ZEÓLITA NATURAL E ATIVADA PARA REMOÇÃO DE SAIS EM ÁGUAS DO AQUÍFERO GUARANI NO SUL DO BRASIL

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1 ZEÓLITA NATURAL E ATIVADA PARA REMOÇÃO DE SAIS EM ÁGUAS DO AQUÍFERO GUARANI NO SUL DO BRASIL J. Seraglio 1 ; W. D. Arenhardt ; J. Vladimir de Oliveira;, J. Dal Magro 1, 1- Área de Ciências e Exatas e Ambientais Universidade Comunitária da Região de Chapecó - Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais - Universidade Comunitária da Região de Chapecó, Av. Senador Attílio Fontana, 91-E CEP: 99- Chapecó - SC Brasil Telefone: (9) 331- Fax: (9) jacir@unochapeco.edu.br RESUMO: O crescimento acelerado das atividades econômicas e industriais normalmente tem reflexos sociais e ambientais. A perda de qualidade dos recursos hídricos, principalmente superficiais, dificulta cada vez mais a obtenção de água potável para o abastecimento público. Uma alternativa é a utilização de águas subterrâneas, como do Aquífero Guarani (AG) que está localizado na região centro-leste da América do Sul. Porém, verifica-se que a água possui alta concentração de sais e dificulta a utilização para abastecimento público. A proposta deste projeto é a remoção de sais da água proveniente do AG utilizando zeólita tipo clinoptilolita como adsorvente. Para isso foram realizados testes de adsorção com zeólitas naturais e ativadas com H SO. Os resultados encontrados demonstraram que a clinoptilolita apresentou remoção na forma natural e ativada, sendo esta última a mais eficiente. Portanto, pode ser aplicada para tratamento de água através dos processos de adsorção. PALAVRAS-CHAVE: Aquífero Guarani; Zeólita; Adsorção; Água potável. ABSTRACT: The accelerated growth of economic and industrial activities usually has social and environmental consequences. The loss of quality of water resources, mainly superficial, makes it increasingly difficult to obtain potable water for public supply. An alternative is the use of groundwater, such as the Guarani Aquifer (AG) which is located in the center-east region of South America. However, it is verified that water has a high concentration of salts and makes difficult to use for public supply. The aim of this project is the removal of salts of the water from the AG using zeolite type clinoptilolite as adsorbent. The adsorption tests were performed with natural zeolites and activated with H SO. The results showed that both natural and activated clinoptilolite removed salts from the water, the latter being more efficient. Therefore, it can be applied for water treatment through adsorption processes. KEYWORDS: Guanani Aquifer; Zeolite; Adsorption; Potable water. 1. INTRODUÇÃO No Brasil devido ao intenso crescimento populacional e o desenvolvimento tecnológico, ocorre constantemente a perda de qualidade dos recursos hídricos, principalmente superficiais, dificultando cada vez mais a obtenção de água potável para o abastecimento público (ZANATTA, ANDRADE, COITINHO, ). O país possui grande volume de água superficial, porém, essa água muitas vezes está poluída ou mal distribuída no território, o que resulta em situações de escassez em algumas regiões do país (PAZ, TEODORO, MENDONÇA, ). Em algumas áreas têm água em abundância, outras tem crises de seca endêmicas. Visto essa situação se faz necessário que além de praticar o uso conservador, outras fontes de água também devem ser viabilizadas para enfrentar essas situações de seca, sendo alternativa a

