Estudo da adsorção de cromo hexavalente em altas concentrações

Abstract

A preocupação com a contaminação dos recursos hídricos proveniente do lançamento de efluentes industriais contendo metais pesados, como o cromo hexavalente, é crescente devido a sua toxicidade agregada. Neste contexto, o desenvolvimento de processos de tratamento de efluentes com viabilidade técnica é fundamental. Assim, o objetivo do presente trabalho consiste em avaliar a técnica de adsorção aplicada à remoção de Cr (VI) em batelada com efluente sintético e industrial e, posteriormente, em coluna de leito fixo. Para isso, foi avaliada a eficiência de diferentes sólidos sorventes na remoção de cromo hexavalente via adsorção. Foram realizados ensaios em batelada com efluente sintético contendo 5 mg.L-1 de Cr (VI) variando o pH de 2 a 6 em 30 minutos. O sólido escolhido para continuação dos ensaios foi carvão ativado granular. Com a finalidade de estudar os parâmetros ótimos de processo, a concentração de sólido adsorvente e o tempo de agitação também foram testados em solução aquosa com 20 mg.L-1 de Cr (VI), em concentração de sólido entre 2,5 e 15 g.L-1 e tempo de contato entre 3 e 180 minutos. A concentração de sólido adsorvente com maior eficiência de remoção foi de 10 g.L-1 e tempo de contato de 50 minutos. O modelo de isoterma de adsorção que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo da isoterma de Freundlich. Para os ensaios com efluente real, as condições que se obteve melhores resultados foi em pH sem ajuste e 40 g.L-1 de concentração de carvão ativado. Os testes de adsorção em coluna de leito fixo foram realizados para preavaliar a possibilidade de utilizar este sistema como alternativa de remoção de Cr (VI) para aplicação em estação de tratamento de efluentes de indústria galvânica. Foi avaliado o tempo de ruptura, sendo analisadas as concentrações de Cr (VI) residuais na corrente de saída da planta de adsorção. Os ensaios de adsorção em batelada serviram como base para estes experimentos. Para a condição inicial de pH 2, massa de 5 g de carvão ativado, concentração inicial de Cr (VI) da corrente de alimentação de 100 mg.L-1 e vazão de 20 mL.min-1, o tempo de saturação foi de aproximadamente 135 minutos para o Ensaio 1 e de 150 minutos para o Ensaio 2. A máxima remoção foi de 92,6 %.

The concern about the contamination of water resources from the release of industrial effluents containing heavy metals such as hexavalent chromium, is increasing due to its toxicity aggregate. In this context , the development of wastewater treatment processes with technical feasibility is critical. Hence, the objective of this study is to evaluate the adsorption efficiency technique applied on removal of Cr (VI) in batch with synthetic and industrial wastewater, and later in fixed-bed column. Sorption experiments were carried out with different sorbents aiming to find the best solid for hexavalent chromium removal. Experimental conditions were: 5 mg.L- 1 of Cr (VI), pH between 2 and 6 and 30 minutes of residence time. Activated carbon was chosen for further studies. Process parameters were studied in aqueous solution with 20 mg.L-1 of Cr (VI), 2.5 and 15 g.L-1 concentration of sorbent, 3 and 180 minutes contact time and pH 2 and 10 were also tested. The concentration of adsorbent with higher removal efficiency was 10 g.L-1 and contact time of 50 minutes. The adsorption isotherm model that showed best fit to the experimental data was the model of Freundlich. For assays with industrial effluent, the best conditions were unadjusted pH and 40 g.L-1 concentration of activated carbon. Experiments using fixed bed column were conducted to preview the possibility of using this system as an alternative to galvanic industry. It was evaluated the rupture time and analyzed the concentrations of residual Cr (VI) output current plant adsorption. The batch adsorption experiments were the basis for these experiments. For the initial condition of pH 2, mass of 5 g of activated carbon, the initial concentration of Cr (VI) feed stream 100 mg.L-1 and a flow rate of 20 mL.min-1 rupture time was approximately 135 minutes for Assay 1 and 150 minutes for Assay 2. The maximum removal was 92.6 %.