Uitlizacao de Colunas de Leito Fixo Com Adsorventes Naturais

7/24/2019 Uitlizacao de Colunas de Leito Fixo Com Adsorventes Naturais

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HOLOS Environment, v.12 n.1, 2012 - P.75 ISSN:1519-8634 (ON-LINE)

UTILIZAO DE COLUNAS DE LEITO FIXO COMADSORVENTES NATURAIS PARA A REMOO DE

AMNIA DE EFLUENTES DA SUINOCULTURA

USE OF FIXED-BED COLUMNS WITH NATURALADSORBENTS FOR THE REMOVAL OF AMMONIUM

FROM SWINE EFFLUENT

Martha Mayumi Higarashi

Pesquisadora da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria- EMBRAPA. End: BR153, Km 110 Vila Tamandu. CEP: 89.700-000 Concrdia, SC. Fone: (49) 34410400ramal: 514 Fax: (49) 34428559. e-mail: [email protected]

RESUMOO presente trabalho avaliou a eficincia de uma coluna de leito fixo preenchida com zelita naturalcomo uma opo de tratamento tercirio para a remoo de amnia de efluentes suincolas. Osexperimentos foram conduzidos utilizando efluentes reais, previamente tratados em uma plantacomercial atravs de processos biolgicos e fsico-qumicos. Os resultados demonstraram que, nascondies experimentais avaliadas, a taxa de fluxo volumtrica de 4,7 L.h -1apresentou o melhordesempenho e a zelita pode ser regenerada e reutilizada, embora ocorram perdas de 4-5% da suacapacidade de remoo a cada regenerao.Palavras-chave:Coluna de leito fixo. Zelita natural. Efluente suincola. Modelagem.

ABSTRACTThis work evaluated the efficiency of fixed-bed column filled with natural zeolite, as a tertiarytreatment option to remove ammonium from swine effluent. Experiments were carried out with realswine wastewater, previously treated in a commercial treatment plant by biological and physical-chemical processes. Results have shown that under these experimental conditions, volumetric flow

rate of 4.7 L.h

-1

presented the better performance and zeolite can be regenerated and reusedalthough after each regeneration, decreases of 4-5% on removal capacity were observed.Keywords:Fixed-bed column. Natural zeolite. Piggery wastewater. Modeling.

1. INTRODUO

A intensificao da produo pecuria e a concentrao dos rebanhos em unidadesconfinadas (Confined Animal Feeding Operations - CAFO) uma tendncia que vem seconsolidando mundialmente. Da mesma forma, tambm emergem alguns problemas de ordemambiental, associados a esse modelo de produo, a maioria desses relacionados direta ou

indiretamente com o acmulo de nutrientes nas regies com alta densidade animal (HARTFIELD etal., 1998). A produo animal intensiva foi apontada pela Agncia de Proteo Ambiental dos


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Estados Unidos - USEPA, como uma das fontes difusas de aporte de nutrientes em guassuperficiais, que tem recebido maior ateno por parte das comunidades cientficas e da opinio

pblica, e mais recentemente, dos rgos reguladores e de fiscalizao (USEPA, 2004).No Brasil, os efluentes suincolas so usualmente armazenados em depsitos terrestres para

uma estabilizao parcial e utilizados como fontes de nutrientes e matria orgnica em lavouras epastagens. No entanto, o grande volume de efluente produzido em reas de alta densidade animal,frequentemente favorece a disposio indiscriminada em detrimento a sua aplicao como aduboorgnico, a qual segue critrios tcnicos especficos estabelecidos para diferentes solos e culturas(MAPA, 2008).

Na ausncia de embasamento tcnico para o uso dos efluentes, aumentam-se os riscos desobredosagens, o que pode resultar no comprometimento da qualidade do solo, da gua e do ar(BURTON, 2003). A amnia aportada nos rios, por exemplo, pode se converter a nitrato, o qual no eliminado pelos processos convencionais de tratamento de gua para abastecimento, constituindo-se em risco sade pblica (KNOBELOCH et al., 2000; VAN DEN BRINK et al., 2008).

O desenvolvimento de tecnologias de tratamento avanados para efluentes pecurios,

portanto, considerado um campo de investigao estratgico, pois contribuiria de formasignificativa para o alcance da to sonhada sustentabilidade das cadeias produtivas de animais(GONZLEZ-FERNNDEZ et al., 2008).

