Adsorção e dessorção das espécies de arsênio (III e V) e ácido monometilarsônico, pela K-jarosita, para proposta de remediação ambiental

Abstract

A elevada toxicidade e potencial de acumulação de arsênio em diversos ambientes têm incentivado pesquisas de novos métodos de remoção desse íon em águas contaminadas. Dentre os diversos processos utilizados, a adsorção contendo óxidos de ferro tem apresentado bons resultados na remediação de ambientes aquáticos contaminados por arsênio. Entretanto, muito do arsênio liberado no ambiente aquático é proveniente de efluentes de mineração, que apresenta meio extremamente ácido, o que impossibilita a ação da maioria dos adsorventes utilizados. Neste contexto, a K-jarosita surge como alternativa na remoção de arsênio em ambientes contaminados devido sua estabilidade neste âmbito de baixo pH. Os estudos deste trabalho foram realizados no campus do Mucuri da UFVJM e tiveram como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar através de ensaios de adsorção a efetividade de nanopartículas de k-jarosita na remoção de arsênio inorgânico (III e V) e arsênio orgânico (ácido monometilarsônico-MMA) em água contaminada, bem como a dessorção destes elementos promovendo a liberação dos sítios de adsorção dos nanomateriais. A K-jarosita foi caracterizada através da difratometria de raios-X, com seus pontos de reflexão estando de acordo com o arquivo padrão JCPDS 36-427. Seus dados difratométricos foram refinados pelo método de Rietveld, caracterizando sua estrutura como romboédrica de densidade 3,045g cm-3. Apresenta uma área superficial de 9 m2 determinada através do método BET, sendo uma estrutura mesoporosa, com poros apresentando volume de 0,034 cm3 g-1 e tamanho médio de 90Å, determinados pelo método BJH. Nos testes de adsorção, os estudos cinéticos demonstraram que a K-jarosita apresenta uma rápida adsorção, tendo o As(V) sido mais adsorvido que os demais. Com relação ao efeito de competição de ânions, foram realizados ensaios com NO3-, PO43- e SO42-, sendo observada pouca interferência dos íons nitrato e fosfato, e um efeito de aumento de adsorção do íon sulfato com relação ao As (V). No caso do pH, foram avaliadas as faixas de pH do meio ácido ao meio alcalino, sendo que nestas foi verificada maior estabilidade da K-jarosita em pH próximo de 3, fora do qual ocorre sua desestabilização com formação de outros óxidos de ferro. A dessorção ocorre em pH acima de 12, sendo o As-i (V) e o As-o MMA os mais facilmente liberados. Foram avaliadas isotermas de Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich e Redlich-Peterson, sendo todas adequadas à adsorção de arsênio pela K-jarosita, tendo o modelo de Langmuir-Freundlich apresentado um melhor ajuste. A capacidade máxima de adsorção pelas nanopartículas de K-jarosita foi de 11,12 mg g-1 para As (III), de 18,26 mg g-1 para As (V) e de 13,35 mg g-1 para MMA. Em análise de amostras de águas superficiais de rios contaminados por arsênio, provenientes do município de Paracatu/MG, todas ficaram após a adsorção por K-jarosita abaixo dos limites estabelecidos pela legislação vigente. Foi realizada também a recuperação do arsênio após dessorção na forma de Ag3AsO4, o qual apresentou grande eficiência em ensaios de fotocatálise, que também foram realizados. E como forma de funcionalizar o uso das nanopartículas de K-jarosita, foram desenvolvidos protótipos de filtros que apresentaram grande eficiência na remoção do arsênio em amostras de água. Através deste estudo, foi possível verificar que a K-jarosita apresenta grande potencial de ser utilizada como forma de remediação ambiental em ambientes aquosos contaminados por arsênio.