Desenvolvimento de microesferas cerâmicas à base de alumina via gelificação interna para adsorção de íons de metais pesados em efluentes industriais

Abstract

O uso de metais pesados na indústria abrange uma ampla gama de aplicações, devido às propriedades desses elementos. Alguns desses metais, como: cádmio, cromo, zinco, níquel e manganês, desempenham papéis essenciais em diversos processos industriais, como na fosfatização. Essa técnica é comumente utilizada na indústria para preservar a durabilidade de peças metálicas, prevenindo a oxidação e prolongando a vida útil do material. Embora esses metais desempenhem funções importantes na indústria, a gestão responsável de seu uso é fundamental para minimizar impactos ambientais e potenciais riscos à saúde. Estratégias sustentáveis, reciclagem e regulamentações adequadas são essenciais para garantir a utilização responsável desses elementos, promovendo práticas industriais seguras e ecologicamente sustentáveis. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa foi desenvolver microesferas cerâmicas adsorventes à base de alumina, produzidas por meio de gelificação interna e submetidas à calcinação em temperaturas de 600 ºC, 700 ºC e 800 ºC. Na busca pela otimização das características das microesferas, foram desenvolvidas combinações de alumina com sílica, bem como alumina com hematita. Essa abordagem visou contribuir para o tratamento de efluentes industriais resultantes de processos que envolvem o uso de metais pesados. O método de adsorção em batelada e leito fixo foi empregado para este fim. Uma solução tricatiônica, composta pelos íons Zn2+, Ni2+ e Mn2+, foi estabelecida como adsorvato. Essa solução é frequentemente empregada na indústria, especialmente as automotivas, para a proteção contra corrosão em chapas metálicas. As microesferas foram caracterizadas quanto à morfologia e distribuição de tamanho de partículas, área de superfície específica, adsorção gasosa e fases cristalinas. O adsorvato foi analisado por espectroscopia de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente. O equilíbrio na adsorção foi analisado utilizando modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich. A análise do ajuste de correlação linear de Pearson indicou uma notável afinidade com o modelo de isoterma de Freundlich. A preferência por este modelo sugeriu que as interações adsorvente-adsorvato são mais complexas e heterogêneas, refletindo a natureza não uniforme dos sítios de adsorção nas microesferas. Os resultados obtidos demonstraram uma remoção altamente eficaz, superior a 90%, dos metais pesados analisados. A eficiência do sistema revelou uma sequência de remoção dos íons Zn2+ > Ni2+ > Mn2+. Esse fenômeno destaca a eficácia notável das microesferas à base de alumina como adsorvente desses íons avaliados.