Remoção de íons Ca²+ em efluentes industriais empregando zeólitas do tipo Fau

Abstract

Com a preocupação ambiental cada vez maior devido a alterações climáticas extremas que acontecem no mundo e o aumento na geração de resíduos tanto industriais como urbanos, tem se buscado alternativas para melhorar a eficácia do tratamento de efluentes e diminuir seu impacto ambiental no lançamento em rios. As zeólitas são materiais cristalinos microporosos que apresentam propriedades versáteis para aplicações em tratamento de efluentes. Suas propriedades incluem elevada área específica, efeitos de confinamento, elevada capacidade de troca catiônica e natureza ácida. O objetivo deste trabalho foi a remoção de íons Ca2+ em efluentes industriais tratados utilizando zeólitas do tipo X da tipologia Faujasita (FAU), sendo um deles efluente de indústria petroquímica e o outro de uma caixa de separação água e óleo de posto de combustível. Foram realizados ensaios de caracterização do material sintetizado, como difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e fisissorção de nitrogênio em baixas temperaturas, os resultados obtidos confirmaram o sucesso da síntese da zeólita FAU. Nos testes com amostras sintéticas, em pH 7 e com concentração de zeólita de 1,0 g.L-1, após o tempo de 60 minutos, conseguiu-se remoção de cerca de 32,31 % da dureza total. Nos testes das amostras reais, utilizando-se a concentração de zeólita de 1,0 g.L-1 em pH 7, após o tempo de 30 minutos, conseguiu-se uma remoção de 10,74% da dureza total para a indústria petroquímica e 15,21% de dureza total para a amostra de caixa separadora água e óleo. Estes resultados demonstram a aplicabilidade industrial das zeólitas FAU na redução de dureza total para o tratamento de efluentes.

With growing environmental concerns due to extreme climate changes occurring worldwide and the increasing generation of both industrial and urban waste, alternatives have been sought to improve the efficiency of wastewater treatment and reduce its environmental impact when discharged into rivers. Zeolites are microporous crystalline materials that exhibit versatile properties for applications in wastewater treatment. Their properties include high specific surface area, confinement effects, high cation exchange capacity, and acidic nature. The objective of this study was the removal of Ca²⁺ ions from treated industrial effluents using type X zeolites of the Faujasite (FAU) topology. One of the effluents was from a petrochemical industry, and the other from a water-oil separation box at a fuel station. Characterization tests were conducted on the synthesized material, including X-ray diffraction, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, and nitrogen physisorption at low temperatures. The results confirmed the successful synthesis of the FAU zeolite. In tests with synthetic samples, at pH 7 and a zeolite concentration of 1.0 g·L⁻¹, after 60 minutes, approximately 32.31% of total hardness was removed. In tests with real samples, using the same zeolite concentration at pH 7 and after 30 minutes, 10.74% of total hardness was removed from the petrochemical industry effluent and 15.21% from the water-oil separation box sample. These results demonstrate the industrial applicability of FAU zeolites in reducing total hardness in wastewater treatment.