Isotermas de adsorção no estudo do comportamento de cobre e chumbo em solos originais e tratados para remoção de matéria orgânica

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2013.A adsorção de metais potencialmente tóxicos em solos é governada por inúmeros processos físicos e químicos diretamente dependentes das propriedades dos solos. O estudo holístico desses processos pode subsidiar a compreensão do comportamento de metais em solos Este trabalho buscou avaliar o comportamento do cobre e do chumbo em três solos de uma topossequência (Latossolo Vermelho: LV; Neossolo: N e Vertissolo: V), bem como a influência da matéria orgânica natural nos processos de adsorção. Para isso, amostras de cada tipo de solo, originais e tratadas para remoção de matéria orgânica, foram investigadas por meio da construção de isotermas de adsorção. Os dados experimentais foram ajustados aos modelos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushevich para obtenção de parâmetros relativos à adsorção. O modelo de Freundlich apresentou os melhores coeficientes de correlação para todos os tratamentos. De uma maneira geral, os solos apresentaram maiores capacidades de adsorção para o Pb em comparação ao Cu. O solo V apresentou maior capacidade adsortiva para ambos os metais, provavelmente devido à prevalência de minerais 2:1 e à maior reatividade da matéria orgânica presente neste solo. A adsorção de ambos os metais na maioria dos tratamentos foi governada por quemissorção. O procedimento de retirada de matéria orgânica promoveu alterações no formato das isotermas evidenciando a elevada afinidade existente entre a matéria orgânica e os dois metais estudados. Observou-se maior homogeneidade dos sítios de adsorção após remoção da matéria orgânica. Entretanto, nestes tratamentos, notou-se um aumento da capacidade adsortiva e uma diminuição concomitante da estabilidade dos complexos formados. Estes resultados evidenciam a contribuição dos componentes minerais dos solos na ausência de um sítio predominante de adsorção representado pela presença de matéria orgânica. Foi utilizada a análise de componentes principais como ferramenta estatística e esta corroborou com os resultados obtidos nos experimentos. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe adsorption of potentially toxic metals in soils is governed by several physical and chemical processes directly dependent on soil properties. The holistic study of these processes can support the understanding of the behavior of metals in soils. This study aimed to evaluate the behavior of copper and lead ions in three soils of a toposequence (Latossolo Vermelho: LV; Neossolo: N and Vertissolo: V), as well as the influence of natural organic matter in adsorption processes. For this, samples of each soil original and treated to remove organic matter were investigated through the construction of adsorption isotherms. The experimental data were fitted to Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushevich in order to obtain parameters for adsorption. The Freundlich model showed the best correlation coefficients for all treatments. In general, the soils presented greater adsorption capacity for Pb ions in comparison to Cu ones. The soil V showed the highest adsorption capacity for both metals, probably due to the prevalence of 2:1 minerals and the increased reactivity of the organic matter in the soil. The adsorption of both metals in most of the treatments was governed by chemisorption. The procedure for the removal of organic matter caused alterations in the shape of isotherms showing the high affinity between the organic matter and two metals studied. It was observed greater homogeneity of adsorption sites after removal of organic matter. However, in these treatments, it was also noted an increase in adsorptive capacity and a concomitant decrease in stability of the complexes formed. These results highlight the contribution of the mineral components of the soil in the absence of a predominant adsorption site represented by the presence of organic matter. It was used the analysis of the main components as a statistical tool and this corroborated the results obtained in the experiments