segunda-feira, 5 de maio de 2014

Remoção do p-nitrofenol (PNF) em soluções aquosas por micropartículas bimetálicas de ferro-cobre (Fe/Cu)


             
                                                                                    Fonte: http://www.friendsofstclair.ca/www/images/47.jpg
               
              Dentro do contexto da poluição industrial hídrica, vários são os contaminantes presentes nos efluentes e todos requerem atenção e tratamento eficaz, principalmente os compostos orgânicos recalcitrantes. Entre estes, os compostos fenólicos constituem uma classe de substâncias altamente tóxica e solúvel em meio aquoso com grande interferência no ecossistema aquático. Especificamente o p-nitrofenol (PNF) e todos os seus derivados apresentam alto grau de toxicidade, são bioacumulativos mesmo em baixas concentrações,persistem no ambiente e são geralmente detectados nas águas residuais de indústrias de corantes, explosivos, plastificantes, pesticidas e herbicidas.
               O tratamento de resíduos contendo compostos fenólicos por processos biológicos é bastante dificultado pelo seu pronunciado caráter tóxico. Ademais, o caráter elétron-deficiente destas espécies dificulta a degradação oxidativa por Processos Oxidativos Avançados (POAs), fato que, em princípio, torna a via redutiva mais interessante. Neste contexto, uma alternativa economicamente atrativa tem sido o uso de ferro de valência zero como redutor. Este pode ser utilizo sozinho ou suportado em algum adsorvente, como Carvão Ativado Granular (Fe/CAG-Ferro), ou ainda combinado a outro metal, formando as partículas bimetálicas. Estrategicamente tem-se utilizado um segundo metal de transição depositado na superfície do ferro para aumentar a reatividade catalítica de redução dos poluentes.
                   O artigo "Removal of p-nitrophenol (PNP) in aqueous solution by the micron-scale iron–copper (Fe/Cu) bimetallic particles", teve como objetivos preparar e caracterizar as micropartículas bimetálicas de Fe/Cu; investigar a eficiência de degradação e mineralização do PNF por este sistema; otimizar os parâmetros reacionais e elucidar a via de degradação do poluente. Diante dos resultados obtidos, os autores sugerem que o sistema bimetálico Fe/Cu deve ser proposto como um processo de baixo custo no pré-tratamento de águas residuárias de para-nitrofenol.

Fonte: LAI, Bo; ZHANG,Yunhong; CHEN, Zhaoyun, YANG, Ping; ZHOU,Yuexi ; WANG, Juling. Removal of p-nitrophenol (PNP) in aqueous solution by the micron-scale iron–copper (Fe/Cu) bimetallic particles. Applied Catalysis B: Environmental (2014).

