Adsorção competitiva de íons prata e cobre em argila bentonítica

Autor(es)

Emanuelle Dantas de Freitas

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2016-12-02

Membros da banca

Melissa Gurgel Adeodato Vieira; Edson Antonio da Silva; Maria Regina Wolf Maciel

• Orientador: Melissa Gurgel Adeodato Vieira; Ambrósio Florêncio de Almeida Neto

Resumo

A remoção e recuperação de metais tóxicos de efluentes aquosos têm atraído a atenção de pesquisadores, sendo o processo de adsorção uma das alternativas, com necessidade de avaliação de novos adsorventes. Nesse estudo, investigou-se a adsorção binária de íons prata e cobre sobre argila bentonítica Verde-lodo. Para tanto, realizou-se estudo cinético em pressão e temperatura ambiente, com diferentes concentrações (mmol/L) e frações molares dos metais, em solução. Os ajustes dos modelos cinéticos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem, difusão intrapartícula, Boyd e transferência de massa em filme externo foram efetuados, obtendo-se maior capacidade de adsorção do cobre, quando em presença da prata. Elevadas concentrações totais demonstraram interferência na adsorção, com aumento da competição pelos sítios ativos. O estudo de equilíbrio foi realizado por meio de isotermas de adsorção que confirmaram a melhor adsorção do cobre na presença da prata, porém com diferentes comportamentos. O cobre apresentou tendência em adsorver mais em maiores temperaturas, enquanto a prata foi favorecida em temperaturas mais baixas. As máximas capacidades de adsorção obtidas experimentalmente ocorreram a 60 ºC para o cobre (0,110 mmol/g) e a 20 ºC para a prata (0,090 mmol/g). Os dados experimentais foram ajustados pelos modelos binários de Langmuir competitivo, competitivo modificado e não competitivo e Langmuir-Freundlich, com este último apresentando o melhor ajuste. Também foram realizados ensaios em sistema dinâmico de leito fixo, avaliando-se a influência da vazão sobre os parâmetros de eficiência ZTM e %Rem, com os melhores resultados para vazão de 3 mL/min. Com essa vazão, avaliaram-se os efeitos da variação das concentrações iniciais e frações molares, obtendo-se os melhores resultados para soluções mais concentradas (concentração total de 2 mmol/L), bem como indicação da maior seletividade da argila Verde-lodo pelo cobre. As máximas remoções obtidas em leito, considerando-se os dois metais simultaneamente, foram de 47% de prata e 48% de cobre. O fenômeno de overshoot foi observado para a prata em certos ensaios, indicando que os íons de cobre podem substituir íons de prata previamente adsorvidos, dependendo das condições experimentais. Ciclos de adsorção/dessorção foram realizados empregando HNO3 como eluente, o qual se mostrou eficiente nesse sentido. Foram obtidas remoções de 89,18% de prata e 76,10% de cobre na primeira dessorção e de 67,65% de cobre na segunda dessorção. O segundo ciclo de adsorção apresentou um overshoot da prata. Para avaliar o comportamento da argila diante da adsorção, o adsorvente foi caracterizado pós processo adsortivo e comparado à argila calcinada natural. As técnicas empregadas envolveram a difração de raio X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), porosimetria de mercúrio, picnometria a gás Helio, fisissorção de nitrogênio, termogravimetria (TG), análise térmica diferencial (DTA), espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e determinação da carga superficial (pHzpc). Foi verificada ausência de mudanças bruscas nas características estruturais da argila Verde-lodo antes e após a adsorção. A argila após os ciclos de regeneração também foi caracterizada pelas técnicas de DRX, MEV, FT-IR e TG/DTA, indicando que o HNO3 afetou sua morfologia, porém não alterou sua estrutura cristalina, grupos funcionais e estabilidade térmica (AU)

• Processo FAPESP: 13/25212-0 - Adsorção competitiva de íons prata e cobre em argila bentonítica
• Beneficiário: Emanuelle Dantas de Freitas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado