Remoção de arsénio de águas usando um bioresíduo como adsorvente

Abstract

A avaliação da qualidade da água é fundamental para estabelecer as suas possíveis utilizações. Assim, é importante que os laboratórios de análise de águas disponham de métodos validados para efectuar a sua análise e controlo da qualidade. Tendo por base este pressuposto, o presente trabalho iniciou-se com a avaliação das condições de aplicabilidade da espectrometria de fluorescência atómica com geração de hidretos (HG-AFS) recentemente adquirida pelo Departamento de Química da Universidade de Aveiro, na análise de arsénio em águas. Para tal foi efectuada a validação do método de quantificação de arsénio através do estudo de diversos parâmetros de avaliação directa e indirecta. A poluição das águas com arsénio é um problema ambiental à escala global, devido não só a emissões naturais como antropogénicas, o que tem obrigado a políticas ambientais restritivas de modo a reduzir os níveis de arsénio em águas. A adsorção em carvão activado constitui uma das vias mais comuns para a remoção de arsénio das águas. No entanto, devido ao elevado preço de mercado do carvão activado, o desenvolvimento e a utilização de novos materiais de baixo custo pode ser uma alternativa económica e eficiente. Assim, neste trabalho foram utilizadas lamas de Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) pirolizadas, com o objectivo de avaliar a sua capacidade para remover o arsénio de soluções aquosas, em comparação com um carvão activado comercial. Inicialmente foi realizado um estudo cinético, que permitiu verificar que a remoção de arsénio por parte do carvão activado era mais rápida do que por parte das lamas pirolizadas, sendo que, neste último caso, a influência da velocidade de agitação e do pH da solução no processo de remoção foram mais notórias. Para ambos os materiais, os modelos cinéticos de pseudo primeira e segunda ordem descreveram a cinética adequadamente. Após definir o tempo de equilíbrio, determinaram-se as isotérmicas (T= 294±1K) de adsorção de arsénio e o ajuste aos modelos de Freundlich e Langmuir. O ajuste do modelo de Langmuir permitiu determinar a capacidade (Q) dos materiais estudados, sendo que o carvão activado comercial apresentou uma Q = 229 μg g-1, enquanto que as lamas pirolizadas apresentaram uma Q = 71 μg g-1.

Evaluation of the water quality is an important issue in order to establish a possible use. Thus, it’s important that laboratories where water analysis are done, have validated methods to perform the analysis and also have quality control. Based on that assumption, the present work started to evaluate the applicability conditions of atomic fluorescence spectrometry with hydride generation (HG-AFS) recently acquired by Chemistry’s Department at University of Aveiro, in arsenic analysis in waters. To achieve that purpose, the validation of arsenic determination methods was made, through the study of various parameters of direct and indirect evaluation. The water pollution with arsenic is a environmental problem at global scale, due not only to natural sources of the element but also to anthropogenic sources, which forces to strict environmental policies, in order to reduce arsenic levels in waters. The adsorption of arsenic in activated carbon is one of the most common pathways to remove this element from waters. However, due to the high costs of activated carbon in the market, the development and use of new low-cost materials might be an economic and efficient alternative. So, in this work, WWTP (waste water treatment stations) pyrolysed sludge was used in order to remove arsenic from aqueous solutions, compared with a commercial activated carbon. Initially, a kinetics study was realised, which allowed to verify that the arsenic removal through activated carbon was faster then through the pyrolysed sludge, and also, in the latter case, the influence of agitation velocity and the pH of the solution in the removal process was most notorious. For both materials, kinetic models of first and second pseudo orders describe the kinetic efficiently. After defining the equilibrium time, the adsorption of arsenic isotherms (T= 294±1K ) and the adjustment to Freundlich and Langmuir models were determined. The adjustment to Langmuir model allowed the determination of studied materials capacity, and thus, activated carbon presented a Q= 229 μg g-1, while the sludge presented a Q =71 μg g-1.