remoÇÃo de cobre e alumÍnio em Águas residuais de …

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil Coordenação do Curso de Engenharia Ambiental REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE PISCINAS UTILIZANDO ZEÓLITA COMO ADSORVENTE Wagner Alan Pinheiro Borges Natal, junho 2018

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Page 1: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Centro de Tecnologia

Departamento de Engenharia Civil

Coordenação do Curso de Engenharia Ambiental

REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO

EM ÁGUAS RESIDUAIS DE PISCINAS

UTILIZANDO ZEÓLITA COMO

ADSORVENTE

Wagner Alan Pinheiro Borges

Natal, junho

2018

Page 2: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Borges, Wagner Alan Pinheiro.

Remoção de cobre e alumínio em águas residuais de piscinas

utilizando zeólita como adsorvente / Wagner Alan Pinheiro Borges. - 2018.

38 f.: il.

Monografia (graduação) - Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia

Ambiental. Natal, RN, 2018.

Orientador: Prof. Dr. Djalma Ribeiro da Silva.

1. Piscina - Monografia. 2. Águas residuais - Monografia. 3.

Cobre - Monografia. 4. Alumínio - Monografia. 5. Contaminação -

Monografia. I. Silva, Djalma Ribeiro da. II. Título.

RN/UF/BCZM CDU 628.31

Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinôco - CRB-15/262

Page 3: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

Wagner Alan Pinheiro Borges

REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO

EM ÁGUAS RESIDUAIS DE PISCINAS

UTILIZANDO ZEÓLITA COMO

ADSORVENTE

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao

curso de graduação em Engenharia Ambiental da

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

como parte dos requisitos para obtenção do título

de Engenheira Ambiental.

Orientador: Prof. Dr. Djalma Ribeiro da

Silva.

Natal, junho

2018

Page 4: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

Primeiramente, agradeço a Deus por mais esta

conquista.

Dedico e agradeço aos meus pais, Luiz Pinheiro

e Lindoia Pinheiro, a minha esposa, Tarcila

Frota, meu filho, Theo, aos meus irmãos, Denise

Pinheiro e Hugo Pinheiro, ao meu orientador,

Raoni Anjos, ao meu coorientador, Djalma

Ribeiro e aos meus amigos e companheiros de

trabalho.

Page 5: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 11

2. OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS ............................................................................. 12

2.1. OBJETIVOS GERAIS ............................................................................................................. 12

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................. 12

3. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................... 13

3.1. PROBLEMÁTICA ................................................................................................................... 13

3.1.1. Cobre .................................................................................................................................. 14

3.1.2. Alumínio............................................................................................................................. 14

3.2. ÁGUA DE PISCINA ................................................................................................................ 15

3.3. ADSORÇÃO ............................................................................................................................. 15

3.3.1. Batelada .............................................................................................................................. 16

3.3.2. Coluna de Leito Fixo .......................................................................................................... 16

3.4. ADSORVENTES ...................................................................................................................... 16

3.4.1. Zeólita ................................................................................................................................ 17

3.5. NORMAS E RESOLUÇÕES .................................................................................................. 17

3.5.1. Instrução Técnica Normativa ............................................................................................. 17

3.5.2. Resolução CONAMA n° 430/11 ........................................................................................ 18

3.5.3. Resolução COEMA n° 02/17 - Ceará................................................................................. 18

4. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................................... 19

4.1. ÁREA DE ESTUDO................................................................................................................. 19

4.1.1. Natal-RN ............................................................................................................................ 19

4.2. REAGENTES, PADRÕES E SOLUÇÕES ............................................................................ 20

4.3. DETERMINAÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO POR ESPECTROMETRIA DE

EMISSÃO ÓPTICA COM PLASMA INDUTIVAMENTE ACOPLADO – ICP-OES............. 21

4.4. TESTE DE ADSORÇÃO ......................................................................................................... 22

4.4.1. Teste de Batelada ............................................................................................................... 22

4.4.2. Teste em Coluna ................................................................................................................. 22

Page 6: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

4.5. TAXA DE REMOÇÃO ............................................................................................................ 24

4.6. VALORES ORIENTADORES PARA COBRE E ALUMÍNIO .......................................... 24

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................................... 25

5.1. TESTE DE BATELADA ......................................................................................................... 25

5.2. TESTE EM COLUNA ............................................................................................................. 27

6. CONCLUSÕES ........................................................................................................................ 33

7. PROPOSTA DE TRABALHOS FUTUROS ......................................................................... 34

REFERÊNCIAS ............................................................................................................................... 35

Page 7: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

LISTA DE ABREVIAÇÕES

Al Alumínio

CAERN Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte

CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente

COEMA Conselho Estadual do Meio Ambiente

Cu Cobre

ITN Instrução Técnica Normativa

ICP-OES Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Acoplado

Indutivamente

NBR Norma Brasileira

NUPPRAR Núcleo de Processamento Primário e Reúso de Água Produzida e

Resíduo

RN Rio Grande do Norte

SEMURB Secretaria Municipal de Meio Ambiente e Urbanismo

VMP Valor Máximo Permitido

Page 8: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Divisão administrativa de Natal/RN. ..................................................................................... 20

Figura 2 - Equipamento utilizado nas análises das amostras (ICP-OES). .............................................. 21

Figura 3 – Desenho esquemático do sistema de filtração. ..................................................................... 23

Figura 4 – Bomba peristáltica utilizada nos testes. ................................................................................ 23

Figura 5 – Teste de batelada com tempo de 60 min. .............................................................................. 26

Figura 6 - Coluna de leito fixo. .............................................................................................................. 27

Figura 7 - Concentração do Cu no primeiro experimento. ..................................................................... 28

Figura 8 - Concentração do Al no primeiro experimento. ..................................................................... 29

Figura 9 - Comparação dos comportamentos das concentrações do Cu e do Al. .................................. 29

Figura 10 - Concentração do Cu nos teste de longo tempo. ................................................................... 30

Figura 11 - Concentração do Al nos teste de longo tempo. ................................................................... 30

Figura 12 - Comparação dos comportamentos das concentrações do Cu e do Al.................................. 31

Figura 13 – Telas utilizadas nos ensaios de tempo curto (a) e de tempo longo (b). ............................... 32

Page 9: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Análise de Al e Cu em piscinas em Natal/RN (Adaptado de NUPPRAR, 2018). ............... 13

Tabela 2 – Características físicas da zeólita Comercial. ........................................................................ 21

Tabela 3 – Parâmetros Instrumentais do ICP-OES. ............................................................................... 22

Tabela 4 – Limites mais restritivos encontrados na Instrução Técnica (Solo). ...................................... 24

Tabela 5 – Teste de batelada com tempo de 60 min. ............................................................................. 25

Tabela 6 – Teste de batelada com tempo de 16 horas. ........................................................................... 26

Tabela 7 – Resultados dos ensaios de leito fixo em tempos curtos. ....................................................... 28

Tabela 8 – Resultados dos ensaios de Leito Fixo em tempos longos. .................................................... 31

Page 10: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 – Porcentagem de remoção. .................................................................................................. 24

Page 11: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

RESUMO

Na cidade de Natal/RN uma das preocupações do Ministério Público do Rio Grande

do Norte - MPRN e do Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do Rio

Grande do Norte - IDEMA é manter a qualidade das águas subterrâneas, pois as águas

superficiais, que já há décadas não são suficientes para abastecer toda a cidade, continuam

suscetíveis à poluição decorrente das atividades antrópicas Uma das preocupantes fontes de

contaminação dos mananciais subterrâneos são as águas residuárias provenientes da retro

lavagem e esgotamento das piscinas devido à presença de altas concentrações de cobre e

alumínio encontradas nas mesmas. Esses contaminantes são acumulados nas águas por anos

pelo uso de produtos químicos utilizados nos tratamentos algicidas, como sulfato de cobre e

alumínio. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo desenvolver um filtro em

laboratório usando uma zeólita comercial para redução ou eliminação de cobre e alumínio de

forma a proporcionar condições de descarte das águas de piscinas. Os testes preliminares em

coluna de leito fixo apresentaram taxa de remoção de 100% de cobre e alumínio nos 10

minutos iniciais, mostrando o potencial de uso da zeólita comercial como adsorvente.

Palavras-chave: Piscina; Contaminação; Cobre; Alumínio; Filtração.

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ABSTRACT

In the city of Natal / RN, there is a growing concern about maintaining the quality of

groundwater, since surface waters, which have not been sufficient for decades to supply the

entire city, remain susceptible to pollution from anthropic activities. One of the worrying

sources of contamination of the underground springs is wastewater from the retrowash and

depletion of swimming pools due to the presence of high concentrations of copper and

aluminum found in them. These contaminants are accumulated in the water for years by the

use of chemicals used in algicidal treatments, such as copper sulfate and aluminum. In this

sense, this work aimed to develop a filter in the laboratory using a commercial zeolite to

reduce or eliminate copper and aluminum in order to provide conditions for the disposal of

swimming pool waters. Preliminary tests in fixed bed columns showed a 100% copper and

aluminum removal rate in the initial 10 minutes, showing the potential of commercial zeolite

as an adsorbent.

Key-words: Swimming pool; Contamination; Copper; Aluminum; Filtration.

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1. INTRODUÇÃO

No Brasil, a constante contaminação das águas superficiais em decorrência das

atividades antrópicas e o alto custo envolvido no processo de descontaminação aumentam a

necessidade e, consequentemente, a importância do uso de poços tubulares como fonte de

abastecimento humano nas cidades. Hoje, mais da metade do abastecimento público brasileiro

provém de reservas subterrâneas (SILVA, 2003). Segundo a Companhia de Águas e Esgoto

do Rio Grande do Norte – CAERN, 38% da zona Norte e 70% das zonas Sul, Leste e Oeste de

Natal/RN são abastecidas por águas subterrâneas, através da exploração de poços tubulares

(CAERN, 2017). A água subterrânea, portanto, representam a fonte mais importante de

suprimento hídrico da cidade. Apesar da importância que a água subterrânea representa para

cidade, a cada dia sua qualidade se deteriora, devido ao crescimento urbano sem

sustentabilidade.

Dentre as atividades potencialmente poluidoras que num futuro próximo poderá

comprometer a qualidade das águas subterrâneas de Natal/RN, estão as águas residuárias

provenientes da retro lavagem e esgotamento das piscinas, que facilitam o acesso do cobre e

do alumínio, oriundos do sulfato de cobre e do sulfato de alumínio usados no tratamento das

águas, ao solo e consequentemente às águas superficiais e subterrâneas. Tais metais são muito

tóxicos para os seres humanos (podem, por exemplo, prejudicar as funções renais

principalmente em pacientes com problemas crônicos) e, por esse motivo, deve ser evitado o

consumo dessas águas quando as concentrações desses metais estiverem acima do Valor

Máximo Permitido - VMP.

Desta maneira, este trabalho tem como objetivo principal desenvolver em nível de

bancada um filtro que possua potencial para um uso eficaz que, quando adaptados aos

sistemas de filtração existentes nas piscinas, consiga reduzir as concentrações desses metais a

níveis aceitáveis pela Instrução Técnica que regerá no futuro próximo as atividades de retro

lavagem e esgotamento das piscinas de Natal/RN e estabelecerá as condições adequadas de

concentrações desses metais nessas águas de rejeito. Para tanto, a escolha bem sucedida de

um adsorvente de uso comercial deve promover um filtro eficaz para atender a proposta.

Page 14: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

12

2. OBJETIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS

2.1. OBJETIVOS GERAIS

Este trabalho teve como objetivo geral desenvolver em nível de bancada um filtro

eficaz, capaz de reduzir as concentrações dos metais cobre e alumínio a níveis aceitáveis pela

Instrução Técnica que regerá as atividades de retro lavagem e esgotamento das piscinas de

Natal/RN e estabelecerá as condições adequadas de concentrações desses metais nessas águas

de rejeito.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Foram objetivos específicos:

Entender a problemática através de alguns estudos bibliográficos, consultas em

livros e pesquisas na internet;

Levantar possíveis constituintes do leito filtrante;

Estabelecer materiais necessários para a execução do trabalho;

Formular a metodologia a ser desenvolvida;

Selecionar a composição do leito filtrante, verificando sempre a eficácia e a

viabilidade;

Desenvolver e montar os sistemas necessários para os ensaios;

Realizar os experimentos e analisar os resultados para obter as respostas

necessárias à conquista do objetivo principal.

