Adsorção simultânea de íons níquel, zinco e cobre em sedimentos argilosos da Formação Solimões no estado do Acre

As chuvas torrenciais na região Amazônica propiciam grande lixiviação de micronutrientes, que pode ser controlada a partir de reações de adsorção em minerais de argila. Estudos sobre as propriedades geoquímicas de sedimentos argilosos nas reações de adsorção de micronutrientes é um tema de pesquisa de grande relevância haja vista ao uso comprovado de minerais de argila com amplo espectro de aplicação em vários processos comerciais e em processos de adsorção envolvendo a remediação de solos, purificação do ar e águas. Com intuito de dar contribuições sobre as propriedades físico-químicas e aplicabilidade dos sedimentos da Formação Solimões do Estado do Acre foi realizado um estudo visando simular processo de adsorção competitiva natural de micronutrientes cobre, zinco e níquel em diferentes sítios adsorventes presentes nestes sedimentos e avaliar a influência dos atributos mineralógicos, químicos e físico-químicos nestes processos. Dados preliminares sobre a mineralogia permitiram selecionar quatro amostras distribuídas entre 4 estações nomeadas como H1RA, H6B, H9F e H23A, localizadas ao longo das rodovias BR 364 e BR 317, assim como nos afloramentos às margens do rio Acre. Análises das amostras o foram realizadas por DRX (método do pó no intervalo de 2θ= 5-75 ; análises da fração argila em lâminas orientadas secas ao ar, em atmosfera de etileno glicol e aquecidas a 550ºC em (2θ= 3-35º); análise química total por ICP-OES; análises de elementos trocáveis a fim de determinar parâmetros de fertilidade. Nos experimentos de adsorção as concentrações de equilíbrio do cobre, níquel e zinco foram determinadas por AAS. Foram usados os modelos de isotermas de Langmuir, Sips, Toth, Redlich-Petersen e Temkin no ajuste dos dados experimentais de adsorção. Os resultados indicaram que as amostras apresentam como minerais principais o quartzo e minerais de argila dos grupos da esmectita, mica e caulinita e o mineral a 14Å (H6B) preliminarmente apontado como interestratificado mica-clorita, esmectita-illita ou clorita-vermiculita. Os outros minerais identificados nas amostras foram o gipso em H1RA, microclinio em H6B e albita e microclinio em H9F. A composição química média é representada por 60,99 % de SiO2, 15,91% de Al2O3, 5,84 % de Fe2O3, 2,21 % de K2O , 0,34 %, de Na2O, 1,26 % de MgO, 0,86% de CaO e 0,86 % de TiO2. Os seguintes intervalos foram obtidos para os parâmetros de fertilidade: pHH2O= 5,24 a 8,36; pHKCl= 3,16 a 7,02; CTCefetiva= 3,37 a 25,42 Cmolc/Kg; %V(saturação por bases)= 83,08 a 97,63; saturação %Ca= 4,28 a 69,21; saturação %Mg= 11,32 a 76,42; saturação %K= 2,32 a 17,32;. Nos experimentos de adsorção foram obtidos os seguintes intervalos para a quantidade de cada elemento adsorvido (qe em mg/g) nas amostras de sedimento selecionadas: Cu) 91,30 a 147,46 em H1RA; 47,25 a 83,93 em H6B; 67,13 a 137,36 em H9F; 73,01 a 141,35 em H23A; Ni) 49,97 a 93,81 em H1RA; 42,51 a 113,44 em H6B; 62,52 a 134,86 em H9F; 54,13 a 172,58 em H23A; Zn) 50,11 a 104,50 em H1RA; 44,31 a 64,12 em H6B; 60,21 a 89,91 em H9F; 73,84 a 135,60 em H23A. Nestes experimentos foram obtidos os seguintes valores para o pH inicial das suspensões aquosas das amostras H1RA em pHinicial = 3,88 a 5,38; H6B em pHinicial =2,71 a 3,27; H9F em pHinicial =3,16 a 4,24 e H23A em pHinicial =2,61 a 3,29. Os valores de pH de equilíbrio foram 4,38 a 5,2 na amostra H1RA, 2,71 a 3,16 na amostra H6B, 3,24 a 4,2 na amostra H9F e 2,51 a 3,14 na amostra H23A. Foi concluído que as amostras de sedimento analisadas apresentam propriedades adsortivas adequadas na retenção simultânea de íons cobre, níquel e zinco em meio aquoso; Nas amostras em que o mineral esmectita (estação H23A) e o mineral a 14Å (H6B) são predominantes a adsorção de metais de transição se dá em valores de pH entre 2,5 a 3,1. Nas amostras H1RA e H9F com diferentes grupos de minerais de argila (esmectita, mica e caulinita) a adsorção de metais de transição se dá em valores de pH entre 3,2– 5,5. A força iônica aumenta com o decréscimo do pH final. Os melhores modelos para descrever os processos de adsorção do cobre, níquel e zinco nos sedimentos estudados foram os de Langmuir e Sips. Os valores de ns de Sips indicaram que a maior parte dos sistemas de adsorção enquadram-se entre sistemas homogêneos a heterogêneos. Os dados de equilíbrio e termodinâmico dos processos de interação simultânea entre estes íons e os minerais adsorventes indicaram que os processos são favoráveis, espontâneos e o tipo de adsorção é específica (adsorção química) com formação de complexos de esfera interna.