MECANISMOS DE INTERAÇÃO ENTRE COBRE E LODO DE TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO (TANQUE TIPO IMHOFF)

Giusepina D'Amico Ferracin (PG)¹, Soraya Teixeira Silva (PG)², José Roberto Guimarães (PQ)¹Wilson de Figueiredo Jardim (PQ)² e Luis Roberto Takyiama (PQ)³

¹Departamento de Saneamento e Ambiente- Fac. de Engenharia Civil - UNICAMP

²Departamento de Química Analítica - Instituto de Química - UNICAMP

³Departamento de Tecnologia Química - UFMA

Palavras-chave: adsorção, cobre, lodo

O lodo gerado em tratamento de esgoto possui metais pesados e alguns organismos patogênicos que podem impossibilitar a sua disposição como condicionador do solo. Este metal pode se apresentar na forma livre, complexado com diferentes ligantes orgânicos e inorgânicos e adsorvido ao material particulado. Estas interações e, conseqüentemente, a sua toxicidade são afetados por parâmetros físico-químicos como pH, força iônica, teor de sólidos, dentre outros.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da variação do efeito de pH, teor de sólidos e força iônica nas interações do metal cobre no lodo anaeróbio.

As amostras foram obtidas no leito de secagem da Estação de Tratamento de Esgotos da Sanasa da Vila Costa e Silva na cidade de Campinas e processadas a fim de se obter homogeneização do material. Foram determinados parâmetros como umidade, sólidos fixos e voláteis, teores de Carbono, Nitrogênio e Hidrogênio, área superficial, pH_zpc , cobre total e metais (teste qualitativo)

Inicialmente, são preparadas suspensões de lodo seco (100 , 500 e
1000 mg L^-1) e força iônica ajustada com KNO₃ (0,1; 0,01 e 0,001 mol L^-1). Inicia-se a agitação do sistema e retiram-se alíquotas de 50 mL em intervalos de tempo que variam de 2 a 30 minutos, nas quais são determinados a concentração de cobre livre e pH (6,5 a 7,0 durante todo o ensaio). Uma fração da alíquota retirada é filtrada através de filtro com porosidade 0,45 mm, digerida e determina-se a concentração de cobre dissolvido com o auxílio da técnica de voltametria de redissolução anódica. Com o sistema em equilíbrio, adiciona-se uma alíquota de uma solução padronizada de Cu²⁺ suficiente para que a solução final tenha uma concentração de 1 x 10^-4 mol L^-1 de cobre livre e então são determinados pH, cobre livre e dissolvido. A concentração de cobre adsorvido ao lodo é determinado através do balanço de massas.

O processo de competição pelo metal predominante no sistema é o da adsorção para as concentrações de 500 mg L^-1 e 1000 mg L^-1 sendo fortemente afetado pela força iônica apenas nas primeiras horas de ensaio. Uma fração de 90% a 95 % de cobre é adsorvido em um tempo de 3h para suspensão de 1000 mg L^-1 e 9 horas para uma suspensão de 500 mg L^-1. Para a concentração de 100 mgL^-1, uma fração de apenas 1% é adsorvida mesmo após 72 horas de ensaio, ficando todo o metal na forma livre. Para as três concentrações de lodo, um incremento na força iônica provoca uma diminuição na magnitude da adsorção frente à complexação de cobre.

A fim de se verificar a influência da variação do pH na especiação do metal cobre, foi determinado a capacidade de complexação de cobre através de titulação potenciométrica utilizando eletrodo íon sensível em vários valores de 2 a 7. Os dados foram tratados segundo o modelo de Scatchard (1957) para dois sítios de ligação. As constantes de formação condicional, a concentração dos sítios ligantes (L₁ ) e (L₂ ) e a capacidade de complexação (L_t ) estão apresentados na Tabela 1.

Tabela 1: Constantes de formação condicional e concentração de ligantes para as suspensões de lodo em diferentes valores de pH.

* em m molL^-1

Os dados apresentados na tabela 1 mostram que para baixos valores de pH (2 e 3) a fração majoritária de cobre presente no sistema está na forma livre. Com o aumento do pH ocorre um aumento da capacidade de complexação. Isto se deve ao fato de que quando há um incremento na concentração hidrogeniônica, a competição entre esses íons e os do metal pelos sítios de ligação aumenta. Uma vez que os sítios estarão preferencialmente protonados, sua disponibilidade diminui, aumentando a concentração de cobre iônico. Entre os valores de pH 3 e 4, a capacidade de complexação do metal torna-se cerca de 7 vezes maior o que coincide com o resultado obtido na determinação do pH_zpc de 3,5.

Como conclusão desse trabalho, é importante salientar que a concentração total dos metais presentes no lodo não representa os verdadeiros impactos ambientais, ou seja nem toda forma de metal possui uma alta toxicidade. Evidentemente, é de vital importância para trabalhos de avaliação do potencial tóxico de um resíduo que se avalie todos os parâmetros aqui citados e alguns estudados (pH, força iônica e teor de sólidos) que interferem na especiação dos metais.

- SCATCHARD, G.; Coleman, J. S. e SHEN, A. L. (1957). Physical chemistry of protein solutions. VII. The biding of some small anions to serum albumin. Journal of Am. Chem. Soc. , 79, 12 - 20.

• TIEN, C. T. E HUANG, C. P. Heavy Metals in the Environment. Elsevier, Amsterdan, p. 295 - 311, 1991.