Page 15: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

13

3. REFERENCIAL TEÓRICO

3.1. PROBLEMÁTICA

Os processos de retro lavagem e esgotamento das piscinas geram águas residuárias

normalmente contaminadas com metais pesados, principalmente cobre e alumínio, que são

muito prejudiciais a diversas formas de vidas. Essas águas contaminadas com metais em

níveis acima dos permitidos devem passar por processos que eliminem ou reduzam as

concentrações para os parâmetros aceitáveis antes de ser dado o destino final, por exemplo,

antes de serem lançados no sistema coletor público de esgotamento sanitário.

A Promotoria de Justiça e Meio Ambiente do Natal/RN atenta para a problemática

existente das águas residuárias provenientes da retro lavagem e esgotamento das piscinas,

realizou uma investigação de algumas águas de piscinas em empreendimentos no município

de Natal/RN. Os resultados apresentaram altas concentrações de cobre e alumínio (Tabela 1)

necessitando de um maior e melhor controle dos efluentes gerados durante a retro lavagem e

esgotamento das piscinas. Baseado nesses resultados o MPRN em conjunto com o IDEMA,

SEMURB, CAERN e UFRN está em processo de criação de uma instrução técnica normativa

com objetivo de definir procedimentos para a destinação das águas residuárias provenientes

da retro lavagem e esgotamento das piscinas localizadas no município de Natal/RN, com base

nas normas ambientais e técnicas, de modo a subsidiar os processos de licenciamento e as

ações de fiscalização do órgão ambiental do município de Natal/RN.

Tabela 1 – Análise de Al e Cu em piscinas em Natal/RN (Adaptado de NUPPRAR, 2018).

Local de Coleta Al (mg.L-1

) Cu (mg.L-1

)

EMPREENDIMENTO 1 1,290 1,490

EMPREENDIMENTO 2 28,660 6,600

EMPREENDIMENTO 3 47,600 3,150

EMPREENDIMENTO 4 0,201 0,005

EMPREENDIMENTO 5 1,260 0,145

EMPREENDIMENTO 6 5,750 0,826

EMPREENDIMENTO 7 5,225 1,478

EMPREENDIMENTO 8 2,590 0,890

EMPREENDIMENTO 9 43,550 1,425

EMPREENDIMENTO 10 0,630 0,005

EMPREENDIMENTO 11 1,890 0,644

EMPREENDIMENTO 12 0,000 1,000

CONAMA nº 430/11*

- 1,000

COEMA n° 02/17 CE**

10,000 -

Page 16: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

14

* Padrão de lançamento em corpos de água.

** Padrão de lançamento em corpos de água e disposição no solo.

3.1.1. Cobre

O cobre é um metal traço, presente nos tecidos vegetais e animais, essencial para o

metabolismo dos seres vivos, pois constitui várias enzimas importantes para o sistema

metabólico. Porém, em quantidades superiores as necessárias aos organismos, podem trazer

danos à saúde. Uma das fontes de contaminação da população nas cidades é justamente o

sistema de abastecimento d´águas, que devido aos equipamentos mecânicos do sistema como

as bombas d´águas e as tubulações, contaminam as águas que são distribuídas. Entretanto, a

contaminação da água por fungicidas, algicidas, resíduos provenientes de depósitos de lixo, a

atividade vulcânica e algumas atividades industriais, agrícolas e de mineração também podem

ocorrer, aumentando significantemente a concentração desse metal (WINTER, 2009).

O contato recorrente com o cobre agrava os problemas de insuficiência renal

principalmente dos pacientes que lidam com diálise (MISAEL, 1996). Essas exposições

podem ocasionar distorções no transporte tubular ao alterar sua capacidade de excretar esse

elemento (VANHOLDER et al., 2002). Desconfia-se também que os mecanismos oxidativos

sejam alterados devido ao excesso de cobre no organismo, podendo, por exemplo, aumentar

os riscos de doenças cardíacas (VANHOLDER et al., 2002). Outros problemas que podem

estar associado são os que ocasionam anemia, danos hepáticos, alterações no sistema

imunológico, redução das células precursoras na medula óssea, e atraso do crescimento e do

desenvolvimento (URIU-ADAMS & KEEN, 2005).

3.1.2. Alumínio

Diferente do cobre, o alumínio não possui nenhuma função fisiológica conhecida.

Segundo MILLER et al., (1984) a concentração de alumínio na água tratada para o consumo

humano vem do uso de sulfato de alumínio usado nos tratamentos na etapa de decantação.

Como o cobre, o alumínio também traz problemas para os pacientes renais crônicos.

Ele pode causar demência nesses pacientes que precisam ser submetidos ao tratamento de

hemodiálise (HSIEH et al., 2006). Essa demência é causada devido à degeneração dos

astrócitos (SUAREZ-FERNANDEZ et al.,1999) e à interferência na manutenção do

citoesqueleto em neurônios. Esses pacientes ainda podem sofrer a encefalopatia, patologias no

Page 17: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

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encéfalo (ANDRADE et al., 2005). Isso tudo fica potencializado, pois a excreção de alumínio

em pacientes renais é bastante reduzida, implicando, possivelmente, no acúmulo em tecidos

como ossos, rins, cérebro e músculos (WILHELM et al., 1988).

São vários os problemas que podem estar associado ao alumínio, por exemplo,

desordens mentais, como esclerose lateral amiotrófica, demência associada à doença de

Parkinson (VAN DER VOET et al.,1999), osteomalacia (LORENZO, 2008), Alzheimer (MIU

& BENGA, 2006), alterações neurocomportamentais no período embrionário/fetal (EXLEY,

2005) e as desordens imunológicas, como a imunossupressão (GARRUTO et al., 1989).

RIFAT, (1992) alerta para outro agravante. Os complexos alumínio-flúor aumentam

a capacidade de danos neurotóxicos do alumínio. Essa é uma informação que preocupa toda a

população, pois segundo BRUDEVOLD et al., (1972) devido aos processos de tratamento e

fluoretação da água, todos estão expostos a esses complexos.

