Estudo de processos de sorção em zeólitas modificadas para remoção de diferentes poluentes da água

Abstract

Com o objetivo de obter um material sorvente versátil para uma ampla gama de poluentes na água, zeólita natural comercial foi modificada por adsorção de surfactantes catiônicos em sua superfície. O método de modificação realizado é governado por mecanismos de troca catiônica e interações hidrofóbicas e utilizaram-se concentrações de surfactante maiores que a concentração micelar crítica (CMC), visando obtenção de bicamada completa do surfactante na superfície da zeólita. Comparou-se, através de testes de sorção, a capacidade de retenção das zeólitas não modificada, modificada com brometo hexadeciltrimetilamônio (HDTMA-Br) e modificada com quitosana para três classes de poluentes da água: ânion nitrato, cátion amônio e o composto orgânico 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano, conhecido como bisfenol A. A zeólita natural sem modificação apresentou pouca afinidade para o composto orgânico bem como para o ânion nitrato conforme esperado devido a sua carga estrutural negativa e caráter hidrofílico. Para a zeólita modificada com HDTMA-Br observou-se um aumento considerável na retenção do ânion nitrato e do bisfenol A que proporcionou remoção de aproximadamente 65% e 66%, respectivamente, para cada poluente. A capacidade de troca catiônica, já existente na zeólita natural e responsável pela retenção do cátion amônio, foi mantida nos poros do material zeolítico modificado uma vez que as moléculas dos surfactantes foram adsorvidas somente na superfície externa. A modificação com quitosana não apresentou melhora na capacidade de sorção da zeólita. Caracterizaram-se os sólidos sorventes modificados e não modificados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) com a finalidade de tentar confirmar a interação entre o surfactante catiônico utilizado na modificação superficial do material sorvente e o próprio sorvente. O aparecimento dos principais picos característicos do HDTMA-Br nos espectros de infravermelho das zeólitas modificadas comprovou que ocorreu o processo de adsorção do surfactante na superfície do material. Através de Espectroscopia de Raios X por Energia Dispersa (EDS) avaliou-se a composição elementar semi-quantitativa da zeólita natural e das zeólitas modificadas por quitosana e HDTMA-Br. Para a zeólita tratada com HDTMA-Br a porcentagem mássica de carbono aumentou 15%, o que indicou uma modificação superficial representativa que vai ao encontro dos resultados de remoção obtidos na sorção. Na análise de Raios x não ocorreu aparecimento de novos picos, o que indica que a natureza cristalina permaneceu inviolada após o tratamento com HDTMA-Br. Para todas as caracterizações realizadas não foram encontrados indícios de que a modificação com quitosana tenha sido eficaz, corroborando, assim, com os resultados não satisfatórios de remoção. Por conseguinte, a modificação com HDTMA-Br em zeólitas apresenta-se como uma técnica com potencial na modernização do tratamento de águas residuais por reter satisfatoriamente as três classes de poluentes estudadas.