Estudo do potencial de regeneração da zeólita LTA aplicada à remoção do corante Safranina-T em efluentes

Abstract

A indústria têxtil destaca-se como um importante setor econômico, mas gera efluentes com elevada carga de corantes de difícil degradação, dentre eles, a Safranina-T, corante catiônico nocivo à saúde e ao meio ambiente. A adsorção é uma das técnicas mais empregadas na remoção desses compostos, e a viabilidade econômica do processo depende da possibilidade de regenerar e reutilizar o material adsorvente. Este trabalho avaliou o processo de dessorção da Safranina-T adsorvida em zeólita do tipo A, sintetizada a partir de resíduos industriais de alumínio, e a capacidade