3.2. ÁGUA DE PISCINA

Atualmente, diversas atividades aquáticas têm sido muito indicadas para a saúde e

preferido por pessoas de ambos os sexos. Essa crescente importância social que as piscinas

vêm ganhando, estabelece também um crescente aumento da importância sanitária.

Diversas patologias podem ser adquiridas ou transmitidas por pessoas que usam as

piscinas para o lazer ou atividades físicas. Para SANSEBASTIANO et al, 2008, as águas de

piscina podem veicular diversos tipos de doenças, desde simples infecções dos olhos até

mesmo desencadear complicações severas.

Visando a saúde pública, as análises físico-químicas para controle da qualidade das

águas de piscinas ganham cada vez mais notoriedade. Por exemplo, a legislação do Estado de

São Paulo possui uma Norma Técnica Especial que não é atualizada desde a década de 1970.

Ela específica os parâmetros cloro residual e pH, limpidez e observação da superfície da água.

Porém hoje, além destes, a literatura e a Associação Brasileira de Normas Técnicas

recomendam vários outros parâmetros tais como turbidez, temperatura, cloretos, nitrato,

nitrito, cor, condutividade, sólidos totais dissolvidos, alcalinidade total, ferro, sulfato, dureza

total, odor e oxidabilidade, tudo para tentar garantir condições mais salutares.

3.3. ADSORÇÃO

A adsorção é um método alternativo de tratamento utilizado normalmente para a

Page 18: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

16

remoção de metais tóxicos de efluentes contaminados. Nesse processo, o adsorvente é o

material sobre o qual ocorre a adsorção, e a substância adsorvida é o adsorbato (PORPINO,

2009). O melhor do uso dessa técnica é o fato de ser uma boa técnica, em termos de

flexibilidade, simplicidade de projetos e facilidade de operação, e ter um baixo custo inicial,

quando comparada a outros métodos empregados para reúso de água. Porém, para que o

processo de adsorção seja eficiente, deve-se fazer uma análise preliminar para uma escolha de

um adsorvente eficaz, que apresente alta seletividade, alta capacidade, longa vida, baixo custo

e estar disponível em grandes quantidades (IMMICH, 2006).

3.3.1. Batelada

Os experimentos em batelada são simples de serem desenvolvidos e podem ser

obtidas importantes informações para um experimento em coluna ou até mesmo em escala

piloto. A decisão de manter um modo de adsorção batelada ou coluna em uma escala

industrial está associada ao volume a ser tratado e ao tempo de contato. Nessa metodologia, o

adsorvente e a solução que contêm o adsorvato ficam em contato durante todo o tempo do

experimento sob agitação, sendo possível a obtenção de parâmetros cinéticos e o estudo das

isotermas de equilíbrio (MALVESTIO, 2010).

3.3.2. Coluna de Leito Fixo

A importância dos testes em coluna de leito fixo é devido ser um processo mais

usualmente usado em filtros. Segundo GERENTE et al., 2007, geralmente operações

industriais em grande escala são realizadas em sistemas de coluna de leito fixo. Essa

metodologia permite tratar grandes volumes de efluente, mas devido ao tempo de contato

menor quando comparado com o método de batelada, entrega menor capacidade de retenção,

pois permite um tempo menor de contato entre o adsorvente e adsorbato no sistema (COSTA

e FRANÇA, 1996).

3.4. ADSORVENTES

Os materiais adsorventes geralmente são divididos em três grupos: inorgânicos,

orgânicos sintéticos e orgânicos vegetais (RENGASAMY; DAS; KARAN, 2011). O primeiro

grupo é representado por materiais como vermiculita, zeólita, grafite, diatomita, entre outros.

O segundo grupo por materiais como o polipropileno e espumas de poliuretano, que são

Page 19: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

17

comumente comercializadas para sorção em derramamentos de óleo devido as suas altas

hidrofobicidades. A desvantagem desses materiais é a não biodegradabilidade. O terceiro

grupo é representado por biomassas, fibras vegetais, e resíduos agrícolas, como: fibras de

coco, bagaço de cana, algodão, celulose, entre outros. Os materiais vegetais, geralmente,

apresentam baixa flutuabilidade e baixa hidrofobicidade (ADEBAJO et al., 2003;

RENGASAMY, DAS, KARAN, 2011).

3.4.1. Zeólita

Vários adsorventes são aplicados no tratamento de águas, um deles são as zeólitas,

minerais formados por uma estrutura tridimensional de tetraedros de SiO4 e AlO4. As zeólitas

possuem cavidades e canais regulares e de tamanho molecular, nos quais pode haver

movimentação de moléculas de água. O desbalanceamento de cargas provocado pelo Al

estrutural, que é trivalente, é compensado por cátions de metais alcalinos e alcalinos terrosos.

Esta condição confere às zeólitas a propriedade de troca iônica (DAL BOSCO; JIMENSEZ;

CARVALHO, 2004).

As zeólitas têm a capacidade de trocar íons presentes na água, auxiliando na remoção

de íons como cálcio e magnésio, diminuindo a dureza das mesmas. Além disso, são excelentes

para a remoção de íons metálicos, devido às suas propriedades físico-químicas, tais como,

cristalinidade, estabilidade térmica, cadeia bem definida, seletividade iônica, etc. Ao mesmo

tempo, é destacável a possibilidade de reutilização sem perder a capacidade de adsorção

(SOLACHE-RÍOS; GARCÍAMENDIETA; OLGUÍN, 2009; DIMIRKOU; DOULA, 2008;

FONSECA; OLIVEIRA; ARAKAKI, 2006).

As zeólitas naturais têm baixa capacidade de troca-iônica e são comumente tratadas

por métodos químicos ou físicos após serem utilizadas. As soluções de cloreto de sódio são

amplamente empregadas para ativar zeólitas e aumentar a sua capacidade de adsorção

(TAFFAREL; RUBIO, 2009).

