Estudo de adsorvente obtido de terras diatomáceas para remoção de metais pesados em águas produzidas: processamento, caracterização e dinâmica em leito fixo

A aceleração do crescimento industrial nas últimas décadas despertou em todos os continentes o interesse das empresas em se contrapor aos impactos produzidos sobre o meio ambiente, incentivadas principalmente pelas grandes catástrofes ocorridas na indústria do petróleo. Nesse contexto, a água produzida é responsável pelo maior volume de efluentes provenientes de processos de produção e extração de petróleo e gás natural. Este efluente tem em sua composição alguns componentes críticos como sais inorgânicos, metais pesados (Fe, Cu, Zn, Pb, Cd,...), presença de óleo e de produtos químicos adicionados nos diversos processos de produção. Como resposta a estes problemas foram desencadeadas pesquisas com materiais adsorventes alternativos para o tratamento de águas produzidas e águas residuais, com a finalidade de remoção de óleos e graxos e de metais pesados. Muitas pesquisas feitas com terras de diatomáceas (diatomita) no Brasil envolvem estudos sobre as características físico-químicas, jazidas, extração, beneficiamento e aplicações. As jaziadas oficiais estimadas são da ordem de 2,5 milhões de toneladas, sendo as principais localizadas nos estados da Bahia (44%) e Rio Grande do Norte (37,4%). Por outro lado, esses dois estados apresentam-se como grandes produtores de petróleo em terra, merecendo um destaque importante nas pesquisas de adsorventes como a diatomita para tratamento de água produzida. Suas principais aplicações são como agente de filtração, adsorção de óleos e graxas, carga industrial e isolante térmico. Esse trabalho tem como objetivo o beneficiamento e a caracterização da diatomita do município de Macaíba-RN (conhecida na região como tabatinga) como um adsorvente regenerativo de baixo custo para fins de remoção de metais pesados na aplicação do tratamento de águas produzidas. No presente trabalho adotou-se uma metodologia de beneficiamento por batelada, praticada por pequenas empresas estabelecidas nas regiões produtoras do Brasil. A caracterização foi feita por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e área superficial específica (BET). A investigação conduzida mostrou que o processo de beneficiamento utilizado foi eficaz para produção em pequena escala de diatomita concentrada. A diatomita obtida foi tratada por calcinação na temperatura de 900 oC por 2 horas, sem e com fluxante carbonato de sódio (Na2CO3, 4 %), de acordo com resultados otimizados na literatura. Ensaios de adsorção em coluna de percolação foram realizados para as diatomitas in natura, calcinada, e calcinada com fluxante. Como efluente foi utilizado uma solução sintética contendo íons de Cu, Zn, Na, Ca e Mg, simulando a composição de águas produzidas no estado do Rio Grande do Norte-Brasil. As curvas de ruptura para remoção simultânea dos íons de cobre e zinco apresentaram como resultados, 84,3 % para diatomita calcinada e 97,3 % para diatomita com fluxante. A diatomita calcinada com fluxante apresentou maior eficiência na permeabilidade através do leito e na remoção dos ions de cobre e zinco. A diatomita in natura teve dificuldade com a permeabilidade através do leito nas condições testadas, comparada com as outras diatomitas. Os resultados obtidos apresentam-se como promissores para aplicação na indústria do petróleoThe acceleration of industrial growth in recent decades on all continents aroused the interest of the companies to counter the impacts produced on the environment, spurred primarily by major disasters in the petroleum industry. In this context, the water produced is responsible for the largest volume of effluent from the production and extraction of oil and natural gas. This effluent has in its composition some critical components such as inorganic salts, heavy metals (Fe, Cu, Zn, Pb, Cd, ), presence of oil and chemicals added in the various production processes. In response to impact, have been triggered by research alternative adsorbent materials for water treatment and water produced, in order to removing oils and acids and heavy metals. Many surveys of diatomaceous earth (diatomite) in Brazil involve studies on the physico-chemical, mineral deposits, extraction, processing and applications. The official estimated Jazi are around 2.5 million tonnes, the main located in the states of Bahia (44%) and Rio Grande do Norte (37,4%). Moreover, these two states appear as large offshore producers, earning a prominent role in research of adsorbents such as diatomite for treatment of water produced. Its main applications are as an agent of filtration, adsorption of oils and greases, industrial load and thermal insulator. The objective of this work was the processing and characterization of diatomite diatomaceous earth obtained from the municipality of Macaíba-RN (known locally as tabatinga) as a low cost regenerative adsorbent for removal of heavy metals in the application of water produced treatment. In this work we adopted a methodology for batch processing, practiced by small businesses located in producing regions of Brazil. The characterization was made by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and specific surface area (BET). Research conducted showed that the improvement process used was effective for small volume production of diatomite concentrated. The diatomite obtained was treated by calcination at temperature of 900 oC for 2 hours, with and without fluxing Na2CO3 (4%), according to optimal results in the literature. Column adsorption experiments were conducted to percolation of the in nature, calcined and calcined fluxing diatomites. Effluent was used as a saline solution containing ions of Cu, Zn, Na, Ca and Mg simulating the composition of produced waters in the state of Rio Grande do Norte, Brazil. The breakthrough curves for simultaneous removal of copper ions and zinc as a result, 84.3% for calcined diatomite and diatomite with 97.3 % for fluxing. The calcined fluxing diatomite was more efficient permeability through the bed and removal of copper and zinc ions. The fresh diatomite had trouble with the permeability through the bed under the conditions tested, compared with the other obtained diatomite. The results are presented as promising for application in the petroleum industr