH ou HCl. Os sistemas foram mantidos sob agitação orbital por 30 min a 150 rpm, onde ao final desse processo a primeira alíquota foi coletada, tendo feito o sistema foram mantidos em repouso e após diferentes tempos de contato ( 1, 2 e 24 h). As alíquotas coletadas foram determinadas por EAA.
3.Resultados e discussão
Estudo de agitação
Estudou-se a influência da agitação na remoção do íon metálico, avaliou-se tempos de contato da solução de Fe2+ e Mn2+. Os resultados apresentados no gráfico 1 e 2, mostram que a eficiência de 100% aparte da primeira hora de contato, onde permanece em equilíbrio não apresentando dessorção nos intervalos de tempo observado.
Gráfico 1: Estudo de agitação Fe2+ 50mg/l
1 2 3 4 5 6 20 40 60 80 100 R et enç ão ( % ) Tempo de contato (h) Com agitação Sem agitação
Gráfico 2: Estudo de agitação Mn2+ 50mg/l
Estudo da temperatura inicial
Os resultados abaixo (gráfico 3), expressa os resultados da CFN em contato com solução sintética de Ferro (Fe2+). Sabe-se que a temperatura modifica o pH do meio, como prescrito no gráfico o adsorvente estudado adsorveu em 100% a da amostra de 50mg/L da solução de Fe2+, sendo uma adsorção estável sem liberação de íons metálicos. Como pode ser observado, mesmo em um tempo de contato pequeno de trinta minutos, a eficiência do material é a mesma de um tempo superior como pode ser visto abaixo.
Gráfico 3: Estudo de temperatura Fe2+ 50mg/l
1 2 3 4 5 6 20 40 60 80 100 R et enç ão ( % ) Tempo de contato (h) Com agitação Sem agitação 5 10 15 20 25 20 40 60 80 100 R et enç ão ( % ) Tempo de Retenção (h) T25 T60 T80
Os ensaios de temperatura realizados em paralelo com ao teste de ferro, o manganês mostro uma variação de remoção efetiva ao passar o tempo, todavia a variação de temperatura influência na remoção do adsorbato (Gráfico 4).
Na temperatura de 60ºC e 80ºC tem a mesma remoção, porém em uma temperatura de 25ºC no intervalo de 2h a sua remoção é 25% o que diferencia das outras temperaturas testada com uma eficiência de 60%, as três temperaturas mostram resultado iguais na última hora de contato. O resultado encontrado na temperatura de 25°C ou seja na temperatura ambiente, o valor encontrado foi mais baixo que o esperado, possivelmente devido a falta de homogeneização entre o adsorvente e o adsorbato o teste será repetido com agitação para que se possa comprova essa hipótese.
5 10 15 20 25 20 40 60 80 100 R et enç ão ( % ) Tempo de Retenção (h) T25 T60 T80
Gráfico 4: Estudo de temperatura Mn2+ 50mg/l
Influência do pH inicial (pHo)
Os resultados do gráfico 3 mostram que com o aumento do pHo de 3 para 11 o processo de adsorção não sofre alteração algumas chegando a valores de 100% de retenção. Em valores de pHo superiores a 5 nas amostra em branco observou-se que houve diminuição na concentração do soluto.
Os metais em estudo apresentam o mesmo resultado (Gráfico 5 e 6 ) quanto a remoção e o tempo de contato.
Gráfico 5: Estudo de pH Fe2+ 50mg/l
Gráfico 6: Estudo de pH Mn2+ 50mg/l
4. CONCLUSÃO
A CFN apresentou capacidade máxima de adsorção bastante elevada, mostrando que possui grande afinidade pelos metais testados, nos parâmetros físico-químico estudados a cima tendo um percentual de 100% em todos, e uma adsorção
0 4 8 12 16 20 24 0 20 40 60 80 100 % de R et enç ão Tempo de Contato pH5 pH7 pH9 pH11 0 4 8 12 16 20 24 0 20 40 60 80 100 % de R et enç ão Tempo de Contato pH5 pH7 pH9 pH11
igual ao carvão mineral em pó. Pode-se então concluir que a CFN, pode-se ser utilizado como adsorvente de íons metálicos em água, em estado de temperatura e pH variados.
REFERÊNCIAS
BARROS, A. R. B.;Remoção de íons metálicos em água ultilizando diversos adsorventes. Florianopolis, Universidade Federal de Santa Catarina, 2001. 105p (dissertação de mestrado).
BRASIL. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução n° 357.
BRASIL. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução n° 397.
HOWATT, K. Azadirachta indica: one tree’s arsenal against pests. Department of bioagricultural sciences and pest management, Colorado State University, 1994 Disponívelem:<www.colostate.edu/Depts/Entomology/courses/en570/papers_1994/ howatt.html>. Acesso em:21 jun.2006
JIMENEZ R. S. DAL BOSCO S.M.,. CARVALHO W. A; Remoção de metais pesados de efluentes aquosos pela zeólita natural escolecita –
Influência da temperatura e do ph na adsorção em sistemas monoelementares, Quim. Nova, Vol. 27, 2004.
