Determinação da configuração do leito contendo dolomita para remoção de fosfato em uma coluna de adsorção em leito fixo

Abstract

A presença excessiva de fósforo em ambientes aquáticos leva à eutrofização, fenômeno que pode levar à morte a vegetação aquática submersa. Observa-se que a remoção de fósforo em sistemas de tratamento de efluentes convencionais não é completa, sendo necessário a utilização de outros métodos e tecnologias. Entre os processos, a adsorção apresenta características promissoras sob os aspectos econômicos e de eficiência, onde em processos industriais ela é geralmente conduzida de forma contínua em uma coluna de leito fixo, utilizando camadas inertes para imobilização do adsorvente, a fim de promover melhor distribuição do fluxo e evitar perda de massa. Neste contexto, o presente trabalho buscou determinar a configuração do leito em uma coluna de adsorção em leito fixo para remoção de fosfato. O sólido estudado foi a dolomita comercial, com granulometria menor que 0,355 mm. Foram realizados ensaios preliminares de adsorção em batelada para avaliar a escolha do sólido inerte à ser utilizado na coluna de leito fixo. Os materiais utilizados foram algodão comercial, areia fina (0,25 mm) e areia grossa (0,85 mm). Dentre os sólidos testados, o desempenho do algodão não foi satisfatório, visto que houve interferência na concentração de fosfato medida antes e após contato com material nas condições estabelecidas. Posteriormente foram realizados ensaios para determinação da configuração do leito. Nesses ensaios foi utilizado água como solução de alimentação, vazão de 13,3 mL.min-1 e 3 g de dolomita, variando a altura da camada de areia fina (0,9 e 3 cm) e da camada de areia grossa (1, 3,4 e 6,8 cm). A configuração que conseguiu manter a camada de dolomita imobilizada no leito foi composta de, em ordem de camada inferior para superior, 10 g de areia grossa, 10 g de areia fina, 3 g de dolomita, 10 g de areia fina e 10 g de areia grossa. Já nos estudos dos parâmetros que podem gerar influência na adsorção, foi avaliado a variação de pH da solução de alimentação (4 e 11), vazão (10, 11,6 e 13,3 mL.min-1), altura da camada adsorvente (0,5 e 1 cm) e altura da inerte (3,4 e 5,1 cm). Os resultados mostraram que a variação da configuração da camada inerte não influenciou na remoção de fosfato, enquanto que o aumento da camada de adsorvente leva a maiores tempos de saturação e melhor desempenho da coluna. Com 1,5 g de dolomita e pH da solução inicial em 4 se obteve tempo de saturação de aproximadamente 30 min e aumentando a massa de adsorvente para 3 g o tempo de saturação foi em torno de 80 min. Na avaliação da vazão, ensaios em pH 4 mostraram que o aumento da vazão melhora o desempenho da coluna, enquanto que em pH 11 o comportamento foi o oposto. Essa divergência de comportamento pode estar relacionada com a dissolução da dolomita em Ca+2, levando a precipitação de fosfato de cálcio, simultaneamente ao processo de adsorção. Apesar de ser necessário mais estudos para entender a adsorção de fosfato em coluna de leito fixo contendo dolomita, os resultados indicaram que o processo de adsorção apresenta grande potencial para a resolução do problema representado pela contaminação de fósforo em água e efluentes. Como principal resultado do presente estudo, a configuração do leito determinada mostrou-se eficiente na manutenção do leito durante os ensaios.