Modelagem da biossorção de mercúrio com macrófitas envolvendo equações diferenciais de ordem inteira e fracionária

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Ryba, Andrea
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Teses; Mercurio; Absorçao; Metais pesados; Equações diferenciais
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1884/26175

Resumo: A presença de metais pesados em águas residuárias, provenientes principalmente de atividades antropogênicas, tornou-se um problema de grande relevância. Esses resíduos, ao serem lançados ao meio ambiente, comprometem o equilíbrio do sistema, podendo atingir o ser humano por bioacumulação ao longo da cadeia alimentar, resultando em sérios problemas à saúde humana. Neste contexto, métodos eficientes e de baixo custo tem sido propostos com o objetivo de recuperar íons metálicos e por conseqüência reduzir a carga poluente. Dentre estas técnicas alternativas, a biossorção emerge como um instrumento de grande potencial na remoção e recuperação de metais pesados de soluções aquosas. Nesta investigação, dados experimentais de biossorção de mercúrio reportados na literatura foram utilizados para o desenvolvimento de modelos de biossorção do referido poluente. Dois modelos de pseudo-primeira ordem com derivadas de ordem inteira, de área superficial constante (Modelo 1) e variável (Modelo 2), os quais foram obtidos a partir de balanços materiais de mercúrio nas fases líquidas e sólidas do sistema de adsorção, foram propostos. Um terceiro modelo de ordem inteira e de pseudo-segunda ordem, freqüentemente reportado na literatura, também foi investigado (Modelo 3). Um quarto equacionamento matemático alternativo, baseado no modelo de pseudo-primeira ordem de área constante, porém assumindo derivadas de ordem fracionária da concentração de mercúrio em relação ao tempo, também foi sugerido (Modelo 4). Todos os modelos envolvem um coeficiente global (aparente ou efetivo), o qual teoricamente representa uma combinação de resistências ao transporte (difusivas e convectivas) e a adsorção do mercúrio. O efeito da concentração inicial de mercúrio na fase líquida (500, 1000 e 2000 ppm) e sólida, bem como a influência do tipo de biossorvente (Eichhornia crassipes, Eichhornia azurea, Salvinia ariculata), sobre a cinética de biossorção e sobre a concentração no equilíbrio foram considerados. Os resultados evidenciaram que os modelos semi-empíricos de pseudo-primeira ordem com área superficial constante e derivadas de ordem inteira (Modelo 1) e fracionária (Modelo 4) são os que melhor descreveram os resultados experimentais de referência. Um único coeficiente efetivo foi capaz de descrever a cinética de adsorção nas diferentes condições investigadas, o que indica que a cinética de biossorção é overnada pela convecção externa. As áreas superficiais específicas estimadas dos biossorventes e o parâmetro c3 da isoterma de angmuir-Freundlich evidenciaram uma maior capacidade adsortiva da S. iculata. Os resultados calculados também demonstraram que a área superficial da macrófita com maior potencial de adsorção está muito aquém das encontradas nos melhores adsorventes. Entretanto, considerando-se o grande volume de material adsorvente requerido em uma unidade de tratamento de metais pesados e o baixo custo dos biossorventes analisados, considera-se que as macrófitas investigadas apresentam potencial considerável de remoção de mercúrio de águas residuárias.