2 utilização de águas subterrâneas, principalmente do Aquífero Guarani (MACHADO, ). O Sistema Aquífero Guarani (SAG) está localizado na região centro-leste da América do Sul (MACHADO, ). É um corpo hídrico subterrâneo e transfronteiriço que abrange parte dos territórios da Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai. Possui um volume acumulado de aproximadamente 37. km³ e área estimada de 1.7. Km² (MMA, 1). Observando o sistema do aquífero guarani no estado de Santa Catarina, podemos inferir que é menos vulnerável a contaminações pelo fato de ser recoberto pelas rochas de formação serra geral. Porém, verifica-se em muitos poços perfurados que a água possui alta concentração de sais o que dificulta a utilização para abastecimento público. De acordo com a classificação das águas pelos diagramas de Piper, em geral, as águas deste aquífero são bicarbonatas cálcicas ou magnesianas, sulfatadas ou cloretadas sódicas, (ZANATTA, ANDRADE, COITINHO, ). Algumas substâncias em concentrações baixas são essenciais para o metabolismo dos seres vivos, porém, se absorvidos em concentrações maiores, podem causar efeitos nocivos à saúde, principalmente ao longo do tempo pelo seu efeito cumulativo (PAREY, 1999). Portanto, para viabilizar a utilização da água proveniente do Aquífero Guarani para abastecimento público, esta deve passar por tratamentos específicos para a remoção de sais. Na intenção de remover íons de sais da água muitas vezes se emprega o processo convencional de tratamento, baseado na precipitação química e coagulação, porém esse processo para remoção das substâncias citadas não é simples e não garante remoção nos percentuais desejados (CHENG et al., 199). Além disso, pode ser citado como desvantagens dos tratamentos convencionais, a coagulação, a qual pode se tornar uma fonte secundária de contaminação, além da energia e produtos químicos utilizados, custo de disposição final do lodo, dificuldade e custo de operação (CARMONA et al., ). Então, deve-se buscar o desenvolvimento e aplicação de novas tecnologias como materiais adsorventes para tratamento de água de abastecimento público. Uma das alternativas de materiais adsorventes é a zeólita alumino silicato do tipo clinoptilolita, com potencial de remoção de sais, que é comercializada no mercado brasileiro com o nome de WATERCEL ZZ (CELTA Brasil, 1).. MATERIAIS E MÉTODOS Será realizada a caracterização das águas subterrâneas do Aquífero Guarani, no Estado de Santa Catarina considerando análises que apresentem concentração dos sais, metais, ph, alcalinidade, de acordo com o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA/AWWA/WEF, 199). Então após os sais com elevados teores identificados (cloreto e sulfato) serão objeto de pesquisa para adsorção com utilização de zeólita clinoptilolita na sua forma natural e ativada. A ativação será realizada com solução de ácido sulfúrico (H SO ), em contato com a clinoptilolita, em frascos de Erlenmeyer com agitação. Sendo colocado g de adsorvente e agitado a rpm com, L de solução do ativador, durante horas. O material obtido será filtrado e o adsorvente é lavado com L de água deionizada e seco em estufa a ºC por horas. Desta forma obtém-se material carregado positivamente com sulfato (SO ) e espera-se melhora na adsorção dos íons negativos pelas ligações eletrônicas. Então serão realizados os testes de cinética e isoterma, utilizando zeólita natural e ativada para adsorção dos elementos sulfato e cloreto, com amostras sintéticas na concentração de 1 mg/l, e assim avaliar a remoção. Na obtenção das curvas cinéticas será utilizado 1, g de zeólita em 3 ml de

3 solução preparadas na concentração de 1 mg.l-¹ em água ultrapura, para cada um dos sais em separado. Os testes serão em batelada com erlenmeyers, na temperatura de ºC e agitadas a 1 rpm, sendo necessário então o preparo de 1 soluções, visto que para cada tempo será uma solução, de forma que não haja alteração na concentração inicial. Então para cada tempo pré-determinado (,, 1, 3,,, 9, 1, 1, 1, 3, 3,, min). A isoterma de adsorção será obtida através de ensaios em batelada para cada sal separadamente, onde diferentes quantidades (,;,3;,;,;,;,7;,;,9; 1,; 1,1; 1,; 1,3; 1,; 1,; 1,; 1,7; 1,; 1,9 e g) foram avaliadas, com solução de 3 ml e concentração de adsorbato de 1 mg.l-¹, colocadas em erlenmeyer de ml e agitados a 1 rpm na temperatura de ºC, até se obter o equilíbrio. Tanto para os testes das cinéticas como os das isotermas foi coletado ml de cada amostra, para análise de espectrofotometria através de kit da merk para sulfato e cloreto. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Foram realizados os testes em laboratório de cinética com o objetivo de identificar o tempo de saturação do adsorvente conforme a metodologia descrita no item e obteve-se as Figura 1,, 3 e : Figura 1. Análise de adsorção de cloretos Figura. Análise de adsorção de cloretos Ao comparar as Figuras 1 e, observa-se que ambas obtiveram diminuição da concentração de cloreto na amostra, porém a zeólita ativada apresentou uma maior remoção no intervalo de tempo avaliado e alcançou a saturação em 1 minutos, enquanto a zeólita natural saturou em minutos. Também, pode-se observar que a zeólita ativada conseguiu absorver uma maior quantidade de sais, alcançando uma concentração máxima na amostra de 3, mg/l, sendo que a zeólita natural ficou em,9 mg/l Figura 3: Análise de adsorção de sulfatos 1 1 3

