RecuperaÇão de cádmio das baterias Ni-Cd

Aline Theodoro Toci(IC), Paulo Bechara Dutra(PQ)

e Carlos Alberto da Silva Riehl(PQ)

Departamento de Química Analítica - Instituto de Química

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Palavras-Chave: cádmio, separação, troca-iônica

Introdução:

Baterias, sejam primárias (não recarregáveis), ou secundárias (recarregáveis), são dispositivos que convertem energia química em energia elétrica. Neste último caso, podem receber energia elétrica e armazená-la como energia química, para uso posterior. As baterias recarregáveis de Ni-Cd, quando completamente carregadas, têm por anôdo cádmio metálico e por catôdo hidróxido de níquel no estado de oxidação +4, Ni(OH)₄. O eletrólito é, normalmente, KOH. Durante o processo de descarga, o cádmio metálico se converte em Cd(OH)₂, cedendo dois elétrons ao níquel o qual se converte em Ni(OH)₂.

Por várias razões, quando a vida útil das baterias chega ao final, são descartadas pela população. Em função da elevada toxicidade do cádmio, motivo principal da edição das leis ambientais, a recuperação deste elemento passa a ser de grande importância. Preocupado com a preservação ambiental, o Brasil segue os passos da Comunidade Européia e dos Estados Unidos, editando leis que regulam o recolhimento e recuperação das baterias.

Objetivo:

Este trabalho apresenta um processo de separação e recuperação do cádmio baseado em troca iônica, empregando uma resina aniônica macroporosa^1,2, com grupo ativo piridínico, desenvolvida no IMA/UFRJ.

A separação e a recuperação tornaram-se possíveis em função das características da resina piridínica. O comportamento da resina foi estudado para um grande número de elementos da tabela periódica^3,4. Os resultados para Cd e Fe (III) foram comparados com os publicados para outras resinas^5-7.

Método:

Inicialmente, um estudo com soluções padronizadas foi desenvolvido. Uma solução clorídrica contendo cádmio e níquel, em concentrações iguais, 0,5 M, foi passada por uma coluna contendo a resina aniônica piridínica. Alguns parâmetros, como vazão (entre 0,20 e 0,80 mL/s) e volumes do eluente (entre 100 e 200 mL) foram estudados, mantendo-se fixos o volume de resina, 20 cm³, as dimensões da coluna (15 cm de altura e 1,5 cm de diâmetro interno), e a granulometria dos grãos da resina sem variações nos resultados obtidos.

Com base na experiência preliminar, foi promovido diretamente o estudo com a bateria de Ni-Cd. A bateria descartada é tratada com HCl 4M e aquecimento a 60^oC, podendo o tempo e o volume do ácido empregado na abertura ser ligeiramente diferente em função do tamanho da bateria. A solução clorídrica obtida, contendo cádmio, níquel, potássio e algum ferro, tem sua concentração ajustada para 1,5M em HCl, por adição de água deionisada. Faz-se passar um volume de 200 mL da solução clorídrica por uma coluna de 15 cm de altura e 1,5 cm de diâmetro interno, contendo 20 cm³ da resina trocadora, com granulometria de 100-200 mesh com uma vazão de 0,5 mL/s. Logo após, faz-se passar 50 mL de HCl 1,5M. A eluição do cádmio, único dos elementos presentes a ficar retido na coluna, simplesmente é feita com 100 mL de água deionisada, nas mesmas condições experimentais.

Resultados:

O procedimento descrito foi empregado em função dos resultados obtidos com soluções padronizadas, onde determinações quantitativas^8,9 mostraram que todo o níquel, potássio, além de traços de ferro, não ficaram retidos na coluna. Praticamente, 100% do Cádmio é separado e recuperado, com elevado grau de pureza.

Conclusão:

A viabilidade do processo repousa, basicamente, nas propriedades da coluna, produzida de modo fácil e custo baixo. Sob a óptica industrial, o cádmio pode ser empregado para diversos fins, inclusive produção de novas baterias. O níquel separado, igualmente, pode ser empregado em outras atividades industriais.

Bibliografia

1 - Coutinho, F.M.B.; Siqueira, M.I.N.; and e Barbosa, C.R. Eur. Polym. J., 26, 1189 (1990).

2 - Coutinho, F.M.B.; and Luz, C.T.L. Eur. Polym. J. 29, 1119 (1993).

3 - Pinheiro, A.A.S.; Dutra, P.B. e Riehl, C.A.S. VII SBQ-Rio, 1997.

4 - Toci, A.T.; Riehl, C.A.S. e Dutra, P.B. VIII SBQ-Rio, 1999.

5 - Kraus, K.A. and Nelson, F. I Conf. Peac. Uses of Atom. Energy vol. VII, 837, (1955).

6 - Kuroda, R.; Ishida, K.; and Kiriyama, T. Anal. Chem., 40, 1502 (1968).

7 - Nelson, F.; Rush, R.M.; and Kraus, K.A. J. Am. Chem. Soc., 82, 339 (1960).

8 - Charlot, G. “Dosages Colorimétriques des Eléments Minéraux”, Masson e Cie, Éditeurs, Paris, 1961.

9 - Sandell, E.B. and Onishi, H. “Photometric Determination of Traces of Metals”, Wiley-Interscience, New York, 1978.

CCMN-UFRJ