Avaliação da remoção de bisfenol-A em solução aquosa por adsorção em amostra de saibro contendo zeólita

Abstract

Com o crescimento das atividades industriais ocasionado pelo aumento da população, há uma maior geração de resíduos e efluentes, os quais são compostos dos mais variados materiais. Atualmente diversos estudos indicam a presença de poluentes emergentes em água superficial, sendo estas, substâncias químicas de caráter tóxico, normalmente não controladas no meio ambiente e com potencial de causar efeitos diversos aos organismos vivos e a saúde humana. Um dos efeitos causados por estas substâncias é o potencial efeito disruptor do sistema endócrino, como o bisfenol-A (BPA), que mesmo em baixas concentrações pode causar prejuízos aos organismos expostos. Em vista disso, o presente trabalho busca estudar a remoção de BPA em solução aquosa através de ensaios de adsorção utilizando como adsorvente a amostra de rocha vulcânica amigdaloide (saibro) contento minerais adsorventes (zeólita). O material retirado da pedreira foi moído, seco, peneirado e posteriormente foram realizadas caracterizações de distribuição granulométrica, difratometria de raio X, espectrometria de fluorescência de raios-X, microscopia eletrônica de varredura acoplada a um sistema de energia dispersiva, determinação da superfície específica e determinação do tamanho dos poros. As análises de determinação da concentração de BPA dos experimentos foi realizada pela técnica de espectrofotometria de absorção molecular, utilizando o UV-Vis. Com o objetivo de verificar a capacidade adsortiva do saibro contendo zeólita, foi realizado um planejamento experimental para avaliar as condições ótimas de processo, avaliando a massa de adsorvente em diferentes pH e tempo de contato. Ainda neste estudo, foram estudadas isotermas de equilíbrio, utilizando os modelos de Freundlich e Langmuir. No experimento de avaliação de massa de adsorvente em diferentes pH foi utilizado como referência a matriz de Doehlert, onde a melhor condição experimental foi de 3 g L-1 em pH 7 (ponto 1), tendo em vista a utilização de menores quantidades de adsorvente juntamente com o melhor resultado de capacidade de remoção (4,89 mg g-1), e uma eficiência de remoção de 29,3 %, sem alterar o pH da solução padrão (pH 7). Além do ponto 1, foi escolhido também o ponto 2 (9 g L-1), este, com o objetivo de verificar se a triplicata da massa mantendo o pH 7 haveria mais remoção nos ensaios posteriores. A determinação do tempo de contato foi realizada utilizando os parâmetros 3 g L-1 e 9 g L-1 de adsorvente com pH 7, conforme a matriz de Doehlert, variando o tempo. O melhor resultado foi utilizando 3 g L-1 durante 30 minutos, onde a capacidade de adsorção do adsorvente sobre o BPA foi de 10,79 mg g-1 com uma eficiência de remoção de 59,4 %. Para a construção da isoterma de adsorção, foi utilizado o tempo de 30 minutos com 0,3 g de massa selecionados a partir dos ensaios de tempo de contato em pH 7, baseado na melhor condição apresentada pela matriz de Dohelet, utilizando os modelos matemáticos de Langmuir e Freundlich. Freundlich apresentou resultados ligeiramente melhores que a isoterma de Langmuir, tendo em vista o valor de n favorável (1,2966) e um R² mais alto (0,5266).

With the growth of industrial activities caused by the increase in population, there is a greater generation of waste and effluents, which are composed of the most varied materials. Currently, several studies indicate the presence of emerging pollutants in surface water, which are chemical substances of toxic nature, normally not controlled in the environment and with the potential to cause various effects to living organisms and human health. One of the effects caused by these substances is the potential disruptive effect of the endocrine system, such as bisphenol-A (BPA), which even at low concentrations can cause harm to exposed organisms. In view of this, the present work seeks to study the removal of BPA in aqueous solution through adsorption tests using the sample of volcanic rock amygdaloid (gravel) containing adsorptive minerals (zeolite) as adsorbent. The material removed from the quarry was ground, dried, sieved and later characterizations of particle size distribution, X-ray diffractometry, Xray fluorescence spectrometry, scanning electron microscopy coupled with a dispersive energy system, determination of the specific surface and determination of the pore size were performed. The determination of the BPA concentration of the experiments was performed by the technique of molecular absorption spectrophotometry, using UV-Vis. In order to verify the adsorptive capacity of gravel containing zeolite, an experimental plan was performed to evaluate the optimal process conditions, evaluating the adsorptive mass at different pH and contact time. Also, in this study, equilibrium isotherms were studied using the Freundlich and Langmuir models. In the experiment for evaluation of adsorbent mass at different pH, the Doehlert matrix was used as reference, where the best experimental condition was 3 g L-1 at pH 7 (point 1), aiming at the use of smaller quantities of adsorbent together with the best result of removal capacity (4,89 mg g-1), and a removal efficiency of 29,3%, without changing the pH of the standard solution (pH 7). In addition to point 1, point 2 (9 g L-1) was also chosen in order to check if the triplicate of the mass maintaining the pH 7 would be removed further in subsequent tests. The determination of the contact time was performed using the parameters 3 g L-1 and 9 g L-1 of adsorbent with pH 7, according to the Doehlert matrix, varying the time. The best result was using 3 g L-1 for 30 minutes, where the adsorbent capacity over the BPA was 10,79 mg g-1 with a removal efficiency of 59,4%. For the construction of the adsorption isotherm, the time of 30 minutes with 0,3 g of mass selected from the contact time tests at pH 7 was used, based on the best condition presented by the Dohelet matrix, using the Langmuir and Freundlich mathematical models. Freundlich presented slightly better results than the Langmuir isotherm, considering the favorable n value (1,2966) and a higher R² (0,5266).