Avaliação do uso de adsorventes preparados a partir da casca de amendoim para adsorção de cádmio e níquel

Abstract

Os metais cádmio (Cd) e níquel (Ni) são contaminantes encontrados conjuntamente em efluentes das indústrias de pilhas e baterias e quando descartados de maneira inadequada são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Dentre os tratamentos para remoção desses poluentes, o processo de adsorção é uma alternativa, e a preparação de adsorventes a partir de resíduos agroindustriais vem sendo incentivada visando a redução de impactos ambientais mediante a utilização da biomassa residual para outros fins. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de adsorvente preparado a partir da casca de amendoim na remoção dos íons Cd⁺² e Ni⁺² presentes em soluções aquosas. Foram preparados os adsorventes casca de amendoim (Cᴀ), casca de amendoim carbonizada (Cᴄarb), e carvão ativado quimicamente com ácido H₃PO₄ (Cᴀᴛǫ). A caracterização dos adsorventes foi realizada pelas técnicas de caracterização textural (BET), difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDS) e determinação do ponto de carga zero (pHpcz) apenas para Cᴄarb e Cᴀᴛǫ. Os experimentos foram realizados em pH natural das soluções. Foram avaliados o efeito da relação massa/volume, estudos cinético e de equilíbrio para os íons Cd⁺² e Ni⁺², avaliação da capacidade adsortiva (q) para a mistura (Cd⁺² + Ni⁺²) e efeito da temperatura para sistemas mono e bicomponente. Pelo BET foi observado um aumento na área superficial e no volume dos poros após a ativação do carvão e pelo DRX foi identificado que ambos os materiais apresentam estrutura predominantemente amorfa. No FT-IR observou-se picos referentes a grupos hidroxilas, carboxílicos e carbonilas característicos de material lignocelulósico. Os pHpcz foram de 4,1 para Cᴄarb e 2,4 para Cᴀᴛǫ, apresentando carga superficial favorável à adsorção dos metais. O estudo do efeito da relação massa/volume indicou que a melhor relação foi de 0,1 g/50 mL para ambos os adsorventes, sendo o Cᴀᴛǫ selecionado para os demais estudos. No estudo cinético constatou-se que o sistema atingiu o equilíbrio em torno de 90 minutos para o Cd⁺² e 60 minutos para o Ni⁺². Não ocorreu diferença significativa pelo teste F, em um nível de 95% de confiança, entre os modelos de pseudo primeira, segunda e n ordem. Pelo ajuste do modelo de Werber-Morris foi observado que o processo não foi controlado apenas pela difusão intrapartícula. O modelo de isoterma de Langmuir-Freundlich foi o que melhor se ajustou para o Cd⁺² e o de Freundlich para o Ni⁺². A capacidade adsortiva máxima do Cᴄarb para o Cd⁺² foi 7,64 mg.g⁻¹ e para o Ni⁺² foi 28,64 mg.g⁻¹. Para o sistema bicomponente constatou-se o efeito antagônico para ambos os metais indicando uma diminuição do q para o Ni⁺² em relação ao Cd⁺². O processo de adsorção foi de natureza exotérmica para ambos os metais tendo em vista que quanto maior a temperatura avaliada, menor o q para os íons Cd⁺² e Ni⁺². Tais resultados mostraram o potencial adsortivo do carvão proveniente da casca de amendoim, resíduo agroindustrial, compatibilizando questões técnicas e ambientais evitando o acúmulo desse resíduo no meio ambiente.