Biosorption and desorption of Cd POT. 2+', 'Cu POT. 2+' , 'Ni POT. 2+', 'Pb POT. 2+' e 'Zn POT. 2+ by the aquatic macrophyte Azolla pinnata

Pesquisas no campo da tecnologia têm buscado avaliar técnicas e/ou processos econômicos e eficientes para o tratamento de efluentes que contenham metal pesado. Atualmente a bioadsorção vem se apresentando como uma boa alternativa às tecnologias existentes. Este trabalho teve como objetivo a investigação da macrófita Azolla pinnata como bioadsorvente de cinco íons metálicos: Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ e Zn2+ em soluções sintéticas. A caracterização do biomaterial foi realizada utilizando-se técnicas como Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para análise da superfície do material; análise de Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), que mostrou que qualitativamente a diminuição de íons de competição (Ca, Na e K) após o processo de adsorção, evidenciando que a troca iônica pode ser um dos mecanismos do processo; e análise de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), em que se pôde constatar que alguns grupos funcionais como carboxilas e grupos sulfonados são fundamentais no processo. A cinética de adsorção foi ajustada pelos modelos de pseudoprimeira e pseudossegunda ordem, sendo que o melhor ajuste variou de acordo com o íon estudado. O modelo de difusão intrapartícula mostrou que muitos mecanismos podem ser limitantes na taxa com a qual ocorre o processo. Os dados de equilíbrio foi ajustado pelos modelos de isoterma de Langmuir e de Freundlich em duas temperaturas, 25 e 45 ºC. O processo foi favorecido pelo acréscimo de temperatura para todos os íons. O modelo de Langmuir se ajustou melhor aos dados experimentais de todos os íons e o valor de capacidade máxima de adsorção (qmax) a 25 ºC foi de 0,359; 0,448; 0,254; 0,472 e 0,357 mmol/g para Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ e Zn2+, respectivamente. Os eluentes HCl, EDTA e CaCl2 foram testados no processo de dessorção em batelada e o cloreto de cálcio se mostrou eficiente além de não causar danos ao material nem diminuir a capacidade de adsorção da macrófita. Ensaios dinâmicos em coluna de leito fixo foram realiados para os íons Cu2+ e Pb2+ com soluções mono e bicomponentes. Nos ensaios em sistema binários, pode-se constatar uma grande preferência pela adsorção de íons chumbo e, portanto, uma grande queda na adsorção de cobre. Foram testados ciclos de adsorção/dessorção em coluna utilizando o CaCl2 como eluente e, em três ciclos, a macrófita manteve suas propriedades adsortivas. Com estes resultados, pode-se constatar que a realização deste trabalho contribuiu para a avaliação deste material como bioadsorvente alternativo e que, especificamente, macrófita A. pinnata mostrou-se atrativa para utilização nos processos de tratamento e/ou estabilização de metais pesados presentes em baixas concentrações em efluentes industriais.Research in the technology field has been looking for evaluating efficient and economic techniques and/or process for effluents that contains heavy metal. The biodsorption process has been seemed as a good alternative to the existing technology. This work had the aim to investigate the use of Azolla pinnata macrophyte as biosorbent of five metallic ions: Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ and Zn2+ in synthetic solutions. The biomaterial characterization was carried out by techniques as scanning electron microscopy (SEM) for the analyze of material superficies; the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), which showed, qualitatively, a decreasing in the competitions ions (Ca, Na e K) after the sorption process, indicating that the ion exchange can be one o the process mechanism; and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), in which it was possible implied functional groups as carboxyl and sulfonate play a important role in the adsorption. The kinetics was adjusted by primer and second order models and the model which fit better depends on each ion. The intra-particle diffusion model showed that several mechanisms may be limiting to the process rate. The equilibrium data were adjusted by Langmuir and Freundlich models in two temperatures: 25 and 45 ºC. The process was favored by the increasing in the temperature for all five ions. The Langmuir model fit better the experimental data and the maximum adsorption capacity (qmax) were 0,359; 0,448; 0,254; 0,472 and 0,357 mmol/g for Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ and Zn2+, respectively. The HCl, EDTA and CaCl2 eluents were tested in the desorption process and the calcium chloride was efficient and did not cause any damage in the biomaterial or decreasing the biosorption capacity. Dynamics runs were carried out in fixed-bed in mono and bi-components solutions. In the binary were found a great preference for lead instead of copper and as a result, a significant decrease in the removal of copper. Adsorption/desorption cycles were tested in fixed-bed system using CaCl2 as eluent. After three cycles no damage, weight lost or significant decrease in the biosorption capacity was noticed. These results indicating that the A.pinnata macrophyte is an attractive potential new biosorbent to be used in heavy metal removal especially in low concentrations effluents