Estudo da adsorção de níquel (II) e zinco (II) em soluções aquosas por lama vermelha natural e ativada: influência do PH, isotermas, cinética e termodinâmica

Abstract

This study aimed to characterize the properties of natural Brazilian red mud, heat treated red mud at 400ºC and chemically treated red mud by hydrochloric acid (HCI) and calcium nitrate (Ca(NO3)2), and evaluate its adsorption capacity for nickel (Nr2+) and zinc (Zn2+) in aqueous. Influence of pH variation in adsorption process was analyzed, finding pH 7, among studied values, as the ideal for adsorption. Also adsorption tests varying Nr2+ and Zn2+ initial concentrations were performed, at pH 5-5,5, and adsorption isotherms adjusted by Freundlich and Langmuir models were prepared. As a result, red mud was considered an effective Nr2+ and Zn2+ adsorbent. The thermally activated red mud showed the highest adsorption capacity for both metals, presenting maximum adsorption values of 1.86 mmol/g for Nr2+ and 1.43 mmol/g for Zn2+. Furthermore, the equilibration time of seven hours was found and pseudo -first order, pseudo-second order, Elovich and intraparticle diffusion models were used to study the kinetics, at pH 5-5,5. The results showed reaction of adsorption followed the pseudo-second order model. Also thermodynamic studies, at pH 5-5,5, were conducted, which indicated adsorption reaction is endothermic and the metals have affinity to red mud. Thus, it was concluded that red mud has potential to be used as an adsorbent of low acquisition cost for treatment of effluents contaminated by metals

Este estudo teve como objetivo caracterizar as propriedades da lama vermelha brasileira natural, tratada termicamente a 400ºC e tratada quimicamente por ácido clorídrico (HCI) e nitrato de cálcio (Ca(NO3)2), e avaliar a sua capacidade de adsorção de níquel (Nr2+) e zinco (Zn2+) em soluções aquosas. A influência da variação do pH no processo de adsorção foi analisada, encontrando-se o pH 7, dentre os valores estudados, como o ideal para a adsorção. Também foram realizados testes de adsorção com variação da concentração inicial de Nr2+ e Zn2+, em pH 5-5,5; a partir dos quais foram elaboradas isotermas de adsorção ajustadas pelos modelos de Freundlich e Langmuir. Como resultado, percebeu-se que a lama vermelha é um adsorvente efetivo de Nr2+ e Zn2+, sendo a lama ativada termicamente a que apresentou maior capacidade de adsorção para ambos os metais, tendo sido encontrados os valores de 1,86 mmol/g para o Nr2+ e 1,43 mmol/g para o Zn2+. Além disso, o tempo de equlíbrio de sete horas foi encontrado e a cinética da reação foi estudada por meio dos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, Elovich e difusão intrapartículas, em pH 5-5,5. Concluiu-se que a reação de adsorção seguiu o modelo sde pseudo-segunda ordem. Também foram realizados estudos de termodinâmica, em pH 5-5,5, indicando que a reação de adsorção é endotérmica e que os metais possuem afinidade com a lma vermelha. Sendo assim, pode-se concluir que a lama vermelha tem potencial para ser utilizada como um adsorvente de baixo custo de aquisição para o tratamento de efluentes contaminados por metais