Cinética De Adsorção De Manganês Em Zeólitas Exauridas

Abstract

ResumoEfluentes ricos em manganês, como os das indústrias extrativas, de vidro e cerâmicas, plantas de galvanização, entre outros, são considerados um problema ambiental devido principalmente ao seu poder toxicológico. O íon manganês é um poluente devido às suas propriedades organolépticas e é considerado um metal de difícil remoção devido à sua alta solubilidade, sendo usualmente encontrado em efluentes na forma do íon divalente Mn 2+ . Diversos métodos de tratamento têm sido aplicados a esses tipos de efluentes com objetivo de enquadramento dos mesmos à legislação ambiental vigente. Uma dessas alternativas é a adsorção/troca iônica tanto em batelada como em colunas de leito fixo, particularmente quando a concentração de metais é baixa. Visando o tratamento de efluentes que contêm o íon manganês, o presente trabalho descreve a remoção do íon pelo processo de adsorção/troca iônica utilizando uma zeólita exaurida. Foram realizados estudos cinéticos nas temperaturas de 25°C, 35°C, e 60°C, que revelaram uma alta remoção desde o início do contato entre a solução rica em manganês e a zeólita sendo que o equilíbrio foi atingido após percorridas 3 horas de experimento. Os dados experimentais se ajustaram melhor ao modelo de pseudossegunda ordem para adsorção do íon manganês na zeólita investigada. Além disso, observou-se nesses experimentos o aumento da temperatura eleva o carregamento e a partir do valor da energia de ativação calculada de 55,4KJ/mol tem-se indicação de que o processo de adsorção em questão é uma quimiossorção. Palavras-chave: Adsorção; Leito fixo; Manganês; Energia de ativação. MANGANESE ADSORPTION KINETICS ON EXHAUSTED ZEOLITES AbstractGalvanizing plants as well as the mining, glass and ceramics industries among others can produce manganese-laden effluents, which are considered an environmental issue mainly due to their organoleptic properties and because the highly soluble Mn 2+ ion is difficult to remove from most wastewaters when only pH control is applied. Thus several treatment methods have been proposed to treat these effluents so that they can comply with environmental regulations. One of such treatments is adsorption/ion exchange (either batchwise or fixed bed) particularly when the metal concentration is low. Biosorbents, ion exchange resins, and zeolites have been investigated as potential sorbents for manganese. Aimed at treating manganese containing effluents, the current work describes manganese removal by adsorption/ion exchange in a spent faujasite zeolite used in the oil industry. Batch kinetic studies were carried out at 25°C, 35°C and 60°C with this spent zeolite and revealed that equilibrium was reached within 3 hours, whereas the experimental kinetic data could be described by the pseudo-second order model. It was observed that the loading rate increased with temperature with an activation energy of 55,4kJ/mol calculated from the rate constant values; an indication of chemisorption during manganese adsorption on the spent faujasite zeolite.

Effect of the type of ion-exchange resin on Mn²⁺ adsorption in the presence of competing cations

“…Manganese sorption on a cation-exchange resin (Sinco-430) was also modelled using the second-order equation and an activation energy of 6.34 kJ/mol was reported, which also suggests pore-diffusion control (Zhuang et al, 2020). Similarly, manganese adsorption on a spent zeolite was also described by the pseudo-second order equation and the activation energy was 55.6 kJ/mol, which can be also ascribed to pore-diffusion control (Figueiredo et al, 2018).…”

O uso de compostos zeolíticos como adsorventes para a remoção de metais pesados (Pb, Cu, Cr e Mn): uma revisão

“…Os experimentos apresentaram grande dependência à concentração inicial dos metais nas soluções aquosas e o tempo de contato com o adsorvente, com taxas de remoções maiores no início do experimento e sendo um processo extremamente endotérmico (Figueiredo et al, 2018;João et al, 2018). A remoção de manganês atingiu resultados superiores a 90% e atua em uma faixa de pH levemente básica.…”