Adsorption of arsenic (V) in mineral matrices: synthesis, individual capacity and planning ternary mixtures for the process optimization

O arsênio é considerado pela Organização Mundial da Saúde (OMS), o segundo contaminante mais importante em matéria de saúde pública global, atrás, somente, da contaminação microbiológica da água (WHO, 2001). Segundo a OMS, a concentração de arsênio em água potável não deve exceder 10 μg L -1 , já que a principal via de contaminação por arsênio é a ingestão de água contaminada. Embora os minerais e os compostos de arsênio sejam solúveis, sua mobilidade pode ser condicionada pela adsorção do elemento por óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, dentre outros. O objetivo deste trabalho foi estudar a adsorção de arsênio utilizando matrizes minerais sintéticas. Os óxidos de ferro (ferridrita 2-linhas, hematita e goethita) foram sintetizados de acordo com a metodologia de SCHWERTMANN & CORNELL (2008). Para a síntese do hidróxido de alumínio mal cristalizado foi utilizada metodologia desenvolvida por FONTES & DIAS (2016). Hidrotalcita foi sintetizada seguindo-se recomendações de REICHLE (1986). A hidrotalcita sintetizada foi calcinada conforme descrito em TOLEDO, et al. (2011). A capacidade máxima de adsorção de arsênio (V) pelas matrizes minerais foi determinada a partir de ensaios de adsorção e ajuste dos dados à isoterma de Langmuir. Conhecidas as capacidades máximas de adsorção de arsênio em cada matriz mineral, três destas(hidróxido de alumínio mal cristalizado, hidrotalcita calcinada e ferridrita 2-linhas), foram utilizadas em experimentos de adsorção, segundo planejamento experimental simplex-centroide. Além da determinação da capacidade máxima de adsorção de arsênio (V) pelas matrizes minerais, os níveis de arsênio (V) remanescentes na solução de equilíbrio foram avaliados, a fim de se determinar qual(s) matriz (s) individual (s) e/ou misturas entre os minerais são mais eficientes na remoção do contaminante das soluções aquosas, em função da concentração inicial de arsênio (V).Arsenic is considered by the World Health Organization (WHO), the second most important contaminant in terms of the global public health,ago only, of the microbiological contamination of the water (WHO 2001).According to WHO, the concentration of arsenic in drinking water should not exceed 10 μg L-1, because the main route of contamination by arsenic is the intake of contaminated water. Although the minerals and arsenic compounds are soluble, their mobility may be conditioned by absorption with oxides and hydroxides of iron and aluminum, among others. The aim of this work was to study the adsorption of arsenic (V) using synthetic mineral matrices.The iron oxides (ferrihydrite 2-line, hematite and goethite)were synthesized according to the methodology proposed bySCHWERTMANN and CORNELL (2008). For the synthesis of aluminum hydroxide poorly crystallized was used methodology developed byFONTES and DIAS (2016).Hydrotalcite was synthesized followed the recommendations described byREICHLE (1986).The synthesized hydrotalcite was calcined as described in TOLEDO et al. (2011).The maximum capacity of arsenic adsorption by mineral matrices, was determined from adsorption experiments and the data were fitted according to the Langmuir isotherm. Known the maximum arsenic adsorption capacity of each mineral matrix, three of these (aluminum hydroxide poorly crystallized, hydrotalcitecalcined and ferrihydrite 2- line), were used in adsorption experiments, second the simplex-centroid designs. In addition to determining the maximum capacity of adsorption arsenic (V) by mineral matrices,arsenic (V) levels remaining in the equilibrium solution were evaluated,in order to determine which mineral matrices are more effective in removing the contaminant from the aqueous solutions, in function of the initial dose of arsenic (V).Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic