Remediação de metais pesados em esgoto sanitário através da aplicação de farinha da casca de banana e nanopartículas magnéticas - Silva, Emerson Leandro da [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
A contaminação de água por metais pesados é um grande risco de poluição ambiental, bem como um precursor de diversas doenças nos seres humanos. A presença desses metais em níveis elevados nas estações de tratamento de esgoto motivou a busca por remediação desses poluentes no esgoto sanitário tratado (ER). Dentre as formas de remediação, a adsorção é um processo amplamente empregado para descontaminação de águas contendo esses metais. Desse modo, neste trabalho dois tipos de adsorventes foram preparados, caracterizados, otimizados e aplicados em ER: um bioadsorvente a base de farinha de casca de banana (FCB) e um adsorvente sintético a base de nanopartículas de óxido de ferro funcionalizadas com quitosana (NPM). Para determinar as melhores condições de adsorção de metais de forma simultânea no ER, foi realizado um estudo sistemático com uma solução simuladora (SS) contendo Al, Ba, Pb, Cu, Cr, Fe, Mn e Zn. Os estudos de adsorção foram realizados através da avaliação das isotermas experimentais de adsorção em função da variação no valor do pH na SS, da massa dos adsorventes, do tempo de contato e ainda o estudo cinético pela aplicação dos modelos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem. Os melhores parâmetros foram o pH no valor de 6, massa do adsorvente 25 mg e tempo de saturação rápido, em torno de 10 minutos. O modelo cinético que melhor se ajustou ao processo foi o pseudo-segunda ordem para todos os metais em ambos adsorventes. A capacidade de adsorção na SS alcançada pela NPM foi superior à FCB. A remoção pela NPM foi Al=Fe=Pb=Cu=Cr>Zn>Mn>Ba, nos percentuais de 100, 100, 100, 100, 100, 98, 88 e 76%, respectivamente. Já a FCB foi Pb>Fe>Cr>Cu>Al>Zn>Ba>Mn, nos percentuais de 97, 67, 63, 50, 46, 45, 44 e 5%, respectivamente. Paralelamente, o trabalho apresenta a avaliação sazonal das concentrações de metais em 41 amostras de esgoto sanitário tratado, que apresentaram altos níveis de Al e Fe. Parte destas amostras foram submetidas à adsorção utilizando as melhores condições encontradas no estudo com a SS. A remoção dos metais Al e Fe no ER com a FCB foi de 55,8% e 44,8% e com a NPM 53,2% e 64,4%, respectivamente. Os resultados sugerem que a afinidade entre os adsorventes com determinados íons metálicos se dá pelas características da superfície do adsorvente, bem como pelo número de espécies químicas disponíveis na solução e ainda pelo tipo de efluente, o qual pode interferir no processo adsortivo. Sobretudo, os percentuais de remoção dos metais de forma simultânea por ambos adsorventes foram relevantes, tornando-os promissores para a remediação de metais pesados em esgoto sanitário após tratamento convencional.

The contamination of water by heavy metals is a great risk of environmental pollution, as well as a precursor of several diseases in humans. The presence of these metals at high levels in sewage treatment plants motivated the search for the remediation of these pollutants in the treated sanitary sewege (ER). Among the forms of remediation, adsorption is a process widely used to decontaminate waters containing these metals. Thus, in this work, two types of adsorbents were prepared, characterized, optimized and applied in ER: a bioadsorber based on banana peel flour (FCB) and a synthetic adsorbent based on iron oxide nanoparticles functionalized with chitosan (NPM ). To determine the best conditions for the adsorption of metals simultaneously in the ER, a systematic study was carried out with a simulator solution (SS) containing Al, Ba, Pb, Cu, Cr, Fe, Mn and Zn. The adsorption studies were carried out through the evaluation of the experimental adsorption isotherms as a function of the variation in the pH value in the SS, the mass of the adsorbents, the contact time and also the kinetic study by the application of the pseudo-first and pseudo- second order. The best parameters were pH of 6, mass of the adsorbent 25 mg and fast saturation time, around 10 minutes. The kinetic model that best fitted the process was the pseudo-second order for all metals in both adsorbents. The SS adsorption capacity achieved by NPM was higher than FCB. The removal by NPM was Al = Fe = Pb = Cu = Cr> Zn> Mn> Ba, in the percentages of 100, 100, 100, 100, 100, 98, 88 and 76%, respectively. FCB was Pb> Fe> Cr> Cu> Al> Zn> Ba> Mn, in the percentages of 97, 67, 63, 50, 46, 45, 44 and 5%, respectively. In parallel, the work presents the seasonal evaluation of metal concentrations in 41 samples of treated sanitary sewage, which presented high levels of Al and Fe. Part of these samples were submitted to adsorption using the best conditions found in the study with SS. The removal of metals Al and Fe in the ER with FCB was 55.8% and 44.8% and with NPM 53.2% and 64.4%, respectively. The results suggest that the affinity between adsorbents with certain metal ions is due to the characteristics of the adsorbent surface, as well as the number of chemical species available in the solution and also the type of effluent, which can interfere in the adsorptive process. Above all, the percentage of metal removal simultaneously by both adsorbents was relevant, making them promising for the remediation of heavy metals in sanitary sewage after conventional treatment.
Remediation of heavy metals in sanitary sewage by applying banana peel flour and magnetic nanoparticles
Keywords: Adsorção; Magnetita; Quitosana; Metais pesados; Adsorption; Magnetite; Chitosan; Heavy metal