Atualmente, j existem em operao plantas de tratamento compactas concebidas paraefluentes com alta carga poluente, as quais apresentam alta eficincia na remoo biolgica e fsico-qumica da carga orgnica dos dejetos (VANOTTI et al., 2007). Os nutrientes, entretanto,

permanecem sendo o gargalo para se atingir os padres legais exigidos para o lanamento dosefluentes aos corpos hdricos (BRASIL, 2005).

Os filtros de adsoro so amplamente empregados no tratamento de guas de caldeiras eefluentes industriais, apresentando alta eficincia na remoo de nutrientes e metais pesados(COONEY, 1998). Os custos das resinas de troca inica e dos polmeros, normalmente empregados

para esse fim, entretanto, so considerados muito elevados para o tratamento de efluentesagropecurios (PERGHER et al., 2005).

Existem alguns minerais naturais, tais como zelitas e argilas, que possuem alta capacidadede adsoro, constituindo-se em alternativas promissoras com menor custo. De acordo com aAssociao Mineralgica Internacional IMA, a zelita uma substncia cristalina com estruturacaracterizada por uma rede tridimensional de tetraedros conectados, cuja configurao contmcavidades na forma de canais ou gaiolas, usualmente ocupadas por molculas de gua e ctionstrocveis, visto que estes no pertencerem rede. Os canais so suficientemente largos para permitira passagem de certos difundentes, conferindo, muitas vezes, especificidade para diversos ons(HAGGERLY et al., 1994). A zelita do tipo clinoptilolita, por exemplo, apresenta alta afinidade

com radical amnia, NH4+

.Em trabalho anterior realizado em regime de batelada sob condies isotrmicas, foidemonstrado que a zelita natural clinoptilolita-mordenite pode remover NH4

+ tanto de efluentessintticos como de efluentes suincolas pr-tratados. A adsoro, nesse caso, segue uma cintica de

pseudo-segunda ordem e as isotermas so bem descritas pelos modelos de Langmuir e Freundlich(HIGARASHI et al., 2008).

Os objetivos deste trabalho foram: estudar o efeito da taxa de fluxo volumtrico na adsorode amnia pela zelita natural em coluna de leito fixo; avaliar um processo de regenerao dazelita em batelada; avaliar o potencial dos filtros de adsoro no tratamento tercirio de amnia emefluentes suincolas e verificar a aplicabilidade das equaes lineares e no lineares de Thomas paramodelar a adsoro de amnia de efluentes suincolas em coluna de leito fixo com zelitas.


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2. MATERIAL E MTODO

2.1.Reagentes e amostras de efluentesOs ensaios para avaliar a influncia das taxas de fluxo volumtrico e da regenerao do

adsorvente foram realizados com efluentes sintticos, preparados pela dissoluo de NH4Cl grauanaltico em gua deionizada 100 mg.L-1. O pH foi ajustado a 7,0 com tampo acetato (KITHOMEet al., 1998).

Os experimentos com efluentes reais foram realizados com dejetos pr-tratados a fim desimular um tratamento tercirio. As amostras foram coletadas na tubulao de descarga do reator

biolgico aerbio da Estao Compacta de Tratamento de Dejetos de Sunos (ETDS) da EmbrapaSunos e Aves, Concrdia, SC (27 142S, 52 140O), cuja configurao foi descrita em umtrabalho anterior (HIGARASHI et al., 2008).

O adsorvente empregado nos filtros foi a zelita natural clinoptilolita-mordenita 70-85%(Celta Brasil Ltda. So Paulo). Conforme informaes do fornecedor, as caractersticas minerais doadsorvente so: tamanho de partcula 3,0-8,0 mm, densidade especfica (especfica) 2,10-2,24 g.cm

-3e

rea superficial especfica Brunauer-Emmet-Teller (BET) de 38,05 m2.g-1.

2.2.Filtro de AdsoroOs experimentos foram conduzidos em escala de laboratrio, utilizando-se uma coluna de

Policloreto de vinila (PVC) com 10,0 cm de dimetro interno e 50,0 cm de comprimento (Figura 1),empacotada com 2.740 g de adsorvente, correspondendo a uma profundidade de leito de 37,0 cm,com volume til de 1,4 L (Volume de leito VL). O sistema foi operado com regime dealimentao em fluxo ascendente, mantido constante por uma bomba peristltica equipada comseletor provido de dez velocidades pr-fixadas.