3.5. NORMAS E RESOLUÇÕES

3.5.1. Instrução Técnica Normativa

Todas as piscinas de empreendimentos sujeitos a licenciamento ambiental, bem

como as piscinas de habitações unifamiliares, deverão futuramente atender aos parâmetros de

lançamentos determinados pela Instrução Técnica Normativa (ITN) que ainda está em

Page 20: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

18

processo de aprovação. Baseada principalmente nas resoluções CONAMA n° 430/11 e

COEMA n° 02/17, essa Instrução Técnica dispõe de informações importantes como, por

exemplo, como deverá ocorrer a destinação das águas residuárias e os critérios para a

destinação ao sistema público de coleta de esgoto de Natal ou os requisitos necessários para a

devida infiltração no solo.

3.5.2. Resolução CONAMA n° 430/11

A resolução CONAMA n° 430/11 dispõe sobre condições, parâmetros, padrões e

diretrizes para gestão do lançamento de efluentes em corpos de água receptores. Ela é

utilizada pela ITN como referência para o limite máximo da concentração do cobre contido

nos efluentes que poderão ser lançados em corpos de água. Assim, o valor máximo da

concentração de cobre para o lançamento em corpos de água é 1,0 mg.L-1

, o mesmo previsto

pela ITN para reúso ou infiltração no solo, ou 10,0 mg.L-1

para disposição no sistema público

de coleta de esgotos.

3.5.3. Resolução COEMA n° 02/17 - Ceará

A resolução COEMA n° 02/17 do Ceará dispõe sobre condições, parâmetros, padrões

e diretrizes para gestão do lançamento de efluentes em corpos receptores e em rede coletora

de esgoto, em atendimento aos princípios e respectivos objetivos da Política Nacional de

Meio Ambiente. Como a CONAMA n° 430/11 não prevê a concentração máxima para o

alumínio, a COEMA n° 02/17 é a referência utilizada pela ITN para esse metal, ficando assim

estabelecido que o limite máximo aceito pela Instrução Técnica é de 10 mg.L-1

, para

lançamento no sistema coletor de esgoto sanitário, reúso e filtração no solo, seguindo a

resolução do Ceará.

Page 21: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

19

4. MATERIAIS E MÉTODOS

O estudo foi dividido em três etapas:

Primeira etapa – Foram executados alguns estudos bibliográficos, consultas em

livros técnicos e pesquisas na internet buscando em outros trabalhos informações

essenciais;

Segunda etapa – Nesta etapa, foi realizado o levantamento e a seleção dos

possíveis constituintes que poderiam compor o sistema de filtração a ser

desenvolvido. Após a seleção dos constituintes do sistema, a coluna de filtração foi

criada e montada utilizando o leito filtrante selecionado;

Terceira etapa – Realizada a segunda etapa, com o sistema pronto para o uso,

efetivou-se diversos experimentos em laboratório, utilizando soluções montadas

com concentrações de metais (7,9 a 15,9 mg.L-1

de cobre e de 11,6 a 22,2 mg.L-1

de

alumínio) superiores as médias encontradas nas amostras das piscinas investigadas

pelo Ministério Público em Parceria com o NUPPRAR (2018) (Tabela 1), com a

finalidade de estabelecer a melhor configuração possível de funcionamento.

4.1. ÁREA DE ESTUDO

4.1.1. Natal-RN

O desenvolvimento deste projeto visa o tratamento das águas residuárias

provenientes do descarte das piscinas no município de Natal/RN. A cidade de Natal tem uma

estimativa populacional (2017) de 885.180 habitantes e uma densidade demográfica (2010) de

4.805,24 hab/km², possui uma área total de 167,26 km², correspondendo a 0,32% do estado

(SEMURB, 2014). O clima é o tropical úmido com chuva no inverno e verão seco, possui

uma temperatura média anual de 26,5°C, com uma precipitação pluviométrica média de 156,6

mm/mês (SEMURB, 2014). É composta por 36 bairros, delimitados em quatro regiões ou

zonas administrativas: zona norte, sul, leste e oeste (Figura 1). Sendo estas abastecidas

aproximadamente por 70% de água subterrânea e 30% de águas superficiais (CAERN, 2011).

Onde as populações das Zonas Sul, Leste e Oeste são abastecidas através da exploração de

poços tubulares, aproximadamente 70% e pelo manancial da lagoa do Jiqui, aproximadamente

30%, que pertence à Bacia Hidrográfica Pirangi. O abastecimento de água à população da

Zona Norte de Natal/RN é realizado através da exploração de poços tubulares,

Page 22: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

20

aproximadamente 38%, e pelo manancial da lagoa de Extremoz, aproximadamente 62%, que

pertence à Bacia Hidrográfica Doce (CAERN, 2011).

Figura 1 - Divisão administrativa de Natal/RN.

Fonte: SEMURB, 2008.

4.2. REAGENTES, PADRÕES E SOLUÇÕES

Todas as soluções aquosas foram preparadas com água de alta pureza, com resistividade

de 18,2 MΩ cm, obtida pelo sistema Elga Purelab Ultra (Elga Labwater, Reino Unido). Para o

preparo das curvas de calibração, soluções de referência (SpecSol, São Paulo) mono-

elementares de 1000 mg.L-1

de Al, e Cu a 5 % (v / v) de HNO3. Para o preparo das soluções

de cobre e alumínio, utilizou-se sulfato de cobre e alumínio comercial utilizados em

tratamentos algicidas em piscinas.

A zeólita comercial utilizada nos testes foi fornecida pelo fabricante com uma

granulometria que variava de 0,355 a 0,850 mm. Suas propriedades físicas se encontram na

Tabela 2.

Page 23: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

21

Tabela 2 – Características físicas da zeólita Comercial.

Parâmetro Zeólita Comercial

Granulometria (mm) 0,355 - 0,850

Coloração Marrom escuro

Forma Granular

Densidade (g.cm-3

) 1,9 - 2,0

Dureza (Moh) 3 - 5

Coeficiente de Uniformidade < 1,60

4.3. DETERMINAÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO POR ESPECTROMETRIA DE

EMISSÃO ÓPTICA COM PLASMA INDUTIVAMENTE ACOPLADO – ICP-OES

Para a quantificação do Cobre e Alumínio, foi utilizada a Espectrometria de Emissão

Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES) (Figura 2). A técnica de ICP-OES

baseia-se na emissão de radiações quando átomos neutros ou íons gasosos são excitados

termicamente. Através das radiações emitidas em cada comprimento de onda, pode-se

identificar o elemento emissor e a partir da medida da intensidade desta radiação determina-se

a concentração do elemento em questão presente na amostra (NÖLTE, 2003). Para a

determinação desses metais foi utilizado um ICP-OES da Figura 2 (Thermo Fisher Scientific,

Bremen, Alemanha), modelo iCAP 6300 Duo, com vista axial e radial, detector simultâneo

CID (Charge Injection Device). Argônio comercial com pureza de 99,996% (Linde) foi

utilizado para, geração do plasma, sendo também utilizado como gás de nebulização e

auxiliar. Os parâmetros instrumentais estão apresentados na Tabela 3.