domingo, 23 de fevereiro de 2014

Problemática dos Metais no AR - Parte 05

Fonte: www.dailymail.co.uk

Níquel (Ni)
O níquel pode ser associado com outros metais, como ferro, cobre, cromo e zinco, para formar ligas. Combinados com outros elementos (cloro, enxofre e oxigênio) formaram compostos de níquel, cuja maioria tem baixa solubilidade em água, possuem cor verde e são usados ​​para niquelagem, a cerâmica de cor, para fazer algumas baterias e em catalisadores. Uma aplicação importante do níquel é na produção do aço inoxidável (ATSDR, 2005a).
O níquel é empregado principalmente na produção de ligas de níquel, baterias e catalisadores, na refinação do petróleo, na hidrogenação de óleos combustíveis e na produção de compostos orgânicos (GUTBERLET, 1996).
O níquel emitido no ambiente por fontes naturais ou antropogênicas circula por todos os compartimentos ambientais por meio de processos químicos e físicos, além de ser biologicamente transportado por organismos vivos. O transporte e distribuição do níquel particulado entre os diferentes compartimentos é fortemente influenciado pelo tamanho da partícula e condições meteorológicas (CETESB, 2012c).
O níquel, dependendo de seu estado físico e químico, tem efeitos muito diversos sobre o organismo. Portanto, deve ser diferenciado entre pó metálico, compostos solúveis, insolúveis e orgânicos (GUTBERLET, 1996).
A principal via de exposição ocupacional é a respiratória e o metal é inalado, principalmente, na forma de poeiras de compostos insolúveis, de aerossóis formados a partir das soluções dos compostos solúveis e de vapores de carbonila de níquel
As atividades mais comuns que acarretam exposição ocupacional ao níquel incluem a mineração, a moagem e a fundição dos minérios, a partir de sulfetos e óxido e a utilização de produtos primários de níquel, tanto na produção de aço inoxidável e de ligas quanto em fundições de minério de ferro e pelos processos de combustão, por ser um elemento químico presente em diferentes concentrações no carvão e petróleo (GUTBERLET, 1996; CETESB, 2012c).
Nos seres humanos, a inalação de aerossóis solúveis de sais de níquel produz corizas e inflamações crônicas das fossas nasais. Alguns compostos inorgânicos de níquel, insolúveis em água, têm efeitos cancerígenos no homem. O quadro patológico no ser humano vai desde tumores intramusculares e subcutâneos até câncer renal maligno e tumores nos testículos. Pertencem ao grupo dos maiores agentes provocadores de câncer: monossulfato de níquel, o níquel metálico e o óxido de níquel (GUTBERLET, 1996).
As intoxicações por níquel-tetra-carbonil (Ni(CO)4), a mais importante liga orgânica solúvel em lipídios, tem como primeiros sintomas as dores pulmonares. Porém, esse composto orgânico do níquel pode atacar o fígado, o rim e o baço. As intoxicações podem levar à morte por pneumonites, hemorragia cerebral e edemas (GUTBERLET, 1996).
A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) classifica o níquel metálico, ligas, e os compostos de níquel como possíveis cancerígenos para o ser humano (CETESB, 2012).

Potássio (K)
O potássio é o sétimo elemento mais abundante da crosta terrestre e ocorre em rochas, solos, oceanos e lagos. É amplamente distribuído no ambiente, incluindo todas as fontes naturais de água. O seu principal uso é em fertilizantes por ser é elemento essencial para o crescimento das plantas e macronutriente na dieta humana (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001; CETESB, 2010b).
A exposição ocupacional por inalação de poeiras ou névoas de potássio pode irritar os olhos, nariz, garganta e pulmão. Exposições elevadas podem causar edema pulmonar e morte. O contato com a pele e olhos pode queimá-los levando à lesão permanente. A exposição prolongada aos fumos de potássio pode causar feridas no interior do nariz e septo nasal, irritar os pulmões e produzir bronquite (CETESB, 2010b).