Figura 1. Sistema de coluna de adsoro com fluxo ascendente empregado nos experimentos.

2.3.Influncia da taxa de fluxo volumtricoDeterminou-se a vazo de fluxo no filtro preenchido com zelitas, correspondente a cada

velocidade da bomba, as quais variaram entre 1= 0,5 L.h-1a 10 = 6,0 L.h-1. Para selecionar uma taxade alimentao apropriada para o sistema estudado, foram realizados ensaios com 20 L de efluentessintticos (100 mg.L-1N-NH4

+) impulsionados atravs da coluna nas vazes de 3,2; 4,7; 5,0 e 6,0L.h-1, que correspondiam s velocidades 4, 6, 8 e 10 da bomba peristltica.

Essa faixa de vazo foi selecionada considerando a possibilidade de desenvolvimento defuturos estudos utilizando filtros com volumes totais de 1 a 2 m3acoplados ETDS, a qual opera


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em regime de 8 h.dia-1e vazo de 1 a 1,3 m3.h-1. Com base nessas informaes, calculou-se que otempo de reteno hidrulica (TRH) apropriado para tais condies se situaria entre 14 a 26 min.

Os experimentos foram conduzidos em triplicata nas diferentes vazes, sendo que, a cadaensaio, a coluna era preenchida com adsorventes novos e as fraes de 3 L eram coletadas na sada

da coluna. As concentraes de N-NH4+

dessas amostras foram determinadas por destilao Micro-Kjeldahl (AOAC, 1984; APHA/AWWA/WEF, 1995).

2.4.Regenerao e reutilizao do adsorventeO experimento de regenerao/reutilizao do adsorvente foi conduzido em quatro ensaios e

trs ciclos de regenerao, sendo que cada ensaio consistiu em se passar 30 L de efluente sinttico(100 mg.L-1, pH 7,0) atravs do filtro de adsoro a uma vazo de 4,7 L.h-1. A coleta e anlise doefluente da coluna foram realizadas conforme o procedimento descrito no estudo anterior. Apscada ensaio, o adsorvente foi retirado da coluna e regenerado atravs do seguinte processo em

batelada:Procedimento de regenerao as zelitas foram transferidas da coluna para um bquer de 3

L aonde foram rinsadas com 500 mL de gua destilada. Adicionou-se 1 L de soluo 10 g.L -1NaCle submeteu-se a mistura agitao magntica durante 30 minutos. O frasco contendo a zelita emsoluo salina foi recoberto com filme plstico e mantido em repouso durante 72 h temperaturaambiente. Transcorrido esse perodo, a soluo foi drenada e a zelita lavada com 2 alquotas de500 mL de gua destilada antes de ser re-empacotada na coluna.

2.5.Remoo de amnia de efluentes reaisO experimento foi conduzido com efluentes pr-tratados na ETDS, sendo que as coletas das

amostras foram realizadas no perodo de partida da planta de tratamento. Dessa forma, testou-se aeficincia e o comportamento da coluna frente a efluentes com alta variabilidade nas caractersticas,dentro de grandes faixas de flutuao, mas que, efetivamente, podem ocorrer em condies decampo.

Foram selecionadas quatro amostras para o desenvolvimento dos ensaios, comconcentraes de N-NH4

+de 666,2; 287,0; 163,9 e 64,1 mg.L-1. As amostras foram filtradas emmembrana de microfibra de vidro 0,7 m (Millipore) para remover partculas de lodo ativado emsuspenso e os experimentos de adsoro foram conduzidos em duplicata, logo aps a coleta para

prevenir qualquer degradao da amostra. Para cada experimento, as colunas foram preenchidascom adsorventes novos e 25 L dos efluentes foram passados atravs da coluna vazo de 4,7 L.h -1.A amostragem e a anlise foram realizadas conforme procedimento anteriormente descrito.

A partir dos resultados obtidos, calculou-se conforme Zheng et al. (2008) a capacidademxima da coluna - qmax (mg) -, a capacidade no equilbrio - qexp (mg.g

-1) - que corresponde

massa de N-NH4+

adsorvida por unidade de massa seca de adsorvente, a quantidade total de N-NH4+

que passou pela coluna - W (mg) - e a porcentagem de remoo para os diferentes ensaios Y (%).Os dados foram modelados atravs da equao de Thomas, a qual amplamente utilizada

para prever a troca inica heterognea em fluxo (ZHENG et al., 2008) e aplicvel a sistemas queapresentam cintica de adsoro-dessoro descritas por Langmuir e taxa de remoo do adsorvatoseguindo a uma reao cintica de segunda ordem (ROZADA et al., 2007). Estudos anteriores,conduzidos em batelada, demonstraram que o sistema avaliado no presente trabalho cumpre osrequisitos supracitados (HIGARASHI et al., 2008).

A equao de Thomas pode ser expressa da seguinte forma:

(1)


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Onde: Kth = constante de Thomas (mL.min-1.mg-1), Q = taxa de fluxo (mL.min-1), qo =concentrao mxima de soluto na fase slida (mg.g-1), X = massa de adsorvente na coluna (g), Co= concentrao do efluente na entrada do sistema (mg.L-1) e Vef = volume do efluente (L).

A equao (1) tambm pode ser expressa na sua forma linear:

A constante de Thomas (Kth) e a concentrao mxima de soluto na fase slida (qo), destaforma, podem ser determinadas por meio dos coeficientes angular e linear do grfico ln [(Co/C)-1]x Vef.

Embora o mtodo dos mnimos quadrados no lineares seja considerado mais preciso do queo mtodo linear, quando aplicados modelagem dos dados de colunas de adsoro (HAN et al.,2007), alguns trabalhos recentes continuam empregando a anlise linear, demonstrando que o

mesmo tambm pode descrever adequadamente a adsoro de amnia em zelitas (ZHENG et al.,2008). Assim, tanto o mtodo linear como no linear foram testados no presente estudo para finscomparativos.

3. RESULTADOS E DISCUSSO

No presente estudo, foram realizados experimentos em sistemas dinmicos, utilizandocolunas de leito fixo em escala de bancada, a fim de se avaliar a sua eficincia na remoo deamnia de efluentes suincolas pr-tratados. O acoplamento de tais sistemas com operao em fluxocontnuo s estaes de tratamento de efluentes pecurios apresenta-se como uma alternativa

promissora de polimento, visando reduzir a carga de nutrientes presentes nos efluentes finais.

3.1.Influncia da taxa de fluxo volumtricoA Figura 2 contem resultados que demonstram a relao de que quanto menor o fluxo

volumtrico maior a remoo de N-NH4+. Tal comportamento j foi relatado em trabalhos

anteriores, nos quais o mesmo foi justificado como sendo consequncia da cintica de adsororelativamente lenta apresentada pelas zelitas naturais (STYLIANOU et al., 2007). Ainda, deacordo com Sarioglu (2005), o tempo requerido para que uma coluna contendo zelita atinja asaturao, aumenta medida que a taxa de fluxo volumtrico diminui, por se propiciar um maiortempo de contato do efluente com o adsorvente.

Ko et al. (2000) demonstraram que nos sistemas aonde prevalece a transferncia de massaexterna, o fluxo mais alto reduz a resistncia do filme, resultando no aumento do coeficiente detransferncia de massa. Em contrapartida, se o processo de soro controlado pela transferncia demassa intraparticular, o fluxo mais lento propiciar um tempo de residncia mais longo, permitindoque a soro ocorra e a capacidade do leito ser ampliada. Assim, em sistemas utilizando zelitas, asoro intrapartcula controla o processo.

Observa-se ainda na Figura 2, que a adsoro apresenta comportamento cintico maisreprodutvel em baixas vazes, pois as barras correspondentes aos desvios padro das mdias dos

pontos das curvas de adsoro (ensaios realizados em triplicata) se apresentaram menores nas taxasde 3,2 e 4,7 L.h-1, quando comparadas quelas obtidas entre 5,0 e 6,0 L.h-1.

Apesar das constataes reforarem uma tendncia de se optar pelas menores taxas de fluxode alimentao, importante se considerar as condies reais comumente encontradas no campo.

