Biossorventes de baixo custo para remover contaminantes inorgânicos prioritários de águas

Abstract

A remoção de contaminantes inorgânicos em água é, atualmente, uma prioridade em todo o mundo. A fim de alcançar um ambiente aquático com cada vez menores concentrações de contaminantes inorgânicos e cumprir com as normas estabelecidas para a proteção desses meios, surge a necessidade de desenvolver métodos que sejam por um lado mais eficientes e por outro, sejam também economicamente viáveis. Neste sentido, este trabalho focou-se na utilização de resíduos biológicos, tais como, casca de maçã, casca de pera e ainda uma mistura de resíduos de maçã de origem industrial para a remoção de arsénio, cádmio, chumbo e mercúrio de uma água natural (água da torneira). Foram testadas diferentes condições experimentais. tais como, a massa de material (0,5 g e 5 g), o método de secagem dos biossorventes (liofilização vs. secagem em estufa) e o método de separação sólido-liquido (filtração vs. centrifugação), com uma concentração de contaminantes de 50 μg/L para os quatro elementos estudados. A cinética do processo de remoção foi também alvo de estudo. Os resultados obtidos indicam de um modo geral que os três biossorventes estudados têm elevada capacidade de sorção para Hg, Cd e Pb, não se verificando o mesmo comportamento para o As. O aumento de massa de biossorvente não refletiu uma melhoria significativa no processo de remoção. Entre os métodos de desidratação estudados, aquele que conduziu a um biossorvente mais eficiente foi a secagem em estufa, e o processo de separação sólido-solução mais adequado para este estudo foi a centrifugação. Dos materiais estudados destaca-se a mistura de resíduos de maçã proveniente da indústria, com percentagens de remoção bastante significativas para Hg (88%), Cd (60%) e Pb (55%). No caso do As apenas foi possível obter uma remoção máxima de 14%, com a casca de pera liofilizada. A modelação cinética evidenciou um melhor ajuste para o Hg e Cd do modelo de pseudo-segunda ordem, enquanto no caso do Pb o melhor ajuste foi obtido pelo modelo de pseudo-primeira ordem.

The removal of inorganic contaminants in water is currently a priority worldwide. To achieve an aquatic environment with lower concentrations of inorganic contaminants, and to comply with the established standards, there is a need to develop methods that are both efficient and economically viable. This work focused on the use of biological wastes such as apple and pear peels, and a mixture of industrial wastes of apple origin, for the removal of arsenic, cadmium, lead and mercury (50 μg/L) from a tap water. Different parameters affecting sorption, such as mass of material (0.5g and 5 g), biosorbent drying method (freeze-drying vs. oven drying), and solid-liquid separation method (filtration vs. centrifugation) were tested. The kinetics of the removal process was also studied. The results indicate that the three biosorbents studied have a high sorption capacity for Hg, Cd and Pb, but the same behavior was not observed for As. The increase in biosorbent mass did not reflect a significant improvement in the removal. Among the dehydration methods studied, the one that led to a more efficient biosorbent was oven drying, and the most suitable solid-solution separation process was centrifugation. Of the materials studied, the mixture of apple residues from industry showed the best performance, with very significant removal percentages for Hg (88%), Cd (60%) and Pb (55%). In the case of As, only a maximum removal of 14% with the lyophilized pear peel was possible. The kinetic modeling showed a better fit for the Hg and Cd by pseudo-second order model, while in the case of Pb the best fit was obtained by the pseudo first order model.