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.

MOTIVAÇÃO

OBJETIVO

APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO

RESULTADOS OBTIDOS

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 íons chumbo e cádmio em soluções aquosas, como um processo alternativo de remoção de metais pesados

presente em efluentes petroquímicos.

Tecnologias de menor impacto

ambiental ADSORÇÃO

A biossorção é um exemplo específico de adsorção,

que vem se destacando nos últimos anos

Utilização de biomassas que são abundantes

Algas ou resíduos de outras

operações industriais

• Setor preponderante na economia brasileira

• Grande consumidora de água e energia

Efluente tóxico

↓

Metais

Algas Marinhas

VALORIZAÇÃO DA MACRO-ALGA MARINHA PELVETIA CANALICULATA NA REMOÇÃO DE CHUMBO E CÁDMIO EM SOLUÇÕES AQUOSAS

Biomassa macroscópica

Potencial em adsorver íons metálicos

Biomassa natural renovável

Abundância nas praias

Problemas para o turismo

O uso em pesquisas pode ser

benéfico para as economias locais

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0 100 200 300 400

Con

cent

raçã

o d

e m

etal

(m

Eq

/L)

Tempo (min)

: Cd; : Soma dos metais leves liberados

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 100 200 300 400

Con

cent

raçã

o d

e m

etal

(m

Eq/

L)

Tempo (min)

: Pb; : soma dos metais leves liberados

Cinéticas de biossorção em batelada com alga bruta

Figura 1. Resultados experimentais para troca iônica de íons Cd2+, Pb2+ e metais leves.

Quantidade de Cd2+ e Pb2+

Proporcional a soma dos metais (Na, K, Ca, Mg)

Na+ liberado em maior

quantidade

Mecanismo envolvido seria

troca iônica

Amostra Elemento

Alga Bruta

0,28 mmol Ca/g

0,36 mmol Mg/g

0,65 mmol Na/g

0,54 mmol K/g

Alga-Na 2,45 mmol Na/g

Tabela 1. Digestão da alga Pelvetia canaliculata.

Figura 3. Biossorção de íons Cd2+ (a) e Pb2+ (b) pela alga Pelvetia canaliculata saturada com Na+ para diferentes valores de pH.

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400

q (

mg

Cd

2+/ g

)

Tempo (min)

pH 4,5pH 3pH 2

0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400 500 600

q (

mg

Pb

2+/ g

)

Tempo (min)

pH 4

pH 3

pH 2

(a) (b)

Cinéticas de biossorção em batelada com alga tratada com NaCl

• Importante avaliar o pH

• Pode afetar a capacidade de

biossorção

• Alga-Na estabilidade do pH

(a) (b)

Figura 4. Resultados experimentais para troca iônica de íons Cd2+ (a) e Pb2+ (b) com sódio durante a cinética.

Troca iônica

↓

Proporção estequiométrica 2:1

entre íons sódio e Cd2+ ou Pb2+

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

q Cd(m

mol/g)

CCd (mmol/L)

pH 4,5

pH 3

pH 2

(a)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 0,5 1 1,5

q Pb(m

mol/g)

CPb (mmol/L)

pH 4

pH 3

pH 2

(b)

Estudo do equilíbrio de biossorção

Figura 5. Dados experimentais do equilíbrio de biossorção para íons Cd2 + (a) e Pb2 + (b).

pH ↑ ↑ número de sítios desprotonados disponíveis

Capacidade de biossorção ↑

Cd2+ Pb2+

pH q (mg/g) q (mmol/g) q (mg/g) q (mmol/g)

4,0/4,5 140 1,25 259 1,25

3 102 0,91 240 1,16

2 41 0,37 149 0,72

Metal

Grupos Carboxílicos Grupos Sulfônicos

R2

qT (mEq/g)

qT (mEq/g)

Cd2+ 1,5 337 10 1 38 22 0,938

Pb2+ 1,5 941 10 1 1695 22 0,936

Tabela 3. Parâmetros do modelo de equilíbrio.

Tabela 2. Capacidade máxima de biossorção.

FTIR, titulação potenciométrica e esterificação

↓

Grupos carboxílicos e sulfônicos responsáveis pela ligação dos metais,

representando no total 2,5 mmol/g

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Alga-Na Alga-Na - gruposcarboxilicosbloqueados

Alga-Na - grupossulfônicosbloqueados

qC

d(m

mol

/g)

pH 2

pH 4,5

(a)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Alga-Na Alga-Na - gruposcarboxilicosbloqueados

Alga-Na - grupossulfônicosbloqueados

qP

b(m

mol

/g)

pH 2

pH 4

(b)

Figura 2. Biossorção de íons Cd2+ (a) e Pb2+ (b) em alga tratada com NaCl e alga bloqueada tanto os grupos

carboxílicos quanto os sulfônicos a pH 2 e 4.

PRH09-ANP/MCT & PFRH09