PRH09-ANP/MCT & PFRH09
Aluna: Fabíola Vignola Hackbarth
Orientadora: Selene Maria de Arruda Guelli Ulson de Souza,
Coorientadores: Antônio Augusto Ulson de Souza e Vítor Jorge Pais Vilar
PRH nº: 09
VALORIZAÇÃO DA MACRO-ALGA MARINHA PELVETIA CANALICULATA NA REMOÇÃO DE CHUMBO E CÁDMIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS
MOTIVAÇÃO
Algas Marinhas
Tecnologias de menor
impacto ambiental
• Setor preponderante na
economia brasileira
ADSORÇÃO
 Biomassa macroscópica
• Grande
consumidora
de água e energia
 Potencial em adsorver íons metálicos
 Biomassa natural renovável
 Abundância nas praias
A biossorção é um exemplo específico de adsorção,
Efluente tóxico
 Problemas para o turismo
que vem se destacando nos últimos anos
 O uso em pesquisas pode ser
↓
Algas ou resíduos de outras
Utilização de biomassas que são
abundantes
Metais
benéfico para as economias locais
operações industriais
OBJETIVO
Valorização da macro-alga marinha Pelvetia canaliculata na remoção de íons chumbo e cádmio em soluções aquosas, como um processo alternativo de remoção de metais pesados
presente em efluentes petroquímicos.
APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO
A valorização de algas marinhas no tratamento de efluentes contaminados com metais pesados permitirá à indústria petroquímica dispor de uma tecnologia eficiente e
amiga do ambiente capaz de obter um efluente final de acordo com os limites de descarga, permitindo uma gestão sustentável dos recursos hídricos.
RESULTADOS OBTIDOS
Cinéticas de biossorção em batelada com alga bruta
120
1,2
: Pb;
: Soma dos metais leves liberados
Concentração de metal (mEq/L)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
: soma dos metais leves liberados
100
1,0
0,8
q (mg Cd2+/g)
: Cd;
0,6
250
pH 4,5
pH 3
pH 2
(b)
(a)
200
60
40
150
• Pode afetar a capacidade de
100
biossorção
0
100
200
Tempo (min)
300
400
pH 4
pH 3
pH 2
50
20
0,2
0
0
0,0
0
100
200
Tempo (min)
300
100
200
Tempo (min)
400
Figura 1. Resultados experimentais para troca iônica de íons Cd2+, Pb2+ e metais leves.
300
400
0
100
200
300
400
Tempo (min)
500
600
Figura 3. Biossorção de íons Cd2+ (a) e Pb2+ (b) pela alga Pelvetia canaliculata saturada com Na+ para diferentes valores de pH.
(b)
(a)
Quantidade de
Cd2+ e Pb2+
• Alga-Na estabilidade do pH
0,4
0
0,0
• Importante avaliar o pH
80
q (mg Pb2+/g)
1,6
Concentração de metal (mEq/L)
Cinéticas de biossorção em batelada com alga tratada com NaCl
Na+ liberado em
maior
quantidade
Proporcional a soma dos
metais (Na, K, Ca, Mg)
Mecanismo
envolvido seria
troca iônica
Troca iônica
↓
Proporção estequiométrica 2:1
Tabela 1. Digestão da alga Pelvetia canaliculata.
Amostra
entre íons sódio e Cd2+ ou Pb2+
Elemento
Alga Bruta
0,28 mmol Ca/g
FTIR, titulação potenciométrica e
esterificação
0,36 mmol Mg/g
↓
0,65 mmol Na/g
Grupos carboxílicos e sulfônicos
responsáveis pela ligação dos metais,
representando no total 2,5 mmol/g
0,54 mmol K/g
Alga-Na
Figura 4. Resultados experimentais para troca iônica de íons Cd2+ (a) e Pb2+ (b) com sódio durante a cinética.
Estudo do equilíbrio de biossorção
2,45 mmol Na/g
1,2
1,2
pH 4
qPb (mmol/g)
1
0,8
0,6
0,4
pH 2
1
pH 2
1,2
pH 4,5
1
qCd (mmol/g)
(b)
Cd2+
1,2
pH 3
0,8
0,6
q (mg/g)
q (mmol/g)
q (mg/g)
q (mmol/g)
0,8
4,0/4,5
140
1,25
259
1,25
0,6
3
102
0,91
240
1,16
2
41
0,37
149
0,72
0,8
0,4
0,4
pH 4
pH 3
0,6
0,2
0,2
0
0
Tabela 3. Parâmetros do modelo de equilíbrio.
pH 2
0,4
0,2
0
0,2
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Grupos Carboxílicos
0
CCd (mmol/L)
0
Alga-Na
Alga-Na - grupos
carboxilicos
bloqueados
Alga-Na - grupos
sulfônicos
bloqueados
Pb2+
pH
1
qPb (mmol/g)
pH 2
qCd (mmol/g)
1,4
(a)
(b)
pH 4,5
(a)
1,4
Tabela 2. Capacidade máxima de biossorção.
1,4
1,4
0
Alga-Na
Alga-Na - grupos
carboxilicos
bloqueados
Alga-Na - grupos
sulfônicos
bloqueados
Figura 2. Biossorção de íons Cd2+ (a) e Pb2+ (b) em alga tratada com NaCl e alga bloqueada tanto os grupos
0,5
1
Figura 5. Dados experimentais do equilíbrio de biossorção para íons
pH ↑
↑ número de sítios
desprotonados disponíveis
1,5
CPb (mmol/L)
Cd2 +
Metal
(a) e
Grupos Sulfônicos
Pb2 +
Capacidade de
biossorção ↑
(b).
qT
(mEq/g)
R2
qT
(mEq/g)
Cd2+
1,5
337
10
1
38
22
0,938
Pb2+
1,5
941
10
1
169
5
22
0,936
carboxílicos quanto os sulfônicos a pH 2 e 4.