Sorumluluk, ikilem, neden-sonuç

O pH é um dos parâmetros que exerce influência de um modo geral, na química de solução, principalmente na que envolve íons metálicos, tudo isso devido as reações que podem ocorrer, como por exemplo: reações de hidrólises, complexação por ligantes orgânicos e ou inorgânicos, reações redox, precipitação, entre outras.

O estudo da influência do pH na adsorção dos íons metálicos Cr3+, Cu2+, Mn2+ e Ni2+ sobre a PN e PE foi avaliado variando o pH inicial da solução de 3 a 9. Esta faixa de pH foi escolhida tendo como base os valores de potencial zeta negativo (pH 3 a 11) determinados para PN e PE por DÖGAN et al (1997) no estudo das propriedades eletrocinéticas desse adsorvente.

O pH da solução é a variável mais importante que afeta a adsorção de íons metálicos. Em pH 3 e 4, baixa capacidade de adsorção é observada e explicada pelo aumento da densidade de carga positiva na superfície do adsorvente. Estas condições dificultam a adsorção de metais devido à competição entre os íons hidrogênio e os íons metálicos pelo mesmo grupo funcional (sítio ativo), isto é, ocorre repulsão eletrostática entre os íons metálicos (M2+: Cu2+, Mn2+ e Ni2+; Cr3+) e os grupos com carga positiva (Si-OH2+) sobre a superfície. Com o aumento do pH, a adsorção aumenta porque a carga superficial torna-se mais negativa, resultando numa menor repulsão eletrostática entre a superfície e o íon metálico, como também ocorre um decréscimo na quantidade de íons hidrônios (H3O+) e um aumento na proporção de íons metálicos (ALKAN; DOGAN, 2001; GHASSABZADEH et al, 2010).

Os íons metálicos em solução hidrolisam-se formando uma série de complexos mono e polinucleares, como por exemplo:

M2+ + nH2O ↔ M(H2O)n2+ M(H₂O)_n2+↔ M(H₂O)_n-1(OH) + + H + nM 2+ + mH₂O ↔ M(OH)_m (2n-m)+ + mH +

Estas espécies complexadas e não complexadas podem interagir com grupos funcionais negativos sobre superfícies de materiais inorgânicos formando complexos de esfera interna (Si-O-M) ou complexos de esfera externa via ponte de hidrogênio (Si-O...H-O- M, Si-O...HOHM). Vários autores confirmaram a possibilidade de formação de tais complexos (HONEYMAN e SANTSCHI, 1988; BRADL, 2004; SHAWABKEH et al, 2004).

Os produtos de hidrólise do cobre em função do pH foram investigados por Elliot e Huang (1981). Seus resultados mostraram que as espécies dominantes de cobre na faixa de pH 3 a 5 são Cu2+ e CuOH+, enquanto em pH acima de 6,3 ocorre como um precipitado Cu(OH)2. Bradl (2004), estudando a adsorção de metais em solo, constatou que em valores de pH próximos a 6, os íons livres de Cr3+ são encontrados em equilíbrio com espécies solvatadas Cr(OH)2+, Cr(OH)30 e CrOH2+, sendo esta última espécie predominante.

As Figuras 4.6 e 4.7 apresentam a influência do pH na adsorção dos íons Cr3+, Cu2+, Mn2+ e Ni2+ em 100 mL de solução (Co = 9,97 mg L-1) em contato com 1 g da PN e PE, respectivamente.

Figura 4.6 - Influência do pH na adsorção dos íons Cr3+, Cu2+, Mn2+ e Ni2+ em 100 mL de solução (Co

= 9,97 mg L-1) em contato com 1 g da PN, temperatura 24 + 1°C, tempo de contato 60 min e velocidade de agitação 189 + 1 rpm.

Fonte: AUTOR

Figura 4.7 - Influência do pH na adsorção dos íons Cr3+, Cu2+, Mn2+ e Ni2+ em 100 mL de solução (Co

= 9,97 mg L-1) em contato com 1g da PE, temperatura 24 + 1°C, tempo de contato 60 min e velocidade de agitação 189 + 1 rpm.

Observa-se nas Figuras 4.6 e 4.7 que o percentual de remoção dos íons metálicos na PN e PE aumenta com o aumento do pH e alcança valor máximo de remoção em pH 6 para os íons Cr3+, Mn2+ e Ni2+.

Os íons Cu2+ apresentam uma característica particular em relação ao outros íons metálicos estudados, percentual máximo de remoção de 87,2 % para PN e 78,1 % para PE, em pH 7. Acima do pH 6 deveria ocorrer uma redução na adsorção em função da precipitação do Cu(OH)2 na solução, pois nestes valores de pH, a adsorção e a precipitação são mecanismos efetivos para remover íons metálicos de solução aquosa. Como não se pode garantir que a remoção de íons Cu2+ em pH 7 tenha ocorrido pelo processo de adsorção, este pH não foi selecionado como ótimo para os demais estudos de adsorção, e sim o pH 6, onde o percentual de remoção dos íons Cu2+ foi de 64% e 56,4 % sobre a PN e PE, respectivamente.

Fundamentado neste mesmo comportamento, GHAZZABZADEH et al (2010) avaliando a PE na remoção de Ag+, Cu2+ e Hg2+ em solução aquosa, escolheu pH 6,5 para os estudos de cinética e isotermas de adsorção. Diagramas de especiação do metal Cu indica que, em valores de pH inferiores a 7, as espécies predominantes são os cátions não complexados (BRADL, 2004).

Selecionou-se neste trabalho o pH 6, como ótimo de adsorção para todas as soluções aquosas dos íons metálicos em estudo sobre a PN e PE. TORAB-MOSTAEDI et al (2010) avaliando a potencialidade de PE na adsorção de Cd2+ e Ni2+ em solução aquosa, considerando o efeito de precipitação e diminuição da capacidade de adsorção em pH > 6, também escolheu pH 6 como ótimo no estudo das isotermas de adsorção.

Avaliando a capacidade de adsorção de outros adsorventes, valores de pH nessa ordem (5 a 6) também foram selecionados por alguns autores na literatura, como por exemplo; no estudo da adsorção de Cd2+ e Mn2+ por argilas in natura e modificadas com APDC (DAL BOSCO, 2006), na adsorção de Mn2+ em solução aquosa sobre carbono ativado obtido de mistura de biomassas (SAVOVA et al, 2003).

A Tabela 4.4 apresenta os valores mínimos e máximos de remoção (%) dos íons metálicos na PN e PE em função do aumento do pH da solução inicial até o pH ótimo selecionado.

Tabela 4.4 - Valores mínimos e máximos da remoção (%) dos íons metálicos em função do aumento do pH (3 a 6) da solução inicial . Adsorvente Remoção (%) Cu2+ Cr3+ Mn2+ Ni2+ PN 29,5 – 64,0 68,4 – 96,2 22,3 – 58,6 31,4 – 64,6 PE 23,1 – 56,4 55,9 – 91,3 3,3 – 32,9 19,2 – 47,0 Fonte: AUTOR