Tálio (Tl)
O tálio pode ser encontrado puro, na forma de ligas metálicas, na forma de sais quando combinado com bromo, cloro, flúor, iodo. O tálio permanece no meio ambiente, uma vez que é um metal e não pode ser decomposto em substâncias mais simples (ATSDR, 1992).
O tálio é um elemento não essencial, tóxico para a saúde humana. Há pouco conhecimento sobre a sua poluição ambiental associada aos efeitos sobre a saúde humana (XIAO et al., 2011).
O tálio é um radiofármaco utilizado na investigação de doenças coronarianas e no diagnóstico de tumores. O tálio-201 (Tl-201) é o radiotraçador mais usado na avaliação clínica da perfusão miocárdica, tendo biodistribuição semelhante a do potássio (CHALELA et al., 1994).
O tálio é cada vez mais utilizado na fabricação de cristais, bijuterias, corantes, pigmentos, equipamentos elétricos e eletrônicos, semicondutores, sistemas ópticos, termômetros de baixa temperatura, contadores de cintilação e fibra de vidro para cabos de comunicação (LÉORNARD; GERBER, 1996).
Segundo a ATSDR (1992), a exposição ao tálio pode ocorres pelo ar, água em níveis muito baixos, e através da alimentação. Pequenas quantidades de tálio são liberadas no ar a partir de queima de carvão, fábricas de cimento e de fundição. As pessoas que trabalham nesses lugares podem respirar o produto químico ou pode entrar em contato com a pele.
O tálio é facilmente absorvido pelas plantas através das raízes, o que pode contaminar frutas e hortas, nas proximidades das fontes de emissão. O tabagismo é também outra fonte de tálio. Uma pessoa que fuma tem o dobro de tálio no organismo se comparada com uma não-fumante. Estima-se que através da alimentação, uma pessoa ingere, diariamente, em média 2ppb de tálio.
A ingestão de grandes quantidades de tálio em curtos períodos de tempo pode afetar o sistema nervoso, pulmonar, cardiovascular e renal. Pode-se também ocorrer a queda de cabelo, vômito, diarreia e ou até mesmo a morte. O tálio pode ser fatal a partir de uma dose tão baixa como 1 grama. Não foram encontradas informações sobre os efeitos nos seres humanos após a exposição a pequenas quantidades de tálio para períodos mais longos.
 A tríade de gastroenterite, polineuropatia e alopecia é considerada como a síndrome clássica de envenenamento por tálio.  Historicamente, o envenenamento por tálio foi notado desde a emissão industrial de queima de carvão e de fundição, e de propósito criminoso usando produtos químicos a base de tálio (XIAO et al., 2011).
Nas últimas duas décadas, estudos crescentes sobre poluição por tálio na China mostraram os impactos ambientais a partir de minerais ricos em sulfeto de Tl por processos naturais de intemperismo e / ou de atividades mineiras, o acúmulo de Tl na cadeia alimentar, e exposição de Tl pelos seres humanos e seus efeitos na saúde

Titânio (Ti)
Segundo Santos (2010), o titânio metálico é o nono elemento químico em abundância na crosta terrestre e está presente na maioria das rochas ígneas e sedimentares provenientes do intemperismo sobre as rochas ígneas portadoras de minerais de titânio. Concentrados minerais de titânio, particularmente ilmenita e rutilo, constituem as matérias primas mais demandadas pela indústria de transformação.
O dióxido de titânio (TiO2) é empregado na fabricação de tintas usadas na construção civil e também para uso artístico. Esse produto também é incorporado à produção de papel, pasta de dente, plásticos etc.
No Brasil, o maior consumo de titânio é destinado à fabricação de tintas, esmaltes e vernizes (52%), seguido pela siderurgia (36%), produção de ferro-ligas (11%) e outras destinações como soldas, anodos para galvanoplastia, e indústria de pisos e revestimentos o que absorve aproximadamente 1%.
Na forma de metal e suas ligas, aproximadamente 60% do titânio, são utilizados nas indústrias aeronáuticas e aeroespaciais, e o restante é utilizado em outros segmentos da economia:

  • Indústria química: devido à sua resistência à corrosão e ao ataque químico;
  • Indústria naval: o titânio metálico é empregado em equipamentos submarinos e de dessalinização de água do mar;
  • Indústria nuclear: é empregado na fabricação de recuperadores de calor em usinas de energia nuclear;
  • Indústria bélica: o titânio metálico é sempre empregado na fabricação de mísseis e peças de artilharia;
  • Na metalurgia, o titânio metálico, ligado com cobre, alumínio, vanádio, níquel e outros, proporcionam qualidades superiores aos produtos. Outra aplicação, que se dá somente com o rutilo, é no revestimento de eletrodos de soldar.
De acordo como a ATSDR (1997), compostos do elemento titânio apresentam graus consideráveis de toxicidade, salientando-se os compostos orgânicos. O tetracloreto de titânio é um forte irritante da pele e a inalação do seu vapor é extremamente perigosa. Efeitos mais severos podem incluir bronquite ou pneumonia química e congestão das membranas mucosas do trato respiratório superior. Esses efeitos podem causar danos a longo prazo tais como o estreitamento das cordas vocais, traquéia e vias aéreas superiores.
Embora não existam dados sobre a ingestão de tetracloreto de titânio, é provável que, com grandes quantidades desse produto químico, ocorra a morte. A exposição acidental a tetracloreto de titânio líquido pode resultar em queimaduras da pele bem como causar danos permanentes aos olhos, se não forem protegidos.

