Estudo cinético e termodinâmico da adsorção do manganês em resinas de troca iônica.

Abstract

A presente dissertação avaliou, inicialmente, a seletividade de três resinas de troca iônica: (i) quelante (Purolite S950), (ii) fracamente ácida (Purolite C104E) e (iii) fortemente ácida (Purolite C100), em relação aos íons Mn2+ , Ca2+ e Mg2+. Notou-se que as resinas Purolite S950 e C104E apresentaram maior afinidade aos íons Mn2+ , em contrapartida, a resina Purolite C100 apresentou maior seletividade aos íons Ca2+ . Após estudos mais detalhados, constatou-se que a resina mais eficiente para adsorção de íons Mn2+ foi a Purolite S950 (portadora do grupo de troca aminofosfônico). Diante disso, foram realizados ensaios, em soluções sintéticas contendo apenas manganês, a fim de determinar o tempo de equilíbrio para a adsorção do íon em questão, em pH equivalente à 4,5. Observou-se que o tempo necessário para a adsorção atingir o equilíbrio foi de aproximadamente 5 horas. Em seguida, nos ensaios correspondentes à modelagem cinética, em pH=4,5, 350mg.L-1 Mn2+ em 0,5L de solução, 5mL de resina, durante 5 horas, agitação de 645min-1 , à 40ºC, 55ºC e 70ºC, verificou-se que o modelo que apresentou melhor ajuste aos dados experimentais foi o de pseudossegunda ordem (r²=0,98) e a energia de ativação calculada foi correspondente a 16,42kJ.mol-1 . Os dados experimentais de equilíbrio se ajustaram melhor à isoterma de Langmuir, com valores de coeficiente de determinação maiores que 0,94 e Qmax equivalente à 43,77mg de Mn2+.mL-1 de resina. Ademais, foram determinados os valores de entalpia e entropia equivalentes à - 87,92 kJ.mol-1 e -0,28kJ.mol-1 .K-1 , respectivamente, indicando que o processo é exotérmico e que há uma diminuição na desordem das moléculas na superfície do adsorvente. Por fim, nos estudos de dessorção/regeneração, em 1mol.L-1 de HCl, durante 24 horas, houve a recuperação de apenas 42,91% do metal de interesse.