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Previous issue date: 2015-02 / Capes / O aumento da produção industrial tem proporcionado à geração de efluentes aquosos contaminados com íons de metais pesados. Esses devem ser tratados antes de serem descartados no meio ambiente. Por este motivo é muito importante à utilização de processos para reduzir ou eliminar metais pesados presentes em efluentes industriais. Dentre os vários processos existentes, a adsorção apresenta grande eficiência na remoção de metais presentes em baixas concentrações. As argilas têm apresentado ótimos resultados em processos de adsorção de metais pesados, o que motiva a busca por argilas que possuam maior afinidade com cada tipo de metal. Neste trabalho as argilas naturais esmectiticas Chocobofe e Chocolate B proveniente do estado da Paraíba foram investigadas com o objetivo de avaliar sua afinidade e capacidade para remoção de cádmio, chumbo e zinco. Realizou-se, inicialmente, a caracterização das argilas pelas técnicas: Difração de Raios X; Análises químicas; Análises térmicas (diferencial e gravimétrica); Espectroscopia na região do infravermelho; Adsorção Física de Nitrogênio; Microscopia eletrônica de varredura e capacidade de troca de cátions. Depois de caracterizadas, as argilas foram avaliadas quanto a sua capacidade de remoção (qeq) e seu percentual de remoção (%Rem) para os metais (Cádmio, Chumbo e Zinco), presentes em efluente sintético, através de sistema de banho finito. De forma a se obter uma maior eficiência na remoção dos metais, foi realizado um planejamento fatorial 22 avaliando duas variáveis de entrada: concentração inicial de metais pesados (10, 30 e 50 ppm) e pH (3, 4 e 5), para determinar as melhores condições de trabalho, no qual se
verificou que o pH= 5 e concentração inicial de 50 mg/g foram as condições que
apresentaram melhores resultados alcançando Valores de 88,54-99,44% de
percentagem de remoção e 3,36-4,43 mg/g de capacidade de remoção. A partir
desses dados foram desenvolvidos estudos cinéticos e isotermas de equilíbrio que
serviram de dados para avaliar a capacidade de adsorção das argilas com ajustes
feitos através dos modelos de Langmuir, Freundlich e Redlich-Peterson. Os
resultados dos testes cinéticos indicaram que o processo de remoção dos íons Cd2+,
Pb2+ e Zn2+ pelas argilas se aplicam ao mecanismo do modelo de velocidade de
pseudo-segunda ordem, sendo necessário um tempo de 10 minutos para alcançar o
equilíbrio. Os modelos matemáticos adotados para a modelagem dos dados
experimentais descreveram adequadamente a dinâmica da adsorção, produzindo
isotermas teóricas com comportamento bastante próximos daqueles encontrados
com as isotermas experimentais e que dos modelos utilizados, verifica-se que os
modelos de Langmuir e Redlich-Peterson apresentaram melhor ajuste aos dados
experimentais. A capacidade máxima de adsorção obtida pelas argilas Chocobofe e
Chocolate B foram: 18,35 -21,88 mg. g-1 para o Pb2+; 10,0-11,20 mg. g-1 para o Cd2;
8,64-8,69 mg.g-1 para o Zn2, indicando uma seletividade das argilas em relação aos
metais em estudo uma sequência de afinidade: Pb2+ > Cd2 > Zn2. Assim, os
resultados experimentais indicaram que as argilas bentonitas podem ser utilizadas
como adsorventes para a eliminação dos metais Cádmio, Chumbo e Zinco de aguas
e efluentes contaminados por meio do mecanismo de adsorção. / The increase in industrial production has provided the generation of wastewater
contaminated with heavy metal ions. These must be treated before disposal into the
environment. For this reason it is very important to the use of processes to reduce or
eliminate heavy metals from industrial effluents. Among the many existing processes,
adsorption has great efficiency in the removal of metals present in low
concentrations. Clays have shown excellent results in heavy metal adsorption
processes, which motivates the search for clays having higher affinity with each type
of metal. In this work the smectite clays natural Chocobofe and Chocolate B from the
state of Paraíba were investigated in order to evaluate their affinity and capacity for
the removal of cadmium, lead and zinc. Held, initially, the characterization of clays by
techniques: X-ray diffraction; Chemical analysis; Thermal analysis (differential and
gravimetric); Spectroscopy in the infrared region; Adsorption Nitrogen Physics;
Scanning electron microscopy and capacity of cation exchange. After characterized
the clays were evaluated for removal capacity (q and q) and its removal percentage
(% Rem) to metals (cadmium, lead and zinc) present in synthetic wastewater through
finite bath system. In order to achieve greater efficiency in the removal of metals a 22
factorial experimental design was conducted to evaluate two input variables: initial
concentration of heavy metals (10, 30 and 50 ppm) and pH (3, 4 and 5) to determine
the best working conditions, which revealed that the pH = 5 and initial concentration
of 50 mg/g were the conditions that showed better results from 88.54 to 99.44%
reaching values of percentage removal and 3,36- 4.43 mg/g of removability. From
these data were developed kinetic and equilibrium isotherms that served data to
evaluate the adsorption capacity of clays with adjustments made through the
Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson. The results of the kinetic tests indicated
that the removal of Cd2+ ions, Pb2+ and Zn2+ the clay are applied to the mechanism of
the pseudo-second-order rate model, a time of 10 minutes is required to reach
equilibrium. The mathematical models used to model the experimental data
adequately describe the dynamics of adsorption, producing theoretical isotherms
quite close to those found behavior with experimental isotherms and that of the
models used, it appears that the Langmuir and Redlich-Peterson showed better fit to
the experimental data. The maximum adsorption capacity obtained by clays
Chocobofe and Chocolate B were 18.35 -21.88 mg. g-1 for Pb2+; 10.0 to 11.20 mg. g-1
for Cd2+; 8.64 to 8.69 mg.g-1 for Zn2+, indicating a selectivity of clays in relation to
studying a metal affinity sequence: Pb2+> Cd2+> Zn2+. Thus, the experimental results
indicate that the bentonite clays can be used as adsorbents for the removal of metals
cadmium, lead and zinc contaminated water and effluent by adsorption mechanism.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/294 |
| Date | 16 March 2018 |
| Creators | SILVA, José Vanderley do Nascimento. |
| Contributors | RODRIGUES, Meiry Gláucia Freire., LIMA, Lígia Maria Ribeiro., SILVA, José Nilton., BRITO, André Luiz Fiquene de., VASCONCELOS, Luis Gonzaga Sales. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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