Adsorção-remoção de íons sulfato e isopropilxantato em zeólita natural funcionalizada - Rodrigues, Cristiane Oliveira (2006)
O presente trabalho descreve estudos relativos à remoção de íons de soluções aquosas via adsorção em zeólitas, apresentando e validando técnicas utilizando zeólitas ativadas, funcionalizadas, saturadas (após acúmulo de poluentes ou contaminantes) e na forma de flocos (ou partículas floculadas), com polímeros floculantes. A modificação de zeólitas naturais pulverizadas foi realizada pela ativação via reação das zeólitas com sais contendo os cátions Na+ seguida de funcionalização com íons Ba+2 e/ou Cu2+, respectivamente. Foram realizados estudos, em escala de bancada, de adsorção de íons sulfato e isopropilxantato (reagente residual da mineração) em materiais ativados e funcionalizados, nas formas floculada e pulverizada. As amostras de zeólita natural (aproximadamente 48 % clinoptilolita e 30 % mordenita) foram preparadas e caracterizadas quanto à distribuição granulométrica (dmédio: 25,4 μm), umidade (2,5 %), porosidade (0,89), área superficial (80 m2.g-1), massa específica (2,2 g.cm-3), potencial zeta, capacidade de troca catiônica (1,08 meq NH4 +.g-1), microestrutura e composição mineralógica. Os resultados obtidos nos estudos de adsorção mostraram que a zeólita natural não apresenta qualquer capacidade de adsorção de íons sulfato e isopropilxantato, porém, a zeólita ativada (ZA-Na) e posteriormente funcionalizada proporciona significativas remoções de ambos. Os estudos de adsorção de íons sulfato em ZF com íons bário (ZF-Ba) e de isopropilxantato em zeólita pulverizada funcionalizada com íons cobre (ZF-Cu) mostraram elevada cinética (0,24 min-1 e 0,46 min-1, respectivamente) com dados que seguem o modelo das reações de primeira ordem. Ainda, os dados de equilíbrio ajustaram-se adequadamente ao modelo matemático de Langmuir, sendo os valores obtidos para os parâmetros de qm e K de 1,3 meq.g-1 e 0,10 L.meq-1 para íons sulfato e de 0,34 meq.g-1 e 386 L.meq-1.g-1, para íons isopropilxantato. Outra descoberta foi a reutilização dos materiais adsorventes saturados com íons sulfato, na adsorção de íons bário (típico metal pesado), com subseqüente uso desta zeólita saturada com íons bário (ZF-SO4-Ba), em novos estudos de adsorção de íons sulfato (qm Langmuir: 1,1 meq.g-1), apresentando-se como um adsorvente renovável com capacidade de realizar contínua adsorção-remoção de íons. Visando a alternativa de separação S/L das zeólitas funcionalizadas e saturadas com poluentes (e/ou contaminantes), na forma de flocos seguindo técnica desenvolvida no Laboratório de Tecnologia Mineral e Ambiental (LTM - UFRGS), foram estudadas as características de floculação para polímeros de alto peso molecular. Os flocos foram gerados com floculantes convencionais tipo poliacrilamidas catiônica e aniônica, nas concentrações de 0,5-1,5 mg.g-1. Os dados de equilíbrio obtidos nos estudos de adsorção de íons sulfato em flocos de zeólitas funcionalizadas mostraram que a capacidade de adsorção (qm Langmuir: 1,1 meq.g-1) não é afetada significativamente pelo polímero catiônico. Entretanto, no caso da remoção de íons isopropilxantato a influência do floculante catiônico é constatada pela expressiva elevação da capacidade de adsorção (qm Langmuir: 1,1 meq.g-1). Os flocos saturados com íons sulfato também mostraram elevada capacidade de adsorção de íons bário (qm Langmuir: 1,2 meq.g-1). Dentro deste contexto, as zeólitas ativadas e funcionalizadas, na forma pulverizada ou na forma de flocos, criam novas opções na área de adsorção de poluentes e contaminantes em materiais naturais. Ainda as zeólitas ativadas e funcionalizadas, com íons específicos e saturadas, na forma de flocos ou pulverizada, podem ser reusadas, como adsorventes exaustos.