Aplicação de bentonitas como potenciais adsorventes no tratamento de rejeitos de mineração: remoção de um reagente coletor
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Universidade Federal de Lavras
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Resumo
Resíduos gerados na indústria e descartados em corpos hídricos sem o devido tratamento representam um grande impacto ambiental. A escassez de fontes limpas de água vem se evidenciando cada vez mais, por isso métodos eficientes para o tratamento de efluentes industriais precisam ser desenvolvidos. A mineração é um dos setores industriais mais dependentes da água e consequentemente um dos mais poluidores. No intuito de desenvolver uma alternativa viável economicamente para o tratamento de efluentes gerados, em especial, pela atividade mineradora, bentonitas naturais (N1, N3 e N4) e modificada (N3CTAB) foram testadas quanto ao seu potencial de aplicação como adsorventes para a remoção de coletores da classe dos ácidos graxos. O efeito das variáveis envolvidas no processo, concentração inicial, pH e massa de adsorvente, foi estudado por meio de um planejamento fatorial completo 23. A partir dos testes de adsorção foi possível obter elevadas taxas de remoção, que se aproximaram de 90 %. Dentre os adsorventes testados destaca-se, N1 e N4, materiais naturais que se mostraram altamente eficientes (valores de Qe próximos de 800 mg g-1) em pH´s próximos de 8,0 e massas próximas de 0,4 g. Realizou-se no material N3, o tratamento denominado organofilização que buscou aumentar sua eficiência, o processo se mostrou satisfatório, demonstrando a versatilidade das bentonitas. Foram realizadas caracterizações nos materais, como, análise de potencial zeta, difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), Adsorção/dessorção de N2 e capacidade de troca catiônica (CTC). As análises demonstraram a existência de cargas negativas na estrutura das bentonitas, foi mensurado ainda, área superficial e capacidade de troca iônica, características importantes para o processo de adsorção. Os estudos teóricos realizados por meio de mapas de potencial, energia de interação e cálculo de cargas atômicos revelaram a possibilidade de formação de um substrato no material modificado, capaz de aumentar a interação entre adsorvato e adsorvente. Os experimentos revelaram, portanto, que bentonitas possuem grande potencial de aplicação como adsorventes para o tratamento de rejeitos de mineração, especialmente coletores à base de ácidos graxos, empregados amplamente na flotação de minerais fosfáticos.
Abstract
The industry-discarded residues on water body without proper treatment before the process of waste release are responsible for large impacts on the environment. The shortage of clean water sources is increasingly evident as a consequence of such activity, so efficient methods focusing on the treatment of industrial effluents need to be developed. Mining represents a sector in industrial activity highly water-dependent, hence is among the major polluters. The aim of this study was to develop an economically viable alternative to the conventional waste treatments of effluents produced especially by mining activity using natural (N1, N3 e N4) and modified bentonite (N3CTAB). The clays were tested according to their potential as adsorbents for the removal of fatty acid-based contaminants. The effect of the variables involved in the removal process such as initial concentration, pH and adsorbent mass was studied through a full factorial design. The adsorption tests caused high removal rates of fatty acids close to 90%. The adsorbents N1 and N4 tested in the assays are natural materials presenting high efficiency (values of about 800 mg g-1) at pH’s close to 8.0 and mass close to 0.4 g. At the N3 material was required treatment for increasing its efficiency like adsorbent. The N3 improvement process (called organophilization) proved to be satisfactory, demonstrating the versatility of bentonites. The materials were undergone to methods of characterization such as zeta potential analysis, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), N2 adsorption/desorption and cation exchange capacity (CEC). The analyzes showed the presence of negative charges on the bentonite structures, as well as high surface area and ion exchange capacity, important characteristics for the adsorption process. Theoretical studies carried out using potential maps, interaction energy and atomic charge calculations revealed the possibility of formation of a substrate on the modified N3 material which allowed increasing the interaction between adsorbate and adsorbent. According to the results, bentonites have great potential to be applied as adsorbents for the treatment of mining tailings, especially for removing fatty acid-based collectors, employed in the flotation of phosphate minerals.
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RESENDE, R. F. Aplicação de bentonitas como potenciais adsorventes no tratamento de rejeitos de mineração: remoção de um reagente coletor. 2019. 125 p. Tese (Doutorado em Agroquímica)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.