Figura 2 - Equipamento utilizado nas análises das amostras (ICP-OES).

Fonte: Autor, 2018

Page 24: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

22

Tabela 3 – Parâmetros Instrumentais do ICP-OES.

Parâmetro Valores

Potência da fonte de RF 1150 W

Vazão do gás nebulizador 0,8 L.min-1

Vazão do gás auxiliar 0,5 L.min-1

Tempo de estabilização 30 s

4.4. TESTE DE ADSORÇÃO

Os estudos de adsorção, batelada e coluna, foram realizados nos Laboratórios do

NUPPRAR do Instituto de Química da Universidade Federal de Rio Grande do Norte.

4.4.1. Teste de Batelada

O teste de batelada foi realizado inicialmente apenas para o Cobre, empregando 50

mL da solução em contato com variação da massa de 0,1, 0,25, 0,5, 1,0, 2,0 e 5,0 g da zeólita

A comercial. As amostras foram colocadas em erlenmeyers de 150 mL e submetidas a uma

agitação em mesa agitadora orbital numa rotação de 200 RPM, em um período de 60 min. Ao

término do tempo, as amostras foram filtradas, e os líquidos foram analisados por ICP-OES.

As amostras foram preparadas em triplicatas. O branco foi considerado o tempo zero, ou seja,

o qual não houve contato com a peneira molecular. Também se fez o teste com as massas de

2,0 e 5,0g com o tempo de 16 horas de contato com a zeólita, promovida por uma mesa

agitadora orbital funcionando a 200 RPM.

4.4.2. Teste em Coluna

Em escala laboratorial foi construído uma coluna, contendo como material

adsorvente a zeólita comercial, para a remoção simultânea de Cu e Al da solução sintética

previamente preparada. A coluna consiste em um tubo de PEAD de 56 cm de altura e 1,8 cm

de diâmetro. A coluna foi constituída por 52 cm de altura de camada adsorvente e, como

camada suporte, utilizou-se 5 cm de espaço vazio para a drenagem do sistema. A quantidade

de adsorvente na coluna foi calculada baseada nos valores tabelados no manual do usuário da

zeólita comercial.

Page 25: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

23

A introdução da solução acontece de forma ascendente, como apresenta a Figura 3. A

solução de Cobre e/ou Alumínio de concentração 8000 mg.L-1

, simulando uma água de

piscina com a presença dos metais, com vazão de entrada de 2000 mL.h-1

. Sendo retiradas

amostras de 50 mL do percolado para análise nos tempos curtos de 1, 10, 20, 30, 40, 50 e 60

min. Em seguida foram realizados testes de longo tempo de 1, 2, 3, 4 e 5 horas. Ao término do

tempo, as amostras foram filtradas, e os líquidos foram analisados por ICP-OES.

Figura 3 – Desenho esquemático do sistema de filtração.

Fonte: Autor, 2018

O para os teste em coluna utilizou-se o fluxo ascendente por meio de uma bomba

peristáltica da marca Lead Fluid, modelo BT100S (Figura 4), a uma vazão controlada e

constante de 2000 mL.h-1

de uma solução contendo uma concentração de 7,9 mg.L-1

de

alumínio e 11,6 mg.L-1

de cobre e com pH 4,29 a 25,1 °C.

Figura 4 – Bomba peristáltica utilizada nos testes.

Fonte: Autor, 2018

Page 26: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

24

4.5. TAXA DE REMOÇÃO

As taxas de remoção de cobre e alumínio foram calculadas pela Equação 1.

Equação 1 – Porcentagem de remoção.

Onde:

R%= porcentagem de retenção ou quantidade percentual de Cobre ou Alumínio

removido (%);

Ci= concentração inicial (mg.L-1

);

Ce= concentração de equilíbrio (mg.L-1

).

4.6. VALORES ORIENTADORES PARA COBRE E ALUMÍNIO

O valor máximo permitido (VMP) utilizado nesse trabalho para o Cobre foi de 1

mg.L-1

, segundo a Resolução nº 430/11 do CONAMA. Já para o Alumínio, que não possui

VMP segundo a Resolução nº 430/11 do CONAMA, utilizou-se a concentração de 10 mg.L-1

,

a resolução do COEMA nº 02/17 do Ceará, conforme a Tabela 4.

Tabela 4 – Limites mais restritivos encontrados na Instrução Técnica (Solo).

Substância Concentração (mg.L-1

) Norma

Cobre total 1,0 CONAMA nº 430/11

Alumínio total 10,0 COEMA n° 02/17 CE

Page 27: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

25

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

5.1. TESTE DE BATELADA

Os testes de batelada foram realizados inicialmente, empregando 50 mL da solução

em contato com variação da massa de 0,1, 0,25, 0,5, 1,0, 2,0 e 5,0 g da zeólita comercial. Para

cada um desses ensaios, obtiveram-se amostras em triplicatas. Por fim, calcularam-se as

médias de cada triplicata e efetuaram-se os cálculos das taxas de remoção (R%) utilizando

essas médias como o valor da concentração de cada ensaio. Os resultados estão apresentados

na Tabela 5 e na Figura 5.

Tabela 5 – Teste de batelada com tempo de 60 min.

