Eficiência do uso de biotite na remoção de As em águas

Tese de mestrado, Ecologia e Gestão Ambiental, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015O arsênio (As) é um metalóide tóxico e cancerígeno que pode ser proveniente de fontes antropogênica ou naturais. O As é considerado o elemento químico mais perigoso pela Priority List of Hazardous Substances de 2013 da Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act (CERCLA) estabelecida e publicada pela Agência para Substâncias Tóxicas & Registros de Doenças (ATSDR), sendo responsável por diversas intoxicações massivas em várias partes do mundo. Em virtude das consequências danosas ao organismo, a exposição ao As, sobretudo por meio da ingestão de As inorgânico presente na água, emerge como um importante problema de saúde pública. A biotite é um mineral da classe dos silicatos, subclasse dos filossilicatos, grupo das micas. A utilização de biotite no processo de remoção de metais pesados da água é uma metodologia que vem sendo estudada nos últimos anos devido devido à sua elevada capacidade de troca catiônica ocasionada pelas substituições isomórficas entre as camadas octaédricas e tetraédricas, além do fato de apresentarem propriedades físicas peculiares como plasticidade, sorção, hidratação e troca de iões, caracteristicas estas que colocam a biotite como importante adsorvente natural. Este trabalho verificou a eficiência da biotite em remover As das águas bem como sua capacidade de correção de pH. Os resultados mostram aumento dos valores de pH em preparados ácidos bem como a redução dos valores de pH nos preparados alcalinos, após 24 horas de reação em solução com biotite. Os preparados com pH 10 e 7 não apresentaram grandes variações entre os valores iniciais e finais. Todos os preparados apresentaram eficiência na remoção de As após 24 horas de reação com biotite. Os preparados ácidos apresentaram melhor eficiência comparativamente com os preparados com pH próximos da neutralidade e alcalinos. A menor eficiência de As removido foi de 32,88% em um ensaio com preparados de concentração inicial ≈ 100 mg.L-1 (pH inicial 6,56) e a maior eficiência de As removido foi de 82,77% em ensaio com preparados realizados com águas naturais recolhidas na antiga mina de São Domingos, Mértola (concentração inicial 0,89 mg.L-1 e pH inicial 2,83). Foi feito teste com agitação de solução por injeção de ar e comparada com a agitação em bandeja orbital. Observou-se que a injeção de ar dificultava a decantação da biotite na solução. O ensaio agitado por injeção de ar apresentou aumento médio de 5,76% de As removido comparado com ensaio agitado por bandeja orbital. Os preparados realizados com águas naturais recolhidas na Corta (São Domingo, Mértola) e em um aquífero no antigo parque industrial do concelho de Barreiro apresentaram eficiência de As removido superior a 70% em quase todos os preparados (concentração inicial 0,89 e 0,051 mg.L-1 e pH inicial 2,83 e 3,98 respectivamente).Arsenic (As) is a carcinogenic and toxic metalloid which may come from natural or anthropogenic sources. As is considered the most dangerous chemical element by Priority List of Hazardous Substances of 2013 in Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act (CERCLA), published and established by Agency for Toxic Substances & Disease Registry (ATSDR). As is responsible for several massive intoxications around the world. Due to its harmful consequences, As exposure mainly by intake of inorganic As from water, rises as a major public health issue. Biotite is a mineral that belongs to silicates class, phyllosilicates sub-class and micas group. The utilization of biotite in the heavy metals removal process from water has been studied in the last years due to its high capacity of cationic exchange caused by the isomorphic substitutions between the octahedral and tetrahedral layers, besides the fact that they present peculiar physical properties as plasticity, sorption, hydration and ionic exchange, characteristics that place biotite as an important natural absorbent. Results show an increasing in pH values of acid solutions along with pH values decrease in alkaline solutions, after 24 hours of reaction with biotite solution. Solutions with pH 10 and 7 did not show significant variation between corresponding initial and final pH values. Every single solution showed great efficiency in As removal after 24 hours of reaction with biotite. Acid solutions exhibited more efficiency than near neutral or alkaline solutions. The least efficiency in arsenic removal was 32,88% in the solutions group with ≈ 100 mg.L-1 initial concentration (initial pH 6,56) and the maximum efficiency (82,77%) in As removal was achieved in São Domingos, Mértola (initial concentration 0,89 mg.L-1 and initial pH 2,83) natural water samples. We compared solution agitation through air bomb versus orbital plate method. We observed greater agitation through air bomb proceeding. Solutions agitated through air bomb proceeding had an 5,76% increase in arsenic removal compared with solutions agitated in orbital plates. Solutions made of natural waters gathered at Corta (São Domingo, Mértola) and in an aquifer present at an old industrial facility in Barreiro county, showed >70% efficiency in arsenic removal in almost every solution (initial concentration 0,89 and 0,051 mg.L-1 - initial pH 2,83 and 3,98 respectively)