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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Remoção de cromo de solução aquosa utilizando rocha sedimentar contendo zeolita
Title Alternative: Chromium removal from aqueous soolution using zeolite bearing sedimentary rock
Author: Dal Bosco, Sandra Maria
Advisor: Figueiredo, Bernardino Ribeiro, 1946-
Figueiredo, Bernardino Ribeiro de, 1946-
Abstract: Resumo: Além do enriquecimento de metais pesados em águas subterrâneas devido aos processos biogeoquímicos que ocorrem na natureza, as atividades industriais, agrícolas e outras têm contribuído para um aumento significativo nas concentrações de íons metálicos em águas, representando importantes fontes de contaminação dos corpos aquáticos e provocando preocupações principalmente quando se considera que tais íons podem ser disseminados via cadeia alimentar. O cromo, objeto deste estudo, é um dos metais potencialmente tóxicos encontrados em água subterrânea. Em águas naturais, o cromo pode ocorrer nas formas químicas Cr(III) e Cr(VI), estáveis em meio aeróbio. A ingestão de águas contaminadas com Cr(VI) pode causar vários danos à saúde como dermatite alérgica, ulcerações na pele, perfurações do septo nasal e câncer. Embora o Cr(III) seja reconhecido como menos móvel e menos tóxico que o Cr(VI), vários processos podem induzir o intercâmbio entre as espécies Cr(VI) e Cr(III) revelando a importância de prevenir concentrações excessivas de cromo em água. Neste trabalho, foi avaliado o comportamento de um arenito contendo zeólita, proveniente da Formação Corda, Bacia do Parnaíba, como trocador catiônico, visando à remoção de cromo de soluções aquosas. A pesquisa restringiu-se ao Cr(III) que, em solução aquosa, ocorre como um cátion, ao contrário do Cr(VI), que ocorre como ânion em solução, necessitando, por isso, de um trocador aniônico ou de uma pré-redução a Cr(III) para ser removido de soluções aquosas. Para os testes de troca iônica, foram utilizadas duas frações granulométricas do material, <250 µm (Zeo60) e <177 µm (Zeo80). A presença de estilbita como a espécie de zeólita predominante nas amostras foi indicada por difratometria de raios X. Os testes foram realizados com 1,0 g da amostra em 60 mL de solução contendo Cr(III) em concentrações conhecidas, submetidos à agitação constante até que a reação atingisse o equilíbrio. O equilíbrio nas reações de troca iônica foi alcançado rapidamente, em cerca de 1 hora para Zeo80 e de 4 horas para Zeo60. A concentração de cromo presente na solução após as reações foi determinada por espectrometria de absorção atômica. Foi demonstrada uma eficiência de 99 % na remoção de cromo de uma solução contendo 10 mg L-1 do metal em ambas as amostras. Nos testes realizados a 25, 40 e 60 ºC, a temperatura não demonstrou influência significativa na remoção do metal de solução. A influência do pH da solução foi avaliada no intervalo de 3,0 a 5,0 e um aumento significativo na remoção de cromo foi registrado em pH = 5 atingindo-se o mesmo total de cromo removido da solução para ambas as amostras. Os testes de dessorção revelaram uma elevada capacidade de regeneração de ambas as amostras: cerca de 90 % do cromo adsorvido na amostra foi liberado para a solução no caso da Zeo60, e 93 % no caso da Zeo80. Os resultados obtidos indicam a possibilidade do uso do material na remoção do cromo de efluentes e água contaminada. Além disso, o fato de se tratarem de amostras naturais, não modificadas e, portanto de baixo custo, encontradas em depósitos sedimentares, ou seja, de fácil obtenção, pode também ser um estímulo para contínuos estudos visando viabilizar a sua aplicação em larga escala

Abstract: Heavy metal enrichment in groundwater can be due to natural biogeochemistry processes as well as to industrial, agricultural and other activities that contribute significantly to groundwater contamination and, hence, giving rise to great concerns when considering the extension of ionic dispersion via food chain. Chromium, object of the present study, is one of these potential toxic metals found in groundwater. In natural water, chromium may be found in the Cr(III) and Cr(VI) chemical forms, stable in aerobic environment. Ingestion of contaminated water for Cr(VI) can lead to health problems such as allergic dermatitis, ulcerate of skin, nasal septum perforation and cancer. Despite of Cr(III) being recognized as less mobile and less toxic than Cr(VI), several natural processes can induce interchange between Cr(VI) and Cr(III) species, revealing the importance of preventing excessive chromium concentration in water. In the present study, zeolite-bearing sandstone, originated from the Parnaiba Paleozoic basin, northeastern Brazil, was tested as a cationic exchange material for chromium removal from aqueous solution. Two grain-size fractions <250 µm (Zeo60) and <177µm (Zeo80) were used. Essays were restricted to removal of Cr(III) species which occur cationic species in aqueous solution whereas the negative charged Cr(VI) species were not considered in the present study. Tests were performed using 1.0 g of each sample in 60 mL of solution with known initial Cr(III) concentrations kept agitated until equilibrium was attained (1 hour for Zeo80 and ca. 4 hours for Zeo60). After reactions, the final Cr concentrations were determined by Atomic Absorption Spectrometry. The material response to ionic exchange showed to be very efficient for Cr(III) removal from solution at around 99 % when the cation initial concentration was 10 mg L-1. Tests were carried out at 25, 40 and 60 ºC but the influence of temperature was not significant. The influence of solution pH was observed in the interval from 3.0 to 5.0 and an increase of Cr removal occurred at pH = 5 of equal amounts of chromium for both samples. The material easily regenerates after the desorption tests: ca. 90 % of adsorbed Cr was released from the Zeo60 sample and ca. 93 % from the Zeo80 sample. All the results support the recommendation of using this material for chromium removal from contaminated water and effluents. In addition, this low-cost material is natural, easily accessed from sedimentary deposits and does not need any previous treatment which can be a stimulus for continuing studies oriented to consider its application in large scale
Subject: Cromo
Zeolitas
Adsorção
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: DAL BOSCO, Sandra Maria. Remoção de cromo de solução aquosa utilizando rocha sedimentar contendo zeolita. 2007. 45f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/287195>. Acesso em: 10 ago. 2018.
Date Issue: 2007
Appears in Collections:IG - Tese e Dissertação

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