Preparação e caracterização de adsorventes para a remoção de surfactantes aniônicos em águas residuárias

Abstract

A preparação de adsorventes economicamente viáveis a partir de precursores oriundos de resíduos de processos industriais tem sido avaliada em diversas pesquisas, no intuito de otimizar o processo de adsorção, o qual é considerado um método promissor devido elevada eficiência para remoção de contaminantes em águas de abastecimento e efluentes. Do ponto de vista ambiental, o uso de resíduos industriais para produção de adsorventes aplicados no tratamento de efluente pode apontar para o conceito de resíduo zero e aumentar a sustentabilidade da indústria química. No presente trabalho, os resíduos da avicultura foram utilizados como precursores para produção de carvões ativados quimicamente com ácido fosfórico, analisando-se a influência dos parâmetros de processo de produção de carvão ativado (temperatura de carbonização, concentração de ácido fosfórico e tempo de ativação) na qualidade do carvão ativado. Os materiais foram caracterizados através da determinação da área superficial BET, microscopia de varredura eletrônica (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). As condições de ativação de 1 hora a 600 ºC, utilizando-se a razão mássica H3PO4:H2O igual 1:1 resultaram em carvões com área superficial BET de 664 m2.g-1, volume de mesoporos de 0,868 cm3.g-1 e número de iodo igual a 478 mgI2.g-1. Os carvões ativados nesta condição foram utilizados para a remoção de surfactantes aniônicos em efluentes líquidos agroindustriais. A cinética de adsorção foi determinada experimentalmente e os modelos comparados aos modelos matemáticos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem e difusão intrapartícula foram ajustados aos dados experimentais, sendo que o modelo de pseudossegunda ordem descreveu mais adequadamente a cinética de adsorção, com k2 = 0,019 g.mg-1.min-1 e qe = 0,575 mg.g-1. A capacidade de adsorção de surfactantes aniônicos no equilíbrio obedeceu o modelo de adsorção de Freundlich com KF = 0,519 ((mg.g-1).(L.mg-1)1/n), sendo definida como uma adsorção favorável.

The preparation of adsorbents economically feasible from precursors derived of industrial processes waste, has been evaluated in several researches in order to optimize the adsorption process, which is considered a promising method due to high-efficiency to removal of contaminants in water supply and wastewater. From an environmental viewpoint, the use of industrial wastes for the production of adsorbents used in the treatment of wastewater can point to the concept of waste zero and increase the sustainability of the chemical industry. In this study, the poultry waste were used as precursors for the production of chemically activated carbons with phosphoric acid, analyzing the influence of process parameters for production of activated carbon (carbonization temperature, concentration of phosphoric acid and activation time) in the quality of activated carbon. The material was characterized by determination of BET surface area, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The conditions of activation for 1 hour at 600 ºC, using a weight ratio H3PO4:H2O equal 1:1 resulted in carbons with BET surface area of 664 m2.g-1, mesoporous volume of 0.868 cm3.g-1 and iodine number equal to 478 mgI2.g-1. The carbons activated in these conditions were used to removal anionic surfactants in poultry wastewater. The adsorption kinetic was determined for experimental data and the mathematical models of pseudo first order, pseudo second order and intraparticle diffusion were adjusted to these experimental data and the pseudo second order model described better the adsorption kinetic, with k2 = 0,019 g.mg-1.min-1 and qe = 0,575 mg.g-1. The adsorption capacity of anionic surfactants at the equilibrium obey the Freundlich model of adsorption with KF = 0,519 ((mg.g-1).(L.mg-1)1/n), being defined as a favorable adsorption.