MODELO DE FILTRO ALTERNATIVO PARA REMOÇÃO DE METAIS PESADOS COM VERMICULITA E CARVÃO ATIVADO

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1 MODELO DE FILTRO ALTERNATIVO PARA REMOÇÃO DE METAIS PESADOS COM VERMICULITA E CARVÃO ATIVADO Hebertty Vieira Dantas (1); Marcelo Batista de Lima (2); Umberto Gomes da S. Junior (3) (1) Coordenação de Licenciatura em Química CEFET-PB Av. 1º de maio, 720 Jaguaribe, João Pessoa PB, heberttyvd@yahoo.com.br (2) Coordenação de Licenciatura em Química CEFET-PB, marcelolima_bat@hotmail.com (3) Coordenação de Licenciatura em Química CEFET-PB, umbertojunior@cefetpb.edu.br Palavras-chave: carvão ativado, vermiculita, remoção, metais pesados. 1. INTRODUÇÃO O crescimento das atividades industriais é um dos principais contribuintes para o aumento significativo da contaminação do meio aquático por íons metálicos. Uma vez que tais metais pesados podem ser transmitidos, acumulados e bioamplificados ao longo da cadeia alimentar, constituindo perigo para a fauna e flora, incluindo o homem, pelo fato de terem elevado tempo de residência no solo. Atualmente observa-se o crescente interesse pelo estudo das propriedades físicas e químicas dos argilominerais, os quais auxiliam no processo de remoção de íons de metais pesados, levando em consideração o baixo custo e a possibilidade de reutilização. A vermiculita é uma argilomineral (mineral não-metálico) que pode existir na natureza na forma de macro e micro cristais (Martins e Fernandes, 1992). Esse argilomineral apresenta estrutura constituída por finas folhas de cristais, normalmente ligados face a face, originando a célula unitária, que é constituída de duas folhas tetraédricas separadas por uma octaédrica, como pode ser observado na figura 1, que dessa maneira, são unidos entre si por átomos de oxigênio através de ligação covalente, tornando-a estável e apresentando cátions trocáveis em posições interlamelares. Uma representação geral da sua célula unitária: (Mg, Ca) 0,7 (Mg, Fe,Al) 6,0 [(Al,Si) 8 O 20 ](OH) 4.8H 2 O Íons trocáveis tetraédrica octaédrica tetraédrica Figura 1 Estrutura cristalina da vermiculita

2 Carvão mineral granulado ou em blocos, pode ser submetido a tratamento especial para criar poros, dessa forma conhecido como carvão ativado, que é um dos melhores e mais econômicos agentes da filtração química por suas propriedades adsorventes. O carvão ativo é amplamente utilizado por apresentar elevada capacidade na remoção de íons metálicos, função tanto de sua alta área superficial específica (decorrência da alta porosidade interconectada) quanto de sua afinidade por compostos poluentes, tais como corantes orgânicos, agrotóxicos, cobre, cromo, cádmio, chumbo (Peruzzo, 2003; Chen & Wu, 2004; Lyubchik et alii, 2004; Youssef et alii, 2003). Isso se deve à ocorrência significativa de grupos funcionais superficiais com afinidade para esses adsorvatos, justificando a grande relevância desse adsorvente no tratamento de efluentes industriais. Este trabalho tem como objetivo estudar de forma comparativa e combinada o poder de adsorção do carvão ativado e a propriedade de troca catiônica do argilomineral vermiculita em soluções de íons metálicos prata (Ag + ) e cobre (Cu 2+ ). Analisamos tais propriedades de remoção utilizando vermiculita bruta sem granulometria e classificada em granulometria mesh 200 e carvão ativado granulado, observando os fatores concentração, proporção e tempo, a fim de construir um modelo de filtro alternativo e eficiente na remoção de metais. Os resultados foram obtidos por meio de métodos analíticos quantitativos clássicos: o método de Volhard para determinação da Ag + e o iodométrico para o Cu 2+. Constatando-se os resultados obtidos como promissores e satisfatórios em um curto período de tempo, viabilizando a junção dos materiais na confecção do filtro alternativo, alcançando resultados eficazes com até 80% de remoção dos íons metálicos. As vantagens do filtro em relação a outros modelos de remoção é justamente a capacidade de reutilização dos materiais vermiculita e carvão ativado. 2. MATERIAIS E MÉTODOS Os estudos foram feitos com o argilomineral vermiculita, de forma: bruta, sem granulometria e com granulometria mesh 200, proveniente do estado da Paraíba, UBM União Brasileira de Mineração Santa Luzia PB, e carvão ativado granulado adquirido comercialmente. A vermiculita bruta trabalhada foi limpa e submetida ao processo de cominuição mecânica, que consiste em moer a vermiculita, reduzindo o tamanho de suas partículas, e em seguida classificadas por peneiras tyler em escala mesh. As amostras de vermiculita utilizadas no trabalho de pesquisa foram as classificada em mesh 200. Tais materiais foram submetidos a testes com soluções de íons metálicos de prata (Ag + ) e cobre (Cu 2+ ) a fim de comprovar e quantificar as suas propriedades de remoção. Os testes para remoção dos íons de cobre e prata foram feitas a partir de soluções de CuSO 4.5H 2 O e AgNO 3, respectivamente, tratadas com vermiculita bruta com e sem granulometria e carvão ativado, de forma comparativa e nas mesmas condições ambos os materiais foram testados conjuntamente.

3 Os resultados foram obtidos através de testes analíticos quantitativos, entretanto, mesmo alcançando índices de certeza satisfatórios e confiáveis, as alíquotas estudadas poderão ser submetidas a analise instrumental de absorção atômica, o qual servirá para confirmar os resultados. Os testes analíticos quantitativos utilizados para determinação de Ag + e de Cu 2+, foram os métodos de Volhard e o iodometrico, respectivamente. (Baccan, 2001). O metodo de Volhard consiste na indicação quantitativa de Ag +, através da reação do Fe 3+, presente no Fe(NH 4 )(SO 4 ) 2.12H 2 O, com o SCN, formando o [FeSCN] 2+. Isso acontece, após todo o íon Ag + reagir com o SCN, formando, inicialmente, o AgSCN(s), para que depois ocorra a formação do complexo, que só é possível, na presença do ácido nítrico que funciona no retardo da formação do complexo [FeSCN] 2+, uma vez que ele evita a hidrolise do Fe 3+ no sal de sulfato férrico amoniacal. O método iodometrico consiste na determinação quantitativa do Cu 2+ em solução, através do iodo, pela titulação da solução contendo o íon cobre, no caso o sulfato de cobre pentahidratado (CuSO 4.5H 2 O) com o iodeto de potassio (KI) em meio levemente ácido, tendo como titulante o tiossulfato de sódio (Na 2 S 2 O 3 ) que deve ser acrescentado ao analito (titulado) até se obter o ponto de viragem. A junção de dois materiais na confecção do filtro alternativo se mostrou satisfatório, analisada a eficiente remoção da vermiculita somada ao carvão, com a intercalação de três compartimentos contendo vermiculita bruta sem granulometria, com granulometria e carvão ativado granulado respectivamente. A ordem também foi estudada, pois conhecendo a capacidade da vermiculita em trocar íons que torna a água pesada (no caso íon magnésio) o carvão no último nível serve primordialmente para remover o íon trocado pela vermiculita deixando a água antes residual melhor tratada. Observe a figura 2: Vermiculita Bruta (Sem granulometria) Vermiculita Triturada (Classificada em 200 mesh) Vermiculita Bruta (Sem granulometria) Figura 2 Esquema de construção do filtro alternativo com vermiculita e carvão ativado.. 3. RESULTADOS E DISCURSÕES Os resultados obtidos e estudados foram bastante satisfatórios e condizentes com as literaturas anteriores, verificando uma diferença expressiva entre a remoção da

4 vermiculita e do carvão ativado, na qual a vermiculita apresentou melhores resultados, cerca de 30%, mais eficiente, que o carvão para ambos os metais trabalhados. A vermiculita bruta sem granulometria, apenas lavada com água destilada, mostrou uma grande evolução em sua capacidade de troca catiônica aproximando-se dos resultados da com granulometria. Essa união, dos materiais, também gerou resultados promissores alcançando até 80% de remoção, nos testes realizados com os metais, somando-se os valores obtidos individualmente. Os resultados tanto para o cobre quanto para a prata, revelaram ótimo empenho na retirada desses íons, observando-se relação direta entre a concentração do metal e a remoção, além dos ótimos níveis obtidos em apenas duas horas de analise. A construção do filtro de maneira alternativa satisfez as expectativas, de forma que é a formulação prática do conhecimento desenvolvido. 4. CONCLUSÃO Os resultados satisfatórios da junção dos dois materiais: vermiculita e carvão ativado, após varias análises, mostram a viabilidade na construção desse modelo de filtros voltados à finalidade de remover metais em água residual, visto a alta remoção do material contaminante, em pouco tempo e a vantagem ambiental de poder reutilizar tanto a vermiculita como o carvão ativado. 5. REFERÊNCIAS AGUIAR. M. R. M. P.; NOVAES, A. C. Remoção de metais pesados de efluentes industriais por aluminossilicatos. Química Nova. v.25, n.6b, São Paulo, ALVES, A. C. M. Avaliação do tratamento de efluentes líquidos contendo cobre e chumbo por adsorção em carvão ativado. Dissertação de mestrado. Universidade Federal de Alagoas, Maceió, BACCAN, Nivaldo; ANDRADE, João Carlos de. Química Analítica Quantitativa Elementar. São Paulo: Edgard Blücher, BRASIL. Resolução CONAMA n 20, de 18 de junho de D.O.U.: Diário Oficial da União, CHEN, J.P. & WU, S. Simultaneous adsorption of copper ions and humic acid onto an activated carbon. Journal of Colloid and Interface Science, v.280, n.2, p , 2004 FRANÇA, S. C. A.; ARRUDA, G. M. Utilização de vermiculita como adsorvente de metais pesados. In: VIII Jornadas Argetinas de tratamiento de minerales, 2006, Rio de Janeiro. Anais.San Juani: EFU, 2006, p GOMES, C. F. Argilas: o que são e para que servem. p.28. Portugal: Fundação Calouste Gulbenkian, 1986.

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