[pt] Dentre os contaminantes químicos liberados nos corpos de água, chumbo e
cádmio são extremamente prejudiciais para os seres vivos. As sustâncias húmicas,
devido à sua estrutura molecular complexa, que compreende grupos carboxílicos,
fenólicos e éter, são adsorventes eficazes para poluentes orgânicos e metais. Neste
contexto, o principal objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial do ácido
húmico (AH) como adsorvente para chumbo e cádmio em meio aquoso e determinar
os parâmetros cinéticos e termodinâmicos do processo. AH foi extraído de uma
amostra de carvão, coletada na área de mineração do Estado de Santa Catarina,
previamente oxidada com HNO3 concentrado em condições de refluxo, conforme a
metodologia recomendada pela IHSS. O AH obtido foi caraterizado por técnicas de
análise elementar, FTRI, análise termogravimétrica e MEV. Os resultados da
caracterização foram similares aos relatados na literatura. Foram realizados ensaios
de adsorção para cada cátion, em diferentes níveis de pH da solução, e a partir desta
avaliação previa ficou determinado o valor de pH em 5. Os ensaios de adsorção
com variação da concentração inicial dos cátions foram realizados separadamente
para cada metal em batelada, empregando as seguintes condições: 50 mL de uma
solução de cátion (0 a 100 mg L-1), 50 mg de AH, agitação mecânica (175 rpm) e
temperatura constante (25 graus Celsius). Após 24 horas, os sistemas foram centrifugados e a
concentração de cada metal no sobrenadante foi determinada por espectrometria de
absorção atómica. As isotermas obtidas para Pb e Cd apresentaram uma curva em
forma de L, o que indica que os sítios adsorventes disponíveis no AH tendem à
saturação. Comparativamente a capacidade de adsorção máxima para o Pb foi mais
elevada (77 mg g-1) do que aquela apresentada para o Cd (12 mg g-1). Tal fato indica
uma maior afinidade dos sítios de adsorção do AH para o Pb. Comparativamente,
foram feitos ensaios de adsorção com AH de Leonardita (padrão da IHSS) e carvão
mineral oxidado. Para a determinação dos parâmetros termodinâmicos, foram
realizados ensaios de adsorção em três temperaturas diferentes (15, 25, 35 graus Celsius). O
processo de adsorção foi de natureza endotérmico, com um valor de entalpia de
7,86 kJ mol-1 e um valor de entropia de 23,11 J mol-1 K-1. A cinética de adsorção
segue um modelo cinético de pseudo-segunda ordem com constates de taxa de
0,065 mg g-1 min-1 e 0,025 mg g-1 min-1 para Pb (Co 17,60 mg L-1) e Cd (Co 6,41 mg
L-1), respetivamente. Os resultados obtidos no presente estudo mostram que o AH
de carvão mineral pode eventualmente ser empregado para a remoção de metais
pesados em meio aquoso, porem estudos sobre otimização de seu potencial devem
ser todavia realizados. / [en] Among the released chemical contaminants into water bodies, lead and
cadmium are extremely harmful to living things. The humic substances, due to their
complex molecular structure that comprises both aliphatic and aromatic moieties as
well as carboxylic, phenolic and ether groups are effective adsorbents for organic
pollutants and metals. In this context, the main objective of this study was to
evaluate the potential of humic acid (HA), extracted from previously oxidized coal,
as adsorbent for lead and cadmium in aqueous solutions and determine the kinetic
and thermodynamic parameters of the process. HA was extracted from a coal
sample, collected in the mining area of the State of Santa Catarina, previously
oxidized with HNO3 concentrated in reflux conditions, according to the
methodology recommended by the IHSS. The HA obtained was characterized by
elemental analysis techniques, FTRI, thermogravimetric analysis and SEM. The
characterization results were similar to those reported in the literature. Adsorption
experiments were carried out for each cation in different pH levels, and from this
evaluation it was determined the value of pH at 5. The adsorption experiments with
a variation of the initial concentration of cations were performed separately for each
metal by employing the following conditions: 50 ml of a cation solution (0 to 100
mg L-1), 50 mg of HA, mechanical agitation (175 rpm) and constant temperature
(25 Celsius degrees). After 24 hours, the system was centrifuged and the concentration of each
metal in the supernatant was determined by atomic absorption spectrometry (AA).
The isotherms obtained for Pb and Cd showed a L-shaped curve, indicating that the
available sorptive sites on HA tending to a saturation point. Compared maximum
adsorption capacity for Pb was higher (77mg g-1) than that shown for Cd (12mg g-
1). This fact indicates a higher affinity the adsorption sites of HA for Pb.
Comparatively, adsorption experiments were performed with HA Leonardite
(standard IHSS) and oxidized coal. For the determination of the thermodynamic
parameters, adsorption experiments were performed at three different temperatures (15, 25, 35 Celsius Degrees). The adsorption process is endothermic nature, with a value of
enthalpy of 7.86 kJ mol-1 and a value of entropy 80.54 mol-1 K-1. The adsorption
kinetics follows a kinetic model of the pseudo-second-order with rate constants
0.065 g mg-1 min-1 and 0.025 mg g-1 min-1 for Pb (Co 17.60 mg L-1) and Cd ( Co
6.41 mg L-1), respectively. The results obtained in this study show that the coal HA
can optionally be employed for removing heavy metals from aqueous media, but
studies for their potential should however be realized.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:26730 |
| Date | 30 June 2016 |
| Creators | KAREN MELISSA GARCES PORRAS |
| Contributors | EDUARDO DE ALBUQUERQUE BROCCHI |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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