Adsorção de fósforo por óxido-hidróxido de ferro produzido a partir de lixiviado da pirita da mineração de carvão

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Pasqualini, Joana Postal
• Orientador(a): Schneider, Ivo Andre Homrich
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Mineração de carvão; Rejeito de mineração; Óxido de ferro; Adsorção; Tratamento de efluentes
• Palavras-chave em Inglês: Coal waste; Iron oxide-hydroxide; Adsorption; Phosphorous; Eutrophication; Wastewater treatment
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/212153

A pirita está presente nos rejeitos da mineração de carvão da região sul do Brasil. A partir da oxidação da pirita é gerada a drenagem ácida de minas, importante problemática ambiental no setor. Nesse contexto, a pirita pode ser concentrada e submetida a processos de lixiviação, proporcionando um licor rico em ferro que pode ser empregado na produção de sais e óxidos de ferro. Paralelamente, a eutrofização representa um grande problema de qualidade dos recursos hídricos, a qual é evidenciada pelo descarte de fósforo no ambiente. Na revisão do estado da arte, considerando ambas as situações, identificou-se a potencialidade de remoção de fósforo de águas residuais a partir da afinidade química de íons fosfato por óxidos de ferro. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a adsorção de fósforo com um óxido-hidróxido de ferro produzido a partir de um lixiviado gerado de um concentrado de pirita da mineração de carvão. A metodologia incluiu a caracterização do licor e a síntese de um óxido-hidróxido de ferro por precipitação, proporcionada pelo ajuste do pH para o valor de 10,5 através da adição de NaOH. O lodo foi filtrado, seco, em pó, peneirado e caracterizado de acordo com as propriedades físicas, químicas e mineralógicas. O produto obtido foi um óxido-hidróxido metálico amorfo, com tamanho médio de partícula igual a 18,3 μm, área de superfície igual a 77,7 m2 g-1, ponto isoelétrico igual a 8,0 e cerca de 48% de teor de ferro. O material foi aplicado em experimentos laboratoriais de adsorção de fósforo, onde as principais variáveis estudadas foram o pH, o tempo de contato soluto-adsorvente, a concentração de adsorvente e a concentração inicial de fósforo. Os resultados mostraram que a adsorção não revelou diferenças nos meios neutro, ácido ou alcalino. A melhor condição estabelecida para a remoção do fósforo de uma solução sintética contendo 20 mg L-1 P foi a dosagem de adsorvente de 5 g L-1 e o tempo de agitação de 120 minutos, quando foi alcançado o equilíbrio soluto-adsorvente, e remoção de fósforo de 94,7%. O processo seguiu o modelo de adsorção de Langmuir com 2,5 mg kg-1 com capacidade adsortiva máxima. O óxido-hidróxido foi aplicado em ciclos de adsorção subsequentes, mostrando taxas de remoção acima de 90% nos 2 primeiros ciclos e 54% no 3º ciclo. O processo de adsorção foi bem-sucedido no tratamento de efluente doméstico, reduzindo a concentração inicial de fósforo de 1,26 mg L-1 para 0,08 mg L-1, com uma eficiência de remoção igual a 92%. O principal mecanismo de adsorção foi identificado pela formação de complexos de esfera interna, por meio da troca iônica de íons fosfato por íons hidroxila. O óxido-hidróxido de ferro sintetizado mostrou-se eficaz como adsorvente de fósforo e pode ser aplicado no controle da eutrofização através do sequestro de fósforo. O estudo avança em novos produtos dentro da cadeia de produção de mineração de carvão, com benefícios em termos de sustentabilidade para o setor.