A eficiência da remoção de íons de metais pesados ​​de águas residuais de eletropolimento industrial usando materiais naturais

May 15, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 17766 (2022) Citar este artigo

1503 acessos

3 Citações

10 Altmétrica

Detalhes das métricas

Os metais pesados ​​estão presentes nas águas residuais geradas pelos setores industriais, representando uma ameaça ao meio ambiente, incluindo os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Com isso em mente, há um interesse crescente em encontrar métodos alternativos, porém eficazes, de remoção de íons de metais pesados ​​de efluentes industriais. A sorção é uma das técnicas mais aplicadas devido à simplicidade, alta eficiência, produção de pequenas quantidades de lodo, baixo investimento e viabilidade do processo em uma ampla faixa de pH e temperatura. Este trabalho trata do tratamento de efluentes industriais a partir do polimento eletrolítico de aço inoxidável contendo altas concentrações de íons metálicos Fe(III), Cr(III), Ni(II) e Cu(II). Levando em consideração a eficácia, disponibilidade e aplicabilidade de biossorventes para águas residuais ácidas, cascas de laranja, algas, Eclipta alba e cascas de ovos foram selecionados para o estudo. Testes de sorção foram realizados para Eclipta alba e os resultados obtidos mostraram um melhor ajuste para o modelo cinético de segunda ordem (R2 > 0,99) e o modelo de isoterma de Langmuir (R2 > 0,99). A capacidade máxima de adsorção foi de 17,92 mg/g para a mistura de íons metálicos. O potencial de uso de cascas de ovos secas e calcinadas foi estabelecido. Ambos os materiais alcançaram uma alta taxa de remoção de mais de 95%. O ferro e o cromo são removidos da solução primeiro (cerca de 100% e 90%, respectivamente), seguidos pelos íons de níquel e cobre. Medições de FT-IR e SEM com EDS usadas para caracterizar materiais, juntamente com testes de laboratório usando efluentes industriais reais, permitiram determinar seu mecanismo de ação. A área superficial específica foi determinada para todos os materiais testados e os valores foram: 1,63, 0,15 e 5,15 m2/g para Eclipta alba, casca de ovo desidratada e casca de ovo calcinada, respectivamente. Os resultados fornecem motivos para otimismo na aplicação de materiais selecionados para tratamento de efluentes industriais.

A poluição por metais pesados ​​tornou-se um sério problema ambiental que tem atraído cada vez mais atenção nos últimos anos. Os íons de metais pesados ​​estão entre os poluentes mais indesejáveis1,2. Muitos setores industriais geram efluentes contaminados com íons metálicos3,4,5,6,7,8,9, que em quantidades excessivas podem causar sérios danos ao meio ambiente. Um exemplo é a indústria de galvanoplastia que libera águas residuais principalmente da produção e processamento de produtos de metal. Uma das técnicas utilizadas para o tratamento dos aços inoxidáveis ​​é o eletropolimento10,11,12,13,14. Este processo é projetado para alterar as propriedades da superfície de um objeto, a fim de melhorar seu valor estético, suavizando e tornando a superfície brilhante e, ao mesmo tempo, aumentando sua resistência à corrosão12,15,16,17,18,19. Este método tem muitas aplicações, incluindo indústrias alimentícias, automotivas e médicas20,21,22. Plantas típicas de galvanoplastia produzem grandes quantidades de águas residuais geradas durante o enxágue das peças de trabalho. Essas águas residuais contêm grandes quantidades de íons metálicos que excedem em muito os limites de qualidade para descarga de águas residuais industriais e, portanto, devem ser tratadas em estações de tratamento de águas residuais no local antes da descarga no sistema de esgoto devido à sua alta toxicidade23.

As técnicas mais comumente usadas para remover íons metálicos tóxicos de águas poluídas e águas residuais incluem precipitação química, filtração por membrana, eletrocoagulação, sorção, troca iônica, etc.24,25,26. A precipitação química é o processo de formação de depósitos de metais insolúveis pela reação de um agente precipitante, muitas vezes hidróxidos, com íons metálicos dissolvidos27. Esta técnica é atualmente o método de tratamento mais utilizado na indústria de galvanoplastia, onde o ajuste do pH para uma reação alcalina é usado para maximizar a precipitação de metais na forma de hidróxidos em águas residuais. O uso de hidróxidos no processo de precipitação é preferido devido à disponibilidade e baixo custo dos precipitantes na maioria dos países. Os precipitados metálicos gerados são recuperados por processos de separação sólida, como coagulação e/ou sedimentação ou filtração, entre outros, e os metais podem ser extraídos28,29,30,31. As vantagens desse método são principalmente sua simplicidade e baixo custo, enquanto as desvantagens incluem a precipitação lenta de metais, geração de lodo excessivo que requer tratamento adicional e os impactos ambientais de longo prazo associados ao descarte de lodo32.