Massa

Zeólita

Amostras

Triplicatas

Concentração

pós filtração de

Cu (mg.L-1

)

Média das

concentrações das

triplicatas

Média de R%

0,10g

1A 5,613

5,694 33,12 1B 5,678

1C 5,791

0,25g

2A 5,469

5,752 32,44 2B 5,867

2C 5,921

0,50g

3A 5,090

5,113 39,94 3B 5,095

3C 5,155

1,00g

4A 4,487

4,266 49,89 4B 4,151

4C 4,160

2,00g

5A 0,310

0,319 96,25 5B 0,329

5C 0,319

5,00g

6A 0,220

0,218 97,44 6B 0,204

6C 0,229

Page 28: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

26

Figura 5 – Teste de batelada com tempo de 60 min.

Os resultados mostram que com o aumento da quantidade de adsorvente, há o aumento

da taxa de remoção de cobre dissolvido em água. As massas de 0,1, 0,25 e 0,5g não

apresentaram diferenças significativas nas taxas de remoção de Cobre. Já entre 1,0g e 2,0g

houve um aumento de 50% da taxa de remoção, e de 2,0 g para 5,0g não houve aumento

significativo. As massas que apresentaram as melhores taxas de remoção foram testadas

aumentando o tempo de contato para se alcançar uma remoção de 100%. Conseguiu-se uma

taxa de remoção (R%) de 99,07% de Cobre dissolvido, como apresentado na Tabela 6.

Tabela 6 – Teste de batelada com tempo de 16 horas.

Massa

Zeólita

Amostras

Triplicatas

Concentração

pós filtração de

Cu (mg.L-1

)

Média das

concentrações

Média de

R%

2,00g

5A 0,089

0,098 98,86 5B 0,105

5C 0,099

5,00g

6A 0,148

0,079 99,07 6B 0,08

6C 0,01

Os resultados apresentados (Tabelas 5 e 6) mostraram que a zeólita tem potencial de

remoção para o Cobre, sendo possível reduzir a concentração da solução inicial de 8,435

mg.L-1

de Cu para concentração final de 0,079 mg.L-1

de Cu, valor esse inferior ao da

Resolução nº 430/11 do CONAMA (1,0 mg.L-1

). Verificada a eficácia da zeólita na remoção

33,12 32,44

39,94

49,89

96,25 97,44

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,1 0,25 0,5 1,0 2,0 5,0

R%

Massa (g)

Page 29: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

27

do cobre através do teste de batelada, o próximo ensaio foi realizado por coluna de leito fixo

utilizando uma solução contendo os dois metais (cobre e alumínio) para verificar a eficiência

do sistema na remoção de ambos.

5.2. TESTE EM COLUNA

Em seguida foram realizados ensaios em coluna com o objetivo de simular as

condições que devem ser empregadas em campo (Figura 6). A coluna foi desenvolvida com a

capacidade de comportar a quantidade de leito filtrante (zeólita) indicada pelo fabricante do

mineral. A coluna comportou cerca de 290g da zeólita atendendo as especificações contidas

no manual da empresa.

Figura 6 - Coluna de leito fixo.

Fonte: Autor, 2018

O teste em tempos curtos, onde as amostras foram coletadas após passar pela coluna

nos tempos de 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60 min, estão apresentados na Tabela 7. Observa-se a

partir dos dados da Tabela 7, que com 1 min, houve remoção total de Cobre e Alumínio, e

com passar do tempo o adsorvente começa a perder eficiência de remoção dos metais.

Page 30: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

28

Tabela 7 – Resultados dos ensaios de leito fixo em tempos curtos.

TEMPOS CURTOS

Amostra pH Temperatura

(°C)

Cu

mg.L-1

R %

Cu

Al

mg.L-1

R %

Al

Branco 4,29 25,1 7,906 - 11,580 -

1 min 4,72 25,6 0,000 100,00 0,000 100,00

10 min 4,23 25,6 6,231 21,19 6,360 45,08

20 min 4,11 25,3 7,116 9,99 9,089 21,51

30 min 4,14 25,2 7,352 7,01 9,608 17,03

40 min 4,15 25,5 7,372 6,75 9,793 15,43

50 min 4,16 25,4 7,444 5,84 10,000 13,64

60 min 4,16 25,2 7,503 5,10 10,030 13,39

Observando os gráficos das Figuras 7 e 8, gráficos das concentrações de Cu e Al, do

teste de tempos curtos, observa-se que na primeira amostra no tempo de 1 min, houve redução

total das concentrações dos metais, mas logo em seguida, já com 10 minutos, a zeólita estava

quase saturada, retendo muito pouco dos metais e, ao final dos 60min, já não adsorvia

praticamente nada, comportava-se como um leito filtrante quase completamente saturado, ou

seja, a solução passava pela coluna praticamente inalterada, com a concentração dos metais

próxima a original encontrada no padrão.

Figura 7 - Concentração do Cu no primeiro experimento.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Co

nce

ntr

ação

(p

pm

)

Amostra

Page 31: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

29

Figura 8 - Concentração do Al no primeiro experimento.

Comparando os gráficos da Figura 9, notam-se comportamentos parecidos das

concentrações do Cu e do Al. Porém, quando se faz a relação entre as R% desses metais, Al

sempre superior (Tabela 7), percebe-se que a zeólita teve maior afinidade pelo alumínio.

Além disso, outra interessante observação visível na Figura 9 é que, mesmo após 24h em

processo de saturação, observado desde os primeiros 10 minutos do início do procedimento, o

leito filtrante nunca esteve completamente saturado, sempre esteve adsorvendo.

Figura 9 - Comparação dos comportamentos das concentrações do Cu e do Al.

0

2

4

6

8

10

12

14

Co

nce

ntr

ação

(p

pm

)

Amostra

0

2

4

6

8

10

12

14

Co

nce

ntr

ação

(p

pm

)

Amostras

Cu

Al

Page 32: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

30

Comparando o ensaio de tempo longo (desenvolvido com um novo recheio para

coluna com a zeólita com a finalidade de verificar as taxas de remoção maiores que 1 hora)

com o ensaio de tempo curto, os resultados obtidos foram diferentes e muito promissores,

observando-se que não houve qualquer indício de saturação do leito filtrante (Figuras 10 e

11).

Figura 10 - Concentração do Cu nos teste de longo tempo.

Figura 11 - Concentração do Al nos teste de longo tempo.

