Remoção de Cr(VI) de soluções aquosas por adsorção em hidróxidos duplos lamelares e em quitosana quimicamente modificada e suas aplicações em efluentes de galvanoplastia

Abstract

Neste trabalho, a hidrotalcita, um hidróxido duplo lamelar, teve suas propriedades de troca iônica combinadas com as propriedades magnéticas do óxido de ferro para produzir um adsorvente magnético, o HT-Fe 500. Este compósito magnético pode ser utilizado para a remoção de contaminantes aniônicos de águas e em seguida removido do meio por um simples processo magnético. A remoção de cromo(VI) de soluções aquosas foi avaliada através de experimentos de adsorção pelo método da batelada. A capacidade de adsorção, obtida a partir do modelo de Langmuir-Frendlich se mostrou dependente da temperatura e teve valores estimados em 25,93 e 48,31 mg g-1, respectivamente, para as temperaturas de 25 e 30 ° C. Resultados foram satisfatórios quando se empregou este adsorvente para a remoção de Cr(VI) de efluentes gerados em processos de galvanoplastia. A adsorção de Cr(VI) por hidróxidos duplos lamelares (HDLs) contendo os cátions metálicos Mg(II)/Al(III), Mg(II)/Fe(III), Co(II)/Al(III), Co(II)/Fe(III), Ni(II)/Al(III), Ni(II)/Fe(III), Zn(II)/Al(III) e Zn(II)/Fe(III) também foi investigada. Para todos estes HDLs variou-se o tipo de ânion interlamelar (CO32- e Cl-). Para os materiais contendo CO32- promoveu-se a calcinação, a fim de avaliar a variação na eficiência de adsorção pelo efeito da temperatura. Após estudo preliminar de adsorção de Cr(VI) pelos materiais sintetizados, o grupo dos HDLs contendo o cloreto como ânion interlamelar foi o que apresentou maior eficiência de adsorção. Assim, os HDLs Ni-Al-Cl, Mg-Al-Cl e Co-Al-Cl foram selecionados para os estudos posteriores. Para estes HDLs, o modelo cinético de pseudo-segunda ordem se ajustou aos dados experimentais da adsorção de Cr(VI) indicando quimiossorção. No equilíbrio, o modelo de Langmuir se ajustou aos dados experimentais de adsorção, comprovando que a adsorção ocorre em monocamada. As capacidades de adsorção previstas por este modelo (25 a 45 ° para os três HDLs ficaram entre 39,49 e 67,39 mg g-1. Os parâmetros C) termodinâmicos foram determinados e indicaram a natureza espontânea, exotérmica e química da adsorção. Ainda neste estudo, a adsorção de Cr(VI) por partículas magnéticas de quitosana modificadas com etilenodiamina e Fe3+ (MPCh-EDA-FeCL) foi também estudada pelos métodos da batelada e de coluna de leito fixo. De acordo com o modelo de Langmuir, a capacidade máxima de adsorção obtida ficou entre 78,43 e 59,07 mg g-1. Foram determinados os parâmetros termodinâmicos (-14,22 < &#8710;G° < -12,50 kJ mol-1, &#8710;H° = - 39,85 kJ mol-1 e &#8710;S° = - 0,086 kJ mol-1 K-1) que indicaram a natureza espontânea, exotérmica e química de adsorção. No estudo da coluna de leito fixo, a capacidade máxima de adsorção das colunas foi maior do que 52,27 mg g-1. Os resultados foram satisfatórios quando se empregou os adsorventes na remoção de Cr(VI) de efluente de processos de galvanoplastia.

In this work, hydrotalcite, a layered double hydroxide, had its ion exchange properties combined with the magnetic properties of iron oxide to produce a magnetic adsorbent, HT-Fe 500. These magnetic composites can be used as adsorbents for anionic contaminants in water and subsequently removed from the medium by a simple magnetic process. Removal of chromium(VI) from aqueous solutions using HT-Fe 500 was achieved using batch adsorption experiments. The adsorption capacity, calculated with the Langmuir-Freundlich model showed to be dependent on temperature, reaching values of 25.93 and 48.31 mg g-1, respectively, for temperature values of 25 and 30 ° Results C. were satisfactory when employing the adsorbent for removal of Cr(VI) from an effluent generated by electroplating processes. Adsorption of Cr(VI) by layered double hydroxides (LDHs) containing the metal cations Mg(II)/Al(III), Mg(II)/Fe(III), Co(II)/Al(III), Co(II)/Fe(III), Ni(II)/Al(III), Ni(II)/Fe(III), Zn(II)/Al(III) and Zn(II)/Fe(III) also was invested in this study. For these LDHs the interlayer anion was varied (CO32- and Cl-). Materials containing CO32- were submitted to calcination for evaluating the increase in adsorption efficiency by the memory effect. After preliminary study of adsorption of Cr (VI) by the synthesized materials, the group of HDLs containing chloride as the interlayer anion showed the highest adsorption efficiency. Thus, the Ni-Al LDH-Cl, Mg-Al-Cl and Co-Al- Cl were selected for further studies. For these HDLs, the experimental data of the adsorption of Cr (VI) were adjusted to the kinetic model of pseudo-second order, indicating chemisorption. At equilibrium, the experimental data fitted the Langmuir model, proving that the adsorption occurs in monolayer. The adsorption capacities provided by this model (25 to 45 ° C) for three HDLs were between 39.49 and 67.39 mg g-1. The thermodynamic parameters were determined and indicated spontaneous and exothermic chemical nature of adsorption. In this study, the adsorption of Cr(VI) by magnetic chitosan particles modified with ethylenediamine and Fe3+ (MCP-EDA-Fe(III)) also was studied by the batch and fixed bed column methods. According to the Langmuir model, the maximum adsorption capacity was between 78.43 and 59.07 mg g -1. The thermodynamic parameters were determined (-14.22 < &#916;G° < -12.50 kJ mol-1, &#916;H° = - 39.85 kJ mol-1 and &#916;S° = - 0.086 kJ mol-1K-1) indicated the spontaneous, exothermic and chemical nature of adsorption. In study of the fixed bed column, the maximum adsorption capacities of the columns were greater than 52.27 mg g-1. The results were satisfactory when it was used adsorbents for the removal of Cr (VI) effluent electroplating process.