Estudo adsortivo dos íons Cr, Ni, Pb e Zn (eletrólitos de bateria chumbo-ácido) através da argila esmectita e do carvão ativado

Abstract

As baterias eletroquímicas são dispositivos que convertem energia química em energia elétrica, sob forma de energia contínua, quando no processo de descarga. Este trabalho se limita a abordar as baterias de chumbo-ácido, que são recarregáveis e, por ser duráveis, são escolhidas para uso em automóveis. Este tipo de bateria, utiliza o chumbo (Pb) e dióxido de chumbo (PbO₂) imersos em uma solução de ácido sulfúrico. As impurezas contidas no eletrólito e no ácido sulfúrico concentrado interagem com o meio através de adsorção, reações de troca catiônica e por complexação. Os adsorventes utilizados, neste trabalho, foram: a argila (Esmectita Verde) e/ou carvão ativado. A solução de bateria com seu tempo de vida esgotado, foi analisada quantificando os metais pesados e o pH. Os metais escolhidos foram: cromo (Cr), níquel (Ni), chumbo (Pb) e o zinco (Zn). Foi preparada uma solução de bateria (chumbo-ácido) “sintética”, contendo um, a combinação de dois, a combinação com três e/ou quatro eletrólitos, simulando a existente nas baterias. Foram construídas as isotermas da cinética de adsorção na T=25ºC e nos pH’s 2,3; 2,4 e 2,5. Enquanto que, no equilíbrio, a isoterma de adsorção foi construída no pH=2,4 e T=25ºC. Estes dados, foram representados graficamente através da relação q (mg.g⁻¹) vs t (min.). Procedeu-se à avaliação de sistemas de adsorção monocomponente e multicomponentes, em regime batelada, considerando as abordagens de equilíbrio do carvão ativado, o qual foi escolhido por apresentar uma boa adsorção dos metais e ser economicamente mais favorável. Os metais pesados foram quantificados por Espectrofotômetro de Absorção Atômica. Os resultados experimentais ajustaram-se bem ao modelo de equilíbrio combinado de Langmuir-Freundlich. Constatou-se que a relação Ni/Zn no sistema monocomponente é 0,98 passando para 0,99 para o sistema multicomponente, revelando que as afinidades de ambos os metais pelo carvão ativado é muito semelhante. Além disso, a afinidade em ordem decrescente, no sistema multicomponente (Cr, Ni, Pb e Zn), pelo carvão é: Pb(67,81%) > Cr (21,18%) > Zn (5,62%) > Ni (5,39%). Entretanto, os processos de adsorção multicomponentes são complexos, porque são afetados por vários fatores, assim sendo, mais estudos são necessários para melhor avaliá-los.