Assim sendo, a operacionalidade de se acoplar uma coluna de leito fixo integrada a um sistema detratamento de dejetos pode ser inviabilizada quando os tempos de reteno hidrulica requeridospela coluna forem muito elevados (STYLIANOU et al., 2007).

(2)


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Figura 2.Influncia da taxa de fluxo de alimentao na remoo de N-NH4+ do efluente sinttico (100mg.L-1) em coluna de leito fixo de zelita

Considerando as observaes acima, selecionou-se a taxa de fluxo volumtrico de 4,7 L.h-1para a conduo dos experimentos no presente trabalho, o qual corresponde a um tempo de retenohidrulica TRH= 18 minutos.

3.2.Regenerao e reutilizao do adsorventeAlm do potencial de reteno, outra considerao de interesse prtico para avaliar a

aplicabilidade de um adsorvente no tratamento de efluentes a sua capacidade de ser regenerado. Oprocesso de regenerao em batelada avaliado no presente trabalho apresentou boa eficincia,

embora haja uma perda de 4 a 5% da capacidade de remoo de N-NH4+ aps cada regenerao(Figura 3). Comparado a sua capacidade original (zelita nova), o adsorvente regenerado apresentouuma capacidade de remoo mdia, em termos de q0(mg.g

-1), de 95,9%; 91,2% e 86,0% aps a 1a,2ae 3aregenerao, respectivamente. Apesar dessas perdas, o comportamento cintico da remoode N-NH4

+permaneceu muito semelhante tanto nas zelitas novas, como nas regeneradas.

Figura 3. Desempenho dos adsorventes regenerados na remoo de N-NH4+

de efluente sinttico em colunade leito fixo.

0 4 8 12 16 20

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20Q= 3,2 L h

-1

Q= 4,7 L h-1

Q= 5,0 L h-1

Q= 6,0 L h-1

Ct/

C0

(mdio)

Volume de Efluente(L)

0 6 12 18 24 30

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24naturalregenerado 1

regenerado 2

regenerado 3

Ct/

C0

Volume de Efluente (L)

Fluxo = 4.7 L h-1

C0= 100 mg L-1


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A legislao relacionada aos padres de lanamento de efluentes vigente (BRASIL, 2005)estabelece que concentrao mxima permitida para N-NH4

+ seja de 20 mg.L-1.Considerando essepadro, verificou-se que aps a passagem de 30 L de efluente sinttico (100 mg.L-1), o quecorresponde a cerca de 20 VL (Volume de leito ou o volume til do filtro), a concentrao da sada

permaneceu abaixo de 20 mg.L-1

para todos os ensaios, com exceo da zelita resultante da 3a

regenerao. Nesse caso, o efluente da sada do filtro ultrapassou o limite de 20 mg.L-1 aps a

passagem de 15 VL (cerca de 21 L).Apesar dos processos contnuos de regenerao serem considerados mais prticos para

aplicao em sistemas de filtragem, por no envolverem a remoo dos adsorventes, a literatura temrelatado perdas da ordem de 30% na capacidade de adsoro da clinoptilolita, utilizandoregenerao com soluo NaCl 1,0 M em fluxo contnuo (SARIOGLU, 2005). Adicionalmente,Karadag et al. (2008) demonstraram ser necessria a passagem de soluo NaCl 10 g.L-1durante 24horas para regenerar uma coluna de adsoro com clinoptilolita natural, gerando assim, um volumeconsidervel de passivo.

3.3.

Remoo de amnia de efluentes suincolasOs ensaios foram conduzidos com efluentes suincolas pr-tratados, provenientes de uma

estao compacta em escala real (HIGARASHI et al., 2008). A aplicao dos filtros de adsorodiretamente em dejetos brutos pode levar colmatao da coluna e consequente obstruo do fluxo.Adicionalmente, a rpida saturao dos adsorventes pode resultar na gerao peridica de umagrande quantidade de materiais a serem regenerados e/ou adequadamente dispostos.

Dessa forma, colunas de adsoro constituem-se em uma alternativa promissora paratratamentos tercirios ou em etapas de polimento (XIE et al., 2004), visto que a tecnologia apresentaalta eficincia na remoo de poluentes que normalmente persistem nos efluentes, mesmo apsesses serem submetido a processos usuais de tratamento, como a segregao fsico-qumica deslidos e a degradao biolgica. A Figura 4 mostra a concentrao de N-NH4

+na sada do filtro de

adsoro para os efluentes nas quatro concentraes avaliadas.