Vanádio (V) 
O elemento vanádio e seus compostos são encontrados em rochas, alguns minérios de ferro e depósitos de petróleo bruto. Normalmente se combina com outros elementos como carbono, oxigênio, sódio, enxofre ou cloreto e com outros metais como cromo e molibdênio pra produzir algumas aço-ligas de baixo teor de liga  (ATSDR, 2009; ROMEIRO, 1997).
O vanádio, na forma de óxido, é um componente de tipos especiais de aço usados para peças automotivas, talhadeiras e bielas, molas e rolamentos de esferas, engrenagens de automóveis. Quando é misturado com o ferro, é usado para fazer partes importantes para motores de aeronaves. Pequenas quantidades de vanádio são usadas​​ na fabricação de borracha, plásticos, cerâmica e outros produtos químicos. Pentóxido de vanádio é utilizado em cerâmica e como um catalisador na produção de ímãs supercondutores (ATSDR, 2009; ROMEIRO, 1997).
Segundo a ATSDR (2009), o vanádio, encontrado no ar, é de origem natural como poeiras, aerossol marinho e emissões vulcânicas ou de fontes industriais, especialmente, refinarias de petróleo e usinas de energia (que utilizam óleo combustível rico em vanádio e o carvão). Aproximadamente 0,0004 mg de vanádio é emitida pela fumaça de um cigarro. Estima-se que as emissões atmosféricas antropogênicas são maiores  do que fontes naturais de vanádio.
Como o vanádio não pode ser destruído no ambiente, apenas altera a sua forma, agregando-se ou separando-se de partículas presentes no ar, água e sedimentos.
Após a inalação ou exposição oral do vanádio e seus compostos são afetados os sistemas cardiovascular, hematológico, gastrointestinal (diarreias, cãibras e náuseas), renal, reprodutivo e respiratório (irritação das vias aéreas, inflamações da garganta, lesões pulmonares incluindo hiperplasia alveolar / bronquiolar, inflamação e fibrose). A Agência Internacional para Pesquisa sobre Câncer (IARC) determinou que o vanádio é possivelmente cancerígeno para os seres humanos.

Zinco (Zn)
De acordo com a ATSDR (2005c), o zinco é um dos elementos mais comuns na crosta da Terra. Encontra-se no ar, solo e água e está presente em todos os alimentos. Apresenta muitos usos comerciais como revestimentos para impedir a oxidação, em pilhas secas e misturado com outros metais para fazer ligas como latão e bronze.
Os compostos de zinco mais comuns encontrados em depósitos de resíduos perigosos incluem cloreto de zinco, óxido de zinco, sulfato de zinco e sulfeto de zinco. Compostos de zinco são amplamente utilizados na indústria para fazer a pintura, a borracha, corantes, conservantes de madeira e pomadas.
É um elemento essencial e benéfico ao metabolismo humano, do crescimento de plantas e animais (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
De acordo com Santos (2009), há dois tipos de toxicidade associada ao zinco. A toxicidade aguda é a consequência da ingestão de doses acima dos 5 g, que resulta num paladar metálico, náuseas e diversas perturbações gástricas. A toxicidade crônica é consequência do consumo prolongado de quantidades moderadamente altas, o que resulta num aumento do risco de doença coronária devido a um aumento da concentração de lipoproteínas de baixa densidade e redução da concentração de lipoproteínas de alta densidade no plasma.
Interação antagônica entre zinco e cobre pode resultar na deficiência de cobre e em anemia. O excesso de zinco, no organismo, também pode provocar distúrbios no sistema nervoso central (SANTOS, 2009).

Fonte Bibliográfica:  
DRUMOND, A.R.S. (2012) "Dissertação". USO DO MÉTODO “MOSS BAG” COM Sphagnum capillifolium PARA O BIOMONITORAMENTO DE METAIS DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA EM IPATINGA, MINAS GERAIS. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais-UNILESTE.