4 Concetração (mg/l) Figura. Análise de adsorção de sulfatos Ao comparar as Figuras 3 e, analisa-se que ambas seguiram a mesma linha de tendência, apresentando redução na concentração de sulfato da amostra, a zeólita natural e ativada apresentaram remoções variando de 1 mg/l de concentração inicial para, mg/l e, mg/l, respectivamente. O tempo de remoção e saturação para as curvas do sulfato foram similares. A fim de avaliar se a remoção é favorável avaliou-se também as isotermas, conforme o item, obtendo os resultados expostos na figura,, 7 e : 1 Figura. Isoterma de adsorção de cloretos 1,3,,9 1, 1, 1,,1,3,,9 1, 1, 1,,1 Figura. Isoterma de adsorção de cloretos O formato das curvas nas figuras e evidenciam que a adsorção é favorável. Podemos observar que para zeólita natural a curva foi menos favorável que para a ativada. Sendo que na zeólita ativada a concentração seguiu melhor linha de tendência, havendo remoção até 3,7 mg/l com 1, g de adsorvente. 1 Figura 7. Isoterma de adsorção de sulfato 1,3,,9 1, 1, 1,,1 Figura. Isoterma de adsorção de sulfato Já nas isotermas de adsorção de sulfato, podemos verificar que utilizando a zeólita ativada obteve-se uma maior adsorção que a zeólita natural, mesmo com maior quantidade de zeólita, visto que a concentração de sulfato para, g de clinoptilolita natural foi de, mg/l, e ativada de, mg/l. Além de ser evidenciado pelas curvas que a relação entre o adsorvente e o sal é mais favorável para a zeólita ativada que para natural, pois na primeira porção de 1, g, obteve-se a concentração de 7,9 e,3 mg/l para a clinoptilolita natural e ativada, respectivamente.. CONCLUSÕES,3,,9 1, 1, 1,,1 A partir dos resultados pode-se observar que a zeólita apresentou remoção na forma natural e ativada. Sendo que, a ativada foi mais eficiente na redução da

5 concentração de ambos os sais. Para as curvas de cinética, a zeólita natural obteve um percentual de remoção de,7% para sulfato e 9,33% para cloreto, e a zeólita ativada alcançou eficiência de 9,3% para sulfatos e 7,7% para cloretos. Portanto a zeólita ativada tem maior eficiência e pode ser aplicada para tratamento de água através dos processos de adsorção.. REFERÊNCIAS AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA); AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA); WATER ENVIRONMENTAL FEDERATION (WEF). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19 ed. Washington, APHA/AWWA/WEF, 199. Brasileira Engenharia Agrícola Ambiental, -73,. PAREY, V. P. Relevância de Parâmetros de Qualidade das Águas Aplicados à Águas Correntes. Fundação Nacional do Meio Ambiente FATMA, Florianópolis, p. 13-, ZANATTA L. C.; ANDRADE C. A. V.; COITINHO J. B. L. Qualidade das águas subterrâneas do Aquífero Guarani para abastecimento público no estado de Santa Catarina XV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas,. CARMONA M. E. R.; SILVA M. A. P; LEITE S. G. F. Biosorption of chromium using Factorial Experimental Design, Process Biochemistry, pg ,. CELTA Brasil. Ficha Técnica: WATERCELL ZZ. Disponível em: < tecnica%zz.pdf>. Acesso em: nov. 1. CHANG Y.; BENJAMIN M. M., Iron Oxide Coated Media for NOM Sorption and Particulate Filtration, Journal American Water Works Association, v 9, nº, MACHADO J.L.F. A verdadeira face do Aquífero Guarani: mitos e fatos. Águas Subterrâneas, p. 1-,. MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE MMA. Aquífero Guarani: Gestão do Sistema Aquífero Guarani. Disponível em: < Acesso em: nov. 1. PAZ V. P. S.; TEODORO R.E.F.; MENDONÇA F.C. Recursos hídricos, agricultura irrigada e meio ambiente, Versão