Figura 4. Adsoro de N-NH4+ de efluentes suincolas pr-tratados com diferentes concentraes (666,2;

287,0; 163,9; 64,07 mg.L-1) em colunas de leito fixo de zelita.

4 8 12 16 20 240

100

200

300

400

500 [N-NH3]0= 666,2 mg L-1

[N-NH3]

0= 287,0 mg L

-1

[N-NH3]

0= 163,9 mg L

-1

[N-NH3]

0= 64,07 mg L-1

[N-NH

3]v(mgL-1)



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4 8 12 16 20 24-2

-1

0

1

2

3

4

[N-NH

3

]= 666,2 mg L-1

[N-NH3]= 287,0 mg L

-1

[N-NH3] = 163,9 mg L

-1

[N-NH3] = 64,07 mg L

-1

Modelo linear de Thomas

ln[(C

0/C)-1]


0 4 8 12 16 20 24

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0[N-NH

3] = 666,2 mg L

-1

[N-NH3] = 287,0 mg L-1

[N-NH3] = 163,9 mg L

-1

[N-NH3] = 64,07 mg L

-1

Modelo no linear de Thomas

Ct/

C0


A eficincia e o tempo de vida til da coluna esto diretamente relacionados ao bomfuncionamento das etapas prvias na estao de tratamento. Conforme a concentrao do efluenteaumenta, diminui a capacidade de tratamento da coluna, uma vez que esta se satura maisrapidamente (HAN et al., 2007; STYALINOU et al., 2007; ZHENG et al., 2008). Portanto, se as

caractersticas do efluente resultante da planta de tratamento tm alta variabilidade, recomendvela realizao do monitoramento na sada do filtro para avaliar o seu desempenho ao longo do tempo,e assim, identificar o momento em que o adsorvente necessitaria ser recuperado ou substitudo. Poroutro lado, se as caractersticas do efluente na entrada da coluna forem constantes, uma rotina detroca de adsorventes em intervalos pr-estabelecidos pode ser implantada na estao.

Considerando os aspectos legais, o nico efluente que se enquadrou aos requisitos exigidospara retornar aos corpos dgua Classe II, em termos de [N-NH3] (BRASIL, 2005), foi o resultanteda Co= 64,1 mg.L-1, ultrapassando o limite de 20 mg de N-NH3L

-1aps a passagem de 15 VL. AsFiguras 5 e 6 mostram que existem desvios do comportamento previsto pela modelagem linear eno linear de Thomas.

Figura 5. Modelo linear de Thomas aplicado remoo de N-NH4+de diferentes efluentes suincolas pr-

tratados atravs de coluna de adsoro de zelita.

Figura 6. Modelo no linear de Thomas aplicado remoo de N-NH4+de diferentes efluentes suincolas

pr-tratados atravs de coluna de adsoro de zelita.


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provvel que os desvios no comportamento se devam alta concentrao e complexidadeda matriz estudada. Comparando-se os resultados dos efluentes reais com os sintticos, verificou-seque o ponto de ruptura da coluna (C t/Co = 0,1) ocorre mais rapidamente nos efluentes reais, atmesmo quando a concentrao de amnia do efluente sinttico (Figura 2: 100 mg.L-1) maior que

a do efluente real (Figura 6: 64,07 mg.L-1

). Enquanto no efluente sinttico o ponto de rupturaocorre aps a passagem do volume correspondente a 15 VL (aproximadamente 21 L), para oefluente real esse ponto ocorre com apenas 6 VL (9 L).

Este comportamento no surpreende, visto que as matrizes naturais podem conter diversosons e molculas orgnicas carregadas que podem competir com a amnia pelos stios de adsoro.De acordo com a literatura (JI et al., 2007; KARADAG et al., 2008), a seletividade da clinoptilolite

para ctions segue a seguinte ordem: K+ > NH4+ > Ca2+ > Mg2+.

