UTILIZAÇÃO DA LAMA VERMELHA PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES TÊXTEIS COM ELEVADA CARGA DE CORANTE REATIVO

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1 UTILIZAÇÃO DA LAMA VERMELHA PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES TÊXTEIS COM ELEVADA CARGA DE CORANTE REATIVO Carolina Petrisin Costa de Jesus 1 ; Rodrigo Custódio Urban 1 1 UNESP Campus Sorocaba. Av. Três de março, Sorocaba /SP. CEP: carolpcj@terra.com.br Resumo A indústria têxtil destaca-se como um segmento industrial dos mais tradicionais e, ao mesmo tempo, como uma atividade de elevado potencial poluidor, caracterizando-se por gerar efluentes, principalmente corantes utilizados na etapa de tingimento, que levam à alteração da qualidade das águas e ocasionam efeitos danosos à fauna e à saúde humana. Em vista disso, o presente trabalho teve como objetivo utilizar a lama vermelha, um resíduo gerado em larga escala na produção de alumínio, como meio adsorvedor do corante Reativo Azul 19. A lama vermelha foi submetida à tratamento térmico à 500ºC e tratamento químico com HCl (20%), em seguida procedeu-se com a adsorção em meio ácido (ph 4,0 ±0,1). Utilizando-se o modelo das isotermas de Langmuir e Freundlich foi possível determinar a capacidade de adsorção da lama vermelha, obtendo-se o valor médio de 154,5 mg/g. Pode-se concluir que o meio e as condições utilizadas no processo de adsorção foram adequados e favoráveis à remoção do corante em solução aquosa, e que a lama vermelha quando ativada por tratamento térmico apresenta-se como um adsorvedor alternativo e de baixo custo. Palavras-chave: Adsorção; Corante reativo; Isoterma de Langmuir; Isoterma de Freundlich; Lama vermelha. Introdução A indústria têxtil é responsável pela geração de efluentes que, normalmente, apresentam um nível indesejável de coloração devido, principalmente, à etapa de tingimento. Do ponto de vista ambiental, a remoção dos corantes dos efluentes é um dos maiores problemas enfrentados pelo setor têxtil. Esses resíduos apresentam grande potencial de poluição dos mananciais, devido às suas características químicas que lhe conferem grande estabilidade biológica (DELLAMATRICE,P.M., 2005). A contaminação de rios e lagos com estes compostos provoca, além da poluição visual, sérios danos à fauna e flora desses locais, pois devido às suas intensas colorações, restringem a passagem de radiação solar, diminuindo a atividade fotossintética natural, provocando alterações na biota aquática e causando toxicidade aguda e crônica destes ecossistemas (DALLAGO,R.M., 2005). Os corantes reativos constituem uma classe de corantes que vêm sendo utilizados em escala crescente pelas indústrias têxteis devido à sua reatividade com as fibras e estabilidade da cor (KIMURA,I.Y., 1999). Entretanto, devido à complexa estrutura molecular, apresentam elevado grau de dificuldade para degradação por sistemas de tratamento convencionais (normalmente lodo ativado) (DALLAGO,R.M., 2005). Várias técnicas têm sido desenvolvidas visando o

2 tratamento desses resíduos e, dentre elas, o processo de adsorção vem se destacando nesse cenário e encontrando maior aplicação industrial. Em vista disso há um crescente interesse pela busca de materiais alternativos e de baixo custo que possam vir a ser utilizados para remoção de corantes em efluentes têxteis (DALLAGO,R.M., 2005). Dentre esses materiais com grande potencial adsorvedor encontra-se a lama vermelha, um resíduo gerado em grande escala no processo de fabricação de alumínio. Este resíduo, quando adequadamente tratado (térmica ou quimicamente) apresenta propriedades de adsorção promissoras, viabilizando sua aplicação no tratamento de efluentes líquidos e gasosos (WANG.S.,2008). Em vista disso, a proposta deste projeto é ativar, por tratamento térmico, a lama vermelha gerada na região de Sorocaba (SP) e avaliar o seu comportamento como meio adsorvedor de corantes têxteis, verificando-se como as diferentes formas de ativação da lama vermelha influenciam na propriedade de adsorção das mesmas. Metodologia Ativação da lama vermelha A lama vermelha utilizada como adsorvente foi seca em estufa à 100ºC por cerca de 12 horas, para a remoção de água. Em seguida, foram separadas 3 porções de amostras, LV1 (que não passou por nenhum tratamento posterior) e LV2 que foi ativada por tratamento térmico, utilizando-se mufla à temperaturas de 500ºC e LV3 que foi ativada quimicamente através de agitação contínua de 10g de lama vermelha em 20 ml de solução de HCL (20%) por 20 minutos e posterior filtração. Determinação do ph da lama vermelha Aferiu-se o ph da água deionizada para 7,0 (± 0,1), utilizando-se HCl (1N) e/ou NaOH (1N). Em um erlenmeyer de 125 ml foi colocada 10g (± 0,001g) de LV1, LV2, LV3 e adicionou-se 25 ml de água destilada com ph aferido. O sistema foi agitado por 1 minuto e deixado em repouso por 60 minutos. Fez-se a leitura do ph em phmetro de bancada (Qualxtron mod. 8010) previamente calibrado. Isotermas de adsorção Para a construção das isotermas de adsorção adicionou-se 0,2 g (± 0,001g) das amostras de lama vermelha em erlenmeyers de 125 ml e verteu-se 50 ml de solução de corante Reactive Blue 19 (RB 19) nas concentrações 100, 500, 1000, 2000, 3000 e 5000 mg/l em cada frasco. O experimento foi realizado em triplicata para garantir a confiabilidade dos dados e o ph inicial do sistema foi ajustado para 4,0 (± 0,1), selecionado devido a estudos preliminares e consultas bibliográficas, através da adição de HCl (1N) e/ou NaOH (1N). Deixou-se o sistema sob agitação contínua, em mesa agitadora, à 250 rpm por 5 horas. Após completar o tempo de equilíbrio, retirou-se alíquotas do sobrenadante e centrifugou-se a suspensão à 3500 rpm por 5 minutos. As concentrações finais de RB 19 foram determinadas por espectrofotometria na região do UV-visível (utilizando-se espectrofotômetro Hach mod. DR 2800), através de medidas de absorbância no comprimento de onda de máxima absorbância desse corante (590 ƞm). As isotermas foram linearizadas segundo os modelos de Langmuir e Freundlich.

