Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/2176-1523.1186
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

CINÉTICA DE ADSORÇÃO DE MANGANÊS EM ZEÓLITAS EXAURIDAS

MANGANESE ADSORPTION KINETICS ON EXHAUSTED ZEOLITES

Figueiredo, Rodrigo Santos; Leao, Samir Souza

Downloads: 1
Views: 1298

Resumo

Efluentes ricos em manganês, como os das indústrias extrativas, de vidro e cerâmicas, plantas de galvanização, entre outros, são considerados um problema ambiental devido principalmente ao seu poder toxicológico. O íon manganês é um poluente devido às suas propriedades organolépticas e é considerado um metal de difícil remoção devido à sua alta solubilidade, sendo usualmente encontrado em efluentes na forma do íon divalente Mn2+. Diversos métodos de tratamento têm sido aplicados a esses tipos de efluentes com objetivo de enquadramento dos mesmos à legislação ambiental vigente. Uma dessas alternativas é a adsorção/troca iônica tanto em batelada como em colunas de leito fixo, particularmente quando a concentração de metais é baixa. Visando o tratamento de efluentes que contêm o íon manganês, o presente trabalho descreve a remoção do íon pelo processo de adsorção/troca iônica utilizando uma zeólita exaurida. Foram realizados estudos cinéticos nas temperaturas de 25°C, 35°C, e 60°C, que revelaram uma alta remoção desde o início do contato entre a solução rica em manganês e a zeólita sendo que o equilíbrio foi atingido após percorridas 3 horas de experimento. Os dados experimentais se ajustaram melhor ao modelo de pseudossegunda ordem para adsorção do íon manganês na zeólita investigada. Além disso, observou-se nesses experimentos o aumento da temperatura eleva o carregamento e a partir do valor da energia de ativação calculada de 55,4KJ/mol tem-se indicação de que o processo de adsorção em questão é uma quimiossorção.

Palavras-chave

Adsorção, Leito fixo, Manganês, Energia de ativação.

Abstract

Galvanizing plants as well as the mining, glass and ceramics industries among others can produce manganese-laden effluents, which are considered an environmental issue mainly due to their organoleptic properties and because the highly soluble Mn2+ ion is difficult to remove from most wastewaters when only pH control is applied. Thus several treatment methods have been proposed to treat these effluents so that they can comply with environmental regulations. One of such treatments is adsorption/ion exchange (either batchwise or fixed bed) particularly when the metal concentration is low. Biosorbents, ion exchange resins, and zeolites have been investigated as potential sorbents for manganese. Aimed at treating manganese containing effluents, the current work describes manganese removal by adsorption/ion exchange in a spent faujasite zeolite used in the oil industry. Batch kinetic studies were carried out at 25°C, 35°C and 60°C with this spent zeolite and revealed that equilibrium was reached within 3 hours, whereas the experimental kinetic data could be described by the pseudo-second order model. It was observed that the loading rate increased with temperature with an activation energy of 55,4kJ/mol calculated from the rate constant values; an indication of chemisorption during manganese adsorption on the spent faujasite zeolite.

Keywords

Adsorption, Fixed-bed, Manganese, Activation energy

Referências

1 Instituto Mineiro de Gestão das Águas. Encarte especial sobre a qualidade da água do rio doce após o rompimento de barragem da samarco no distrito de Bento Rodrigues – Mariana/MG. Belo Horizonte: Instituto Mineiro de Gestão das Águas; 2016.

2 Duarte RA. Estudo da remoção de manganês de efluentes de mineração utilizando cal, calcário e dióxido de manganês [dissertação]. Belo Horizonte: Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear; 2009.

3 Guilarte TR. Manganese and Parkinson’s disease: a critical review and new findings. Environmental Health Perspectives. 2010;118(8):1071-1080.

4 Rahman SM, Kippler M, Ahmed S, Palm B, El Arifeen S, Vahter M. Manganese exposure through drinking water during pregnancy and size at birth: A prospective cohort study. Reproductive Toxicology (Elmsford, N.Y.). 2015;53:68-74.

5 Sly LI, Hodgkinson MC, Arunpairojana V. Deposition of manganese in a drinking water distribution system. Applied and Environmental Microbiology. 1990;56(3):628-639.

6 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.

7 Brasil. Ministério da Saúde. Portaria nº 2.914, de 12 de Dezembro de 2011. Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da União. 2011.

8 Barboza NR, Guerra-Sá R, Leão VA. Mechanisms of manganese bioremediation by microbes: an overview. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2016;91(11):2733-2739.

9 Sicupira DC, Silva TT, Leão VA, Mansur MB. Batch removal of manganese from acid mine drainage using bone char. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2014;31:195-204.

10 Ates A, Akgül G. Modification of natural zeolite with NaOH for removal of manganese in drinking water. Powder Technology. 2016;287:285-291.

11 bin Jusoh A, Cheng WH, Low WM, Nora’aini A, Megat Mohd Noor MJ. Study on the removal of iron and manganese in groundwater by granular activated carbon. Desalination. 2005;182(1):347-353.

12 Al-Wakeel KZ, Abd El Monem H, Khalil MMH. Removal of divalent manganese from aqueous solution using glycine modified chitosan resin. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2015;3(1):179-186.

13 Ates A. Role of modification of natural zeolite in removal of manganese from aqueous solutions. Powder Technology. 2014;264:86-95.

14 Figueiredo RS. Estudo da adsorção de manganês em batelada e coluna de leito fixo utilizando zeólita sintética [tese]. Ouro Preto: Universidade Federal de Ouro Preto; 2014.

15 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):716-24.

16 Assis PA. Adsorção de metais pesados em solução aquosa e em drenagem ácida de mina utilizando bagaço de cana de açúcar modificado quimicamente Ouro Preto: Universidade Federal de Ouro Preto; 2012.

17 Guimarães D. Tratamento de efluentes ricos em sulfato por adsorção em resina de troca-iônica [dissertação]. Ouro Preto: Universidade Federal de Ouro Preto; 2010.

18 Zou W, Han R, Chen Z, Jinghua Z, Shi J. Kinetic study of adsorption of Cu(II) and Pb(II) from aqueous solutions using manganese oxide coated zeolite in batch mode. Colloids and Surfaces. A, Physicochemical and Engineering Aspects. 2006;279(1-3):238-246.

19 Nandi BK, Goswami A, Purkait MK. Removal of cationic dyes from aqueous solutions by kaolin: kinetic and equilibrium studies. Applied Clay Science. 2009;42(3-4):583-590.

20 Zou W, Han R, Chen Z, Shi J, Hongmin. Characterization and properties of manganese oxide coated zeolite as adsorbent for removal of Copper(II) and Lead(II) ions from solution. Journal of Chemical & Engineering Data. 2006;51(2):534-541.

21 Taffarel SR, Rubio J. Removal of Mn2+ from aqueous solution by manganese oxide coated zeolite. Minerals Engineering. 2010;23(14):1131-1138.

22 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.

23 Nollet H, Roels M, Lutgen P, Van der Meeren P, Verstraete W. Removal of PCBs from wastewater using fly ash. Chemosphere. 2003;53(6):655-665.

5b803b980e8825462c896e56 tmm Articles
Links & Downloads

Tecnol. Metal. Mater. Min.

Share this page
Page Sections