Nanoadsorventes magnéticos core@shell para remoção de espécies de As(V) e corante RBBR de soluções aquosas : síntese, caracterização e aplicação

Abstract

Metais tóxicos e corantes estão entre os poluentes perigosos mais comuns presentes em águas residuárias industriais. A adsorção é uma das técnicas de tratamento de efluentes mais empregadas, e pode ser aperfeiçoada ao utilizar-se adsorventes em escala nanométrica, os nanoadsorventes. Para lidar com a dificuldade de seu manuseio e separação química do meio aquoso, a filtração magnética para adsorventes magnéticos surge como uma promissora solução. Nesse cenário, o objetivo deste trabalho foi elaborar, caracterizar e avaliar a aplicação de novos nanoadsorventes magnéticos baseados em nanopartículas core@shell visando a remoção do corante têxtil Azul Brilhante de Remazol R (RBBR) e do metal tóxico arsênio (As(V)) de meios aquosos. Os nanoadsorventes foram constituídos por um núcleo de ferrita de cobalto, que promove eficiente separação magneticamente assistida, cobertas por uma casca de maghemita, que protege o núcleo contra oxidação e dissolução em meio fortemente ácido, além de possuir afinidade com o As(V), e recobertas superficialmente com o surfactante CTAB, no caso da remoção de RBBR, que permite a adsorção do corante em regiões polares e apolares. As amostras foram sintetizadas por coprecipitação, seguida de tratamento superficial e cobertura de CTAB, e passaram por caracterizações estrutural, morfológica, composicional, de carga e área superficiais e propriedades magnéticas, que mostraram sua aptidão em adsorver os poluentes e a viabilidade da separação química assistida magneticamente. Foram ainda investigadas as influências de diversas variáveis no processo de adsorção. O pH de melhor remoção foi igual a 2 para o As(V) e 3 para o RBBR. As isotermas seguiram os modelos de Freundlich e Langmuir na remoção de As(V) e RBBR, respectivamente, com qmáx de 46,9 e até 56,3 mg/g, respectivamente. O tempo de equilíbrio para a adsorção do As(V) foi longo e do RBBR foi notavelmente curto, com t1/2 de até 38 segundos. A cinética de adsorção seguiu os modelos de Elovich e o de Pseudo Segunda-Ordem para remoção de As(V) e RBBR respectivamente. A taxa de agitação atingiu um patamar ótimo de 400 RPM a partir do qual seu aumento influencia pouco na adsorção de RBBR. Os testes termodinâmicos da adsorção de RBBR indicam que a adsorção é um processo espontâneo e favorável, e que os nanoadsorventes possuem afinidade pelas moléculas de corante independentemente da temperatura. A presença dos interferentes Na2SO4 e PO4

3− impactou negativamente a adsorção de RBBR, e As(V), respectivamente. A adsorção de As(V) foi indiferente na presença de ácido húmico e foi favorecida com NaCl. A amostra de menor tamanho médio cristalino para remoção de RBBR obteve desempenho superior, o que se relaciona à sua maior área superficial. As amostras passaram por 3 ciclos de reuso. Os nanoadsorventes propostos se mostraram potencialmente aplicáveis para remoção dos poluentes testados, com capacidade de reutilização das amostras, e potencial recuperação dos componentes de arsênio, sendo assim promissoras e sustentáveis opções para o tratamento de efluentes.