Como no ensaio de tempo curto, também se percebe ao analisar o gráfico da Figura

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Padrão 1 hora 2 hora 3 hora 4 hora 5 hora

Co

nce

ntr

ação

(p

pm

)

Amostras

Cu

Cu

0

5

10

15

20

25

Padrão 1 hora 2 hora 3 hora 4 hora 5 hora

Co

nce

ntr

ação

(p

pm

)

Amostras

Al

Al

Page 33: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

31

12 que o comportamento da concentração do cobre é similar a do alumínio. Porém, agora as

taxas de remoção variaram entre 50,55% a 51,94%, média de 51,18% para o Cu e de 50,00%

a 52,65%, média também de 51,18% para o Al. Essas médias iguais apresentadas na Tabela 8

indicam que a afinidade da zeólita foi a mesma para os dois metais.

Figura 12 - Comparação dos comportamentos das concentrações do Cu e do Al.

Tabela 8 – Resultados dos ensaios de Leito Fixo em tempos longos.

TEMPOS LONGOS

Amostra pH Temperatura

(°C)

Cu

ppm

R %

Cu

Al

ppm R % Al

Branco 4,15 25,1 15,860 - 22,240 -

1 hora 4,21 25,1 7,691 51,51 10,530 52,65

2 horas 4,26 25,5 7,754 51,11 10,960 50,72

3 horas 4,26 25,0 7,843 50,55 11,120 50,00

4 horas 4,29 24,9 7,801 50,81 11,040 50,36

5 horas 4,30 24,6 7,623 51,94 10,630 52,20

Médias - - - 51.18 - 51,18

A diferença de comportamento dos ensaios de tempos curtos e longos, além do

tempo, foi a alteração das telas de retenção do leito filtrante (zeólita) que ficam nas

extremidades da coluna. Essas telas foram substituídas no ensaio de tempos longos, pois foi

percebido que elas não eram feitas de material adequado. Isso só foi percebido após o ensaio

de tempo curto, quando a tela foi retirada para a substituição da zeólita no experimento de

tempo longo. Ao retirar a tela, foi verificado que os poros estavam muito mais abertos no

0

5

10

15

20

25

Padrão 1 hora 2 hora 3 hora 4 hora 5 hora

Co

nce

ntr

ação

(p

pm

)

Amostras

Cu

Al

Page 34: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

32

centro devido a não suportar o peso da zeólita e nem as tensões sofridas para mantê-la

esticada ao ser colocada no lugar (Figura 13). Isso deve ter influenciando no fluxo, uma vez

que este poderia estar seguindo um caminho preferencial (facilitado) no centro do leito

filtrante.

Figura 13 – Telas utilizadas nos ensaios de tempo curto (a) e de tempo longo (b).

Fonte: Autor, 2018

Dessa maneira, o fluxo próximo a lateral da coluna deve ter sido muito menor,

fazendo com que boa parte do material adsorvente estivesse pouco disponível para a remoção

dos metais. Assim, a porção da zeólita no cerne do leito, que recebia a maior parcela do fluxo,

ficou propícia à rápida saturação (aumento da concentração no gráfico da Figura 9), enquanto

boa parte do leito filtrante sempre esteve adsorvendo, mas contribuindo muito pouco na

redução das concentrações, pois, a parcela do fluxo que passava por essa parte do leito era

muito menor que a que seguia pelo centro do leito filtrante, justificando a lentidão na

completa saturação do material adsorvente vista também nos gráficos da Figura 9. Essa

alteração no sistema, fundamental para os ótimos resultados obtidos no segundo experimento,

também pode, de alguma forma, ter favorecido a melhor equalização na afinidade do leito

filtrante para adsorção do cobre e do alumínio, fazendo com que o alumínio que esteve com

uma taxa de remoção muito maior que o cobre no ensaio de tempos curtos, passasse no

segundo ensaio a ter a mesma taxa de remoção do cobre, pouco mais de 50% de remoção para

ambos.

Page 35: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

33

6. CONCLUSÕES

Observado os resultados e feita às análises adequadas, fica evidente que a zeólita

testada neste trabalho, como meio adsorvente, é eficaz na redução das concentrações dos

metais cobre e alumínio não somente nas soluções contendo um ou o outro metal, mas

também nas soluções contendo os dois simultaneamente. Além disso, a presença dos dois

concomitantemente não altera significativamente o comportamento de adsorção de qualquer

um dos dois metais.

Os testes de batelada, executado preliminarmente para a verificação e constatação da

eficiência da zeólita na remoção do cobre, serviram também para dar bons indícios da sua

eficácia na adsorção de outros íons com características parecidas como, por exemplo, o

alumínio. Porém, a eficácia para a adsorção do alumínio já era esperada, pois nas indicações

do manual do fabricante o alumínio é um dos metais presente na lista de eficiência de

adsorção do adsorvente.

Já os testes de coluna, por serem feitos por processos parecidos com os que ocorrem

usualmente nas piscinas, serviram para darem a certeza de que, quando bem dimensionados,

futuros filtros, utilizando essa zeólita comercial como material adsorvente, funcionariam com

uma excelente eficiência na redução dos metais cobre e alumínio, restando apenas a dúvida se

além de eficiente esse filtro também seria economicamente viável.

Assim, a seleção bem sucedida do adsorvente (zeólita) foi fundamental para a

obtenção de um filtro com potencial promissor para remoção dos metais cobre e alumínio, se

mostrando uma boa solução para as águas resíduas de piscinas da cidade de Natal-RN.

Entretanto, novos testes em escala piloto devem ser realizados, a fim de constatar o potencial

de remoção de cobre e alumínio em maiores vazões para aplicação em águas de descartes

após o tratamento das piscinas.

Page 36: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

34

7. PROPOSTA DE TRABALHOS FUTUROS

Realizar as curvas cinéticas de adsorção da zeólita para Cobre e Alumínio;

Determinar o tempo de saturação da zeólita;

Calcular o custo de implantação de um sistema em escala real;

Caracterizar a zeólita pelas técnicas de DRX, FRX, Microscopia Eletrônica de

Varredura, Termogravimetria e BET.

Testar a variação da vazão de entrada no leito filtrante;

Testar a associação do zeólita com carvão ativado e outros adsorventes comerciais.

Page 37: REMOÇÃO DE COBRE E ALUMÍNIO EM ÁGUAS RESIDUAIS DE …

35

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