Remoção de íons prata e cobre por bioadsorção em resíduo da extração sólido-líquido de alginato de alga marinha

Autor(es)

Geovani Rocha de Freitas

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2018-06-18

Membros da banca

Meuris Gurgel Carlos da Silva; Marcelino Luiz Gimenes; Liliane Maria Ferrareso Lona

• Orientador: Melissa Gurgel Adeodato Vieira; Meuris Gurgel Carlos da Silva

Resumo

O cobre e a prata são dois metais tóxicos encontrados geralmente em efluentes de indústrias de minério e de galvanoplastia. Por causarem vários efeitos negativos, órgãos ambientais têm elaborado legislações rigorosas que limitam a concentração desses dois metais em efluentes antes de serem despejados em corpos hídricos receptores. Nesse aspecto, a bioadsorção surge como alternativa de baixo custo e de alta eficiência no tratamento de águas residuais contaminadas por metais tóxicos em baixas concentrações, mas ainda acima do valor estabelecido pelas legislações ambientais. A utilização de bioadsorventes de baixo ou nenhum valor comercial, como rejeitos industriais, é essencial para que a bioadsorção seja economicamente atrativa. No processo de extração sólido-líquido de alginato de algas marinhas um resíduo é produzido, mas que ainda mantém propriedades que possibilitam a captura de metais tóxicos. Assim, este trabalho visa avaliar a aplicabilidade do resíduo deste processo obtido a partir da alga marrom Sargassum filipendula como bioadsorvente na remoção de íons de cobre e de prata em soluções aquosas diluídas. O estudo da bioadsorção em condição monocomposto desses dois metais foi desenvolvido em sistemas em batelada e em coluna de leito fixo. O rendimento da obtenção do alginato e do resíduo foi de 25% e 46%, respectivamente. Após extração do alginato, o bioadsorvente passou por pré-tratamento utilizando ácido nítrico, nessa etapa ocorreu uma perda de massa próxima de 20%. Experimentos cinéticos mostraram que houve uma pequena redução na capacidade de bioadsorção de cobre após a acidificação, enquanto para a prata, a capacidade de bioadsorção aumentou. Foi necessário um tempo médio de 60 e 300 minutos para a bioadsorção de cobre e de prata atingir o equilíbrio, respectivamente. Modelos cinéticos indicaram que a bioadsorção pode ser descrita por uma cinética de pseudossegunda ordem e que a resistência em filme externo é a resistência dominante no processo. Experimentos de isotermas utilizando o bioadsorvente acidificado resultaram em uma maior capacidade de bioadsorção do cobre (3,580 mmol.g-1) na maior temperatura de estudo (40 ºC), enquanto para prata, essa capacidade foi maior na temperatura de 20 ºC (2,916 mmol.g-1). O modelo D-R foi o mais preditivo dentre os modelos de isoterma utilizados. Análise termodinâmica do processo indicou que a bioadsorção de cobre apresentou uma variação de entalpia (22,91 kJ.mol-1) e entropia (114,98 J.mol-1.K-1) positivas, sugerindo natureza endotérmica com mecanismos dissociativos, enquanto na bioadsorção de prata, a variação de entalpia (-21,35 kJ.mol-1) e de entropia (-48,94 J.mol-1.K-1) foram negativas, sugerindo natureza exotérmica com mecanismos associativos. Experimentos de avaliação da troca iônica mostraram que os íons sódio e cálcio são os íons de metais leves mais liberados na bioadsorção de cobre e prata. Experimentos de leito fixo na menor vazão (0,5 mL.min-1) e na menor concentração inicial (1,0 mmol.L-1) resultaram em uma maior porcentagem de remoção tanto do cobre como da prata. O modelo de Yan et al. (2001) foi o mais preditivo dentre os de curva de ruptura utilizados. Espectros de FTIR indicaram que os principais grupos envolvidos no processo de remoção de cobre foram carboxílicos e alcoólicos, enquanto na remoção de prata, os grupos carboxílicos, alcoólicos e aminos foram os principais responsáveis pela bioadsorção desse metal. Micrografias do MEV mostraram que a superfície do bioadsorvente se tornou menos rugosa após acidificação. A porosidade do bioadsorvente diminuiu de 40,16% para 37,07% e 39,93% após bioadsorção de cobre e prata, respectivamente, indicando que uma maior quantidade de íons cobre preencheram os poros vazios do bioadsorvente acidificado (AU)

• Processo FAPESP: 16/06173-2 - Remoção de íons prata e cobre por bioadsorção em resíduo da extração de alginato de alga marinha
• Beneficiário: Geovani Rocha de Freitas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado