CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE UMA ZEÓLITA EXAURIDA, PARA REMOÇÃO DE ÍONS Mn2+
TECHNOLOGICAL CHARACTERIZATION OF AN EXAURID ZEOLITE FOR REMOVAL OF Mn2 + IONS
Reis, Flávia Donária; Leão, Versiane Albis; Cunha, Emmanoelle Cintra da
Resumo
As zeólitas apresentam importante propriedades fisico-químicas que aliadas a sua disponibilidade e seu baixo custo
viabilizam sua aplicação em vários processos industriais. Atualmente tem-se dado enfoque para utilização de zeólitas na
adsorção de metais no tratamento de água e de efluentes industriais. Assim, o presente trabalho teve como objetivo a
caracterização tecnológica de uma zeólita, visando atestar a viabilidade de sua utilização na remoção de íons Mn2+(aq)
em diferentes condições experimentais. O material utilizado neste trabalho era uma zeólita sintética exaurida utilizada
como catalisador no craqueamento de petróleo. Inicialmente, realizou-se a ativação da zeólita com solução de NaOH,
1 mol.L-1. Em seguida, foi feita a caracterização da mesma e sua aplicação nos ensaios de adsorção com solução sintética
de Mn2+ a 50 mg.L-1, realizados em batelada. Foram investigados valores de pH entre 4 e 8, e temperatura entre 25°C e
70°C. Observou-se que a zeólita foi identificada, por difração de raios-X, como Faujasita. O pH ótimo de adsorção sem
risco de remoção por precipitação foi de 6,5 e a melhor temperatura, 25°C. O tempo de equilíbrio da adsorção do Mn2+(aq)
por adsorção foi de 4 horas. Nessas condições, obteve-se um carregamento de 10,8 mg Mn2+-g zeólita. Os resultados
mostraram o potencial de aplicação deste material para processos de remoção de íons manganês presentes em soluções
aquosas
Palavras-chave
Abstract
Zeolites have important chemical properties which combined with their availability and low-cost support their
application in various industrial processes. Currently, much attention has been given to their use for metal sorption from
wastewaters and industrial effluents. Therefore, the present study carried out a technological characterization of a waste
zeolite sample followed by assessing its application in the removal of Mn2+ ions in different experimental conditions.
The material used in this work was a spent synthetic zeolite used as a petroleum cracking catalyst. The zeolite was firstly
washed in a 1 mol.L-1 NaOH solution. After characterization, batch sorption experiments were carried out with 50 mg.L-1
Mn2+ synthetic solutions. The pH values were set between 4 and 8 and temperature in the 25-70°C range. The zeolite
phase was identified by X-ray diffraction as faujasite. The optimum pH for manganese sorption was 6.5 and the optimum
temperature value was 25°C. The time required for equilibrium to be achieved was 4 hours, which enabled to attain a
loading of 10.8 mg Mn2+/g zeolite. The results herein presented confirmed the potential application of this material for
manganese ions sorption.
Keywords
Referências
1 Silva AM. Remoção do manganês de efluentes industriais utilizando calcário [thesis]. Ouro Preto, MG, Brasil: Universidade Federal de Ouro Preto; 2007.
2 Ciminelli VST. Hidrometalurgia. In: Fernandes FRC, Matos GMM, Castilhos ZC, Luz AB, editors. Tendências tecnológicas Brasil. Rio de Janeiro: CETEM; 2005. p. 157-174.
3 Barbosa NR, Bertolino SM, Cota RGS, Leão VA. Biotechnologies for wastewater treatment in the mineral industry. In: Meyers MA, Benavides HAC, Brühl SP, Colorado HA, Dalgaard E, Elias CN, et al., editors. Proceedings of the 3rd Pan American Materials Congress. Cham: Springer International Publishing; 2017. p. 477-486. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-52132-9_48.
4 Taffarel SR, Rubio J. Removal of Mn2+ from aqueous solution by manganese oxide coated zeolite. Minerals Engineering. 2010;23(14):1131-1138. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2010.07.007.
5 Misaelides P. Application of natural zeolites in environmental remediation: a short review. Microporous and Mesoporous Materials. 2011;144(1–3):15-18. http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2011.03.024.
6 McCusker LB, Baerlocher C. Zeolite structures. In: Cejka J, Van Bekkum H, Corma A, Schueth F, editors. Studies in surface science and catalysis. Amsterdam: Elsevier; 2007. p. 13-37. vol. 168. chap. 2.
7 Dyer A. Ion-exchange properties of zeolites and related materials. In: Cejka J, Van Bekkum H, Corma A, Schueth F, editors. Studies in surface science and catalysis. Amsterdam: Elsevier; 2007. p. 525-553. chapt. 16, vol. 168.
8 Blanchard G, Maunaye M, Martin G. Removal of heavy metals from waters by means of natural zeolites. Water Research. 1984;18(12):1501-1507. http://dx.doi.org/10.1016/0043-1354(84)90124-6.
9 Carvalho WA, Mandelli D, Dal Bosco SM, Jimenez RS, Figueiredo FCA. Uses of Brazilian natural zeolite in the removal of toxic metal cations from wastewater. Studies in Surface Science and Catalysis. 2005;158:2105-2112. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-2991(05)80579-8.
10 Erdem E, Karapinar N, Donat R. The removal of heavy metal cations by natural zeolites. Journal of Colloid and Interface Science. 2004;280(2):309-314. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2004.08.028. PMid:15533402.
11 San Cristóbal AG, Castelló R, Martín Luengo MA, Vizcayno C. Zeolites prepared from calcined and mechanically modified kaolins: a comparative study. Applied Clay Science. 2010;49(3):239-246. http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2010.05.012.
12 Taffarel SR, Rubio J. On the removal of Mn2+ ions by adsorption onto natural and activated Chilean zeolites. Minerals Engineering. 2009;22(4):336-343. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2008.09.007.
13 Ates A, Akgül G. Modification of natural zeolite with NaOH for removal of manganese in drinking water. Powder Technology. 2016;287:285-291. http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2015.10.021.
14. Vicente JGP. Síntese e propriedades da zeólita faujasita nanométrica aplicada à catálise básica [dissertação]. São Carlos: Universidade Federal de São Carlos; 2015.
15 Hildebrando EA, Angélica RS, Neves RF, Valenzuela-Diaz FR. Síntese de zeólita do tipo faujasita a partir de um rejeito de caulim. Cerâmica. 2012;58(348):453-458. http://dx.doi.org/10.1590/S0366-69132012000400006.
16 Ponciano GFP. Avaliação da remoção do manganês em soluções aquosas por micro-organismos isolados de ambientes contendo o metal [dissertação]. Universidade Federal de Ouro Preto; 2015.
17 Qiu H, Lv L, Pan BC, Zhang QJ, Zhang WM, Zhang QX. Critical review in adsorption kinetic models. Journal of Zhejiang University Science A. 2009;10(5):716-724. http://dx.doi.org/10.1631/jzus.A0820524.
18 Silva AM, Cordeiro FCM, Cunha EC, Leão VA. Fixed-bed and stirred-tank studies of manganese sorption by calcite limestone. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012;51(38):12421-12429.
19 Sao K, Khan F, Pandey PK, Pandey M. Equilibrium isotherm study for removal of Mn(II) from aqueous solutions by using novel dioadsorbent tinospora cordifolia. Advances in Research. 2016;6(4):1-11. http://dx.doi.org/10.9734/AIR/2016/23224.
20 Katsimicha D, Pentari D, Pantelaki O, Komnitsas K. Effect of wet milling on the adsorption capacity of a greek natural zeolite used for the removal of heavy metals from solutions. Bulletin of the Geological Society of Greece. 2017;47(2):953-962. http://dx.doi.org/10.12681/bgsg.11135.
21 Motsi T, Rowson NA, Simmons MJH. Adsorption of heavy metals from acid mine drainage by natural zeolite. International Journal of Mineral Processing. 2009;92(1-2):42-48.
22 Jian-Gang H, Di-Wu F, Xiu-Zhi L, Yong-li Z, Sajjad A. Mechanism of Cr6+, Mn2+, Cu2+ and Cd2+ adsorption by a low-cost rice husk-derived biochar in aqueous solutions. Fresenius Environmental Bulletin. 2016;25(8):2736-2744.
23 Aly AA, Farrag AA, Moatism D, Hassan SH. Utilization of citric acid treated corncob for an efficient removal of Mn(II) from aqueous solutions. American Journal of Environmental Engineering and Science. 2016;3(2):62-67.