Minerais sintéticos e carvão ativado para remoção de arsênio de águas contaminadas

Abstract

A água é um recurso essencial para a sobrevivência e o desenvolvimento das populações. A segurança hídrica não pode ser garantida apenas pelo aspecto quantitativo, sendo igualmente importante estabelecer e cumprir padrões de qualidade que atendam às necessidades humanas e à conservação dos ecossistemas naturais. O arsênio e seus compostos derivados constituem uma das classes de contaminantes mais frequentemente associados aos ambientes aquáticos e, por este motivo, o desenvolvimento de metodologias e produtos que possam ser empregados no tratamento de água contaminada por estes compostos constitui fundamental estratégia no planejamento da gestão dos recursos hídricos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar produtos capazes de remover compostos inorgânicos de arsênio (V) de soluções aquosas por meio de fenômenos de sorção. Minerais sintetizados, misturas minerais e carvões vegetais foram produzidos em laboratório, caracterizados e avaliados quanto a capacidade máxima de adsorção de arsênio (V), energia de interação entre adsorvente e adsorvato, liberação de íons metálicos para a solução de equilíbrio e comportamento magnético. As principais técnicas utilizadas a difratometria de raio X (DRX), espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP EOS) e susceptibilidade magnética em baixa e alta frequência. Dentre os produtos obtidos Ferridrita 2-linhas na sua forma pura apresentou melhor desempenho para adsorver arsênio (V) em soluções com concentração de arsênio (V) até 160 mg L -1 . Acima desta concentração a mistura constituída por ferridrita 2-linhas e hidrotalcita condicionada calcinada (1:1) apresentou desempenho satisfatório sem liberar grandes quantidades de íons Al 3+ para a solução de equilíbrio. Carvão vegetal magnético ativado por zinco se apresentou como estratégia interessante para a remoção do arsênio (V) da água por imantação. Contudo as elevadas taxas de liberação de íons Zn 2+ para a solução de equilíbrio representa uma importante limitação para a sua utilização em águas destinadas ao consumo humano. Palavras-chave: Óxidos de ferro e alumínio. Misturas ternárias. Ferromagnestismo Carvão quimicamente ativado.

Water is an essential resource for the survival and development of populations. Water security cannot be guaranteed by the quantitative aspect alone, it is equally important to establish and comply with quality standards that meet human needs and the conservation of natural ecosystems. Arsenic and its derived compounds constitute one of the classes of contaminants most frequently associated with aquatic environments and, for this reason, the development of methodologies and products that can be used in the treatment of water contaminated by these compounds constitutes a fundamental strategy in planning the management of water resources. The objective of this work was to develop and test products capable of removing inorganic arsenic (V) compounds from aqueous solutions through sorption phenomena. Synthesized minerals, mineral mixtures and charcoal were produced in the laboratory, characterized and evaluated for maximum arsenic (V) adsorption capacity, interaction energy between adsorbent and adsorbate, release of metallic ions to the equilibrium solution and magnetic behavior. The main techniques used were X-ray diffraction (XRD), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP EOS) and low and high frequency magnetic susceptibility. Among the products obtained 2-line ferrhydrite in its pure form showed the best performance to adsorb arsenic (V) in solutions with arsenic (V) concentration up to 160 mg L -1 . Above this concentration, the mixture formed from 2-line ferrhydrite and conditioned calcined hydrotalcite (1:1) presented satisfactory performance without releasing large amounts of Al 3+ ions into the equilibrium solution. The Zinc-activated magnetic charcoal was an interesting strategy for the removal of arsenic (V) from water by magnetization. However the high release rates of Zn 2+ ions into the equilibrium solution represents an important limitation for its use in water intended for human consumption. Keywords: Iron and aluminum oxides. Ternary mixtures. Ferromagnetism. Chemically activated carbon.