3 Resultados e discussão ph As medidas de ph da lama vermelha em estudo são mostradas na tabela 1, e comprovam a alcalinidade desse resíduo, característica adquirida devido à adição de NaOH no processo Bayer de produção do alumínio. Tabela 1: Valores de ph para LV1, LV2 e LV3 em água deionizada. Isotermas de adsorção Na Figura 1, observa-se as isotermas de adsorção para o corante RB 19 em lama vermelha sem tratamento térmico (LV1) e calcinada à 500ºC (LV2) e tratada com ácido (LV3). É possível também verificar, visualmente, a elevada eficiência do processo de adsorção antes e após o processo de adsorção (figura 2). Figura 1 Isotermas de adsorção de LV1, LV2 e LV3 Figura 2: RB 19 (500 mg/l) antes e após adsorção Pela forma das curvas das isotermas pode-se dizer que a lama vermelha foi um adsorvedor bastante favorável à adsorção do corante RB 19 em LV1 e LV2 e que, nessas condições, o patamar de equilíbrio foi atingido. A adsorção de RB19 em LV3, no entanto, mostrou-se bastante desfavorável em ph 4,0 (±0,1). As formas linearizadas das isotermas, segundo os modelos de Langmuir e Freundlich, podem ser observadas na Figura 3 e 4, e os parâmetros calculados estão demonstrados na Tabela 2.

4 Figura 3 Linearização de Langmuir Figura 4 Linearização de Freundlich Tabela 2: Parâmetros do modelo de isoterma de adsorção de Langmuir e Freundlich para adsorção de RB 19 em LV1, LV2 e LV3, com ph inicial do sistema ajustado para 4,0 (± 0,1). Observa-se que o tratamento ácido não foi adequado, interferindo de maneira negativa no processo de adsorção. Entretanto, o grau de linearidade (n) obtido na linearização de Freundlich demonstra que o adsorvente utilizado e o corante RB 19 apresentam uma boa afinidade no processo de adsorção para LV1 e LV2. No geral, pode-se dizer que a massa de soluto adsorvido requerido para saturar completamente a monocamada de adsorvente (q m ) em LV1 e LV2 é semelhante, ou seja, o tratamento térmico não foi fator preponderante no processo de adsorção. Além disso, o valor médio obtido (cerca de 150 mg/g) é bastante satisfatório. Conclusões Com a realização do trabalho, é possível afirmar que o tratamento térmico da lama vermelha não constitui fator de ativação desse resíduo e, portanto, não auxilia no processo de adsorção. Observou-se, no entanto, que o ajuste do ph inicial da solução para 4,0 (± 0,1) pela adição de HCL (1N) faz com que a capacidade de adsorção da lama vermelha seja bastante elevada e atinja um valor médio de aproximadamente 150 mg de corante RB 19 por grama de lama vermelha. Dessa forma, conclui-se que a lama vermelha é um resíduo passível de ser utilizado como adsorvedor alternativo e de baixo custo para remoção de cor de efluentes têxteis contendo o corante reativo azul 19, desde que sejam ajustadas as condições do meio, de forma a maximizar sua capacidade de adsorção.

5 Referências DALLAGO,R.M.; SMANIOTTO, A. Resíduos sólidos de curtumes como adsorventes para a remoção de corantes em meio aquoso. Química. Nova, São Paulo, vol. 28, n. 3, pp , DELLAMATRICE,P.M. Biodegradação e toxicidade de corantes têxteis e efluentes da Estação de Tratamento de Águas Residuárias de Americana, SP p. Dissertação (Doutorado em Ecologia de Agrossistemas). Universidade de São Paulo, Piracicaba, KIMURA,I.Y., GONÇALVES, A.C.J.,STOLBERG,J., LARANJEIRA, M.C.M., VANFREDO, T.F. Efeito do ph e do tempo de contato na adsorção de corantes reativos por microesferas de quitosana. Polímeros, São Carlos, v. 9, n WANG, S., ANG, H.M., TADÉ, M.O. Novel applications of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes. Chemosphere, 72, p , World Aluminium, 2009.

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