Os resultados para Kth, qo(th) e r2, calculados atravs dos tratamentos de regresso linear eno linear de Thomas, aplicados aos valores obtidos experimentalmente, so mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 - Parmetros do Modelo de Thomas calculados pela aplicao das anlises de regresso linear e

no linear para a adsoro de amnia em zelita clinoptilolita-mordenita.

Experimental

Co (mg.L-1) W (mg) Qtotal (mg) qexp (mg.g-1) Y (%)

666,2 15987,9 7037,2 2,57 44,03

287,0 6027,7 3677,3 1,34 60,98

163,9 3441,1 2399,6 0,88 70,04

64,1 1537,6 1223,9 0,46 80,00

Modelo Linear de Thomas

qo(th)(mg.g-1) Kth (mL.min-1.mg-1) r2

2,69 0,011 0,834

1,70 0,039 0,831

1,15 0,070 0,872

0,62 0,170 0,760

Modelo No Linear de Thomas

qo(th)(mg.g-1) Kth (mL.min-1.mg-1) r2

2,57 0,012 0,9031,71 0,030 0,8811,22 0,051 0,9200,63 0,134 0,916

Conforme C0 aumenta, tambm aumenta a capacidade de soro no equilbrio (q0), por outrolado, o Kth diminui. Esses resultados esto em concordncia com a literatura (ZHENG et al., 2008).Tanto para o tratamento linear como no linear, os valores calculados de q0(th)foram semelhantes e


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consistentes entre si. Entretanto, ao se confrontar esses com a capacidade de adsoro no equilbrioobtida experimentalmente (qexp), observou-se que os valores menos aproximados foram daquelesencontrados para os efluentes de menores concentraes iniciais (Co= 64,1 e 163,9 mg.L-1). Para osKth calculados pela modelagem linear e no linear, novamente se observou as maiores diferenas

nos ensaios realizados com os efluentes menos concentrados.Este comportamento deve ter ocorrido porque se empregou o mesmo volume de efluente em

todos os ensaios, no entanto, a inflexo na curva de adsoro (Figura 4) a qual indica a proximidadeda saturao do leito, foi observada somente para os dois efluentes com as maiores concentraes.Portanto, para essas maiores concentraes foi possvel, atravs da aplicao dos modelosmatemticos propostos, a obteno de uma melhor modelagem do comportamento cintico tpico deum sistema de adsoro em fluxo. Os valores do coeficiente de correlao (r2) apresentados naTabela 1 (linear e no linear) mostraram que os resultados foram melhores descritos pelo modelono linear.

4.

CONCLUSES

A remoo de amnia em sistemas de coluna de adsoro aumenta com a reduo da taxa defluxo volumtrico, em virtude do maior tempo de contato do soluto com o adsorvente. Ocomportamento da adsoro do N-NH4

+de efluentes suincolas em colunas de fluxo ascendente melhor descrito pelo mtodo no linear comparado anlise linear aplicada ao modelo de Thomas,entretanto os valores de Kth e qo preditos foram consistentes tanto no modelo no linear como nolinear, sobretudo quando aplicados aos efluentes mais concentrados. A zelita natural empregadanas colunas pode ser recuperada atravs de processo em batelada (imerso e agitao em soluo de

NaCl 10g.L-1, seguido de repouso de 72 h), com perdas de cerca de 5% na capacidade de adsoro acada regenerao.

Os filtros de adsoro se mostraram eficientes na remoo de N-NH3de efluentes suincolase podero se constituir em uma alternativa promissora de tratamento tercirio em estaes detratamento de dejetos.

O dimensionamento e definio de condies timas de funcionamento do sistema devemser feitos de acordo com as caractersticas de cada granja (pois h grande variabilidade no volume econcentrao dos dejetos conforme o manejo adotado) e dos tratamentos precedentes implantados.

A efetiva aplicabilidade da tecnologia a campo, no entanto, est condicionada minimizaonas flutuaes do volume e concentrao dos efluentes gerados dentro da mesma granja ao longo dotempo. Portanto, deve-se atentar para a gesto dos resduos e da gua nas instalaes para evitar oschoques de carga que, com frequncia, causam o colapso dos sistemas fsico-qumicos e biolgicos,

inviabilizando a implantao de tecnologias de tratamento mais apurados.

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Manuscrito recebido em: 19/07/2010

Revisado e Aceito em: 23/01/2012

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