Adsorção de nitrogênio amoniacal empregando a zeólita Watercel ZE® modificada

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Maurer, Emanoélle
• Orientador(a): Wenzel, Bruno München
• Banca de defesa: Cardoso, Manuela Gomes, Borba, Fernando Henrique
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Fronteira Sul
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis
• Departamento: Campus Cerro Largo
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Poluição da água; Efluentes; Nitrogênio; Termodinâmica; Cinética; Adsorção (Tratamento de água)
• Link de acesso: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/6356

O descarte de efluentes sem o devido tratamento em corpos hídricos e a presença de contaminantes de águas de abastecimento tem sido um dos principais problemas ambientais da sociedade moderna. A presença de nitrogênio amoniacal (NH3-N) está relacionada com a eutrofização de corpos d’água e a presença de nitrato (NO3 - ) e nitrito (NO2) na água potável está relacionada com doenças ocasionadas pelos efeitos prejudiciais ao metabolismo dos seres vivos. Este trabalho teve como objetivo avaliar a cinética, o equilíbrio e a termodinâmica do processo de adsorção de nitrogênio amoniacal empregando como adsorvente a zeólita Watercell ZE modificada com tratamento alcalino de NaOH. O adsorvente foi caracterizado por fluorescência de raios-X (FRX), análise de fisissorção de N2, microscopia eletrônica de varredura (MEV) com sonda de espectrometria de energia dispersiva (EDS) e carga superficial em função do pH. Foram conduzidos estudos em batelada do equilíbrio e termodinâmica do processo (em temperaturas de 30, 40 e 50ºC), bem como estudos cinéticos empregando diferentes concentrações iniciais e temperaturas. A partir de resultados de FRX, foi sugerido a predominância da zeólita natural Clinoptilolite ([63072] 6− como base de troca de cátions), que foi suportada pelos resultados de baixa área superficial específica, baixo volume de poros e macroporosidade, a partir da análise de fisissorção de N2. A análise de MEV mostrou a formação de agregados de cristais e a sonda de EDS acoplada confirmou os elementos determinados por FRX, além de mostrar boa distribuição na superfície do material. A carga superficial do material foi positiva em pH<5 e negativa em pH>9, sendo observada região de carga zero entre estes valores. O equilíbrio do processo em temperaturas entre 30 e 50ºC e pH inicial entre 4,0 e 8,0 foi melhor representado pela isoterma de Freundlich. Para esta conclusão, foi empregada estratégia de regressão não-linear na qual a constante de equilíbrio foi descrita em função da temperatura através de relações termodinâmicas. Os resultados evidenciaram que em pH 4 ocorre competição entre os íons H+ com o adsorbato, explicada pela carga superficial positiva do adsorvente e o caráter catiônico do NH4 + . O processo foi espontâneo e favorável e a magnitude do valor de ° indicou a predominância do mecanismo de quimissorção. A cinética de adsorção foi mais bem descrita pelo modelo de Elovich, que reforçou a sugestão de que o processo consiste em adsorção química. Destaca-se a partir de diversas condições testadas, que a capacidade do material chegou a 149 mg g-1 , nas condições de pH 8,0 e a 50°C, mostrandose um material promissor para aplicação na remoção de nitrogênio amoniacal em soluções aquosas. Finalmente, os dados e modelos obtidos podem servir de base para o projeto de sistemas de adsorção de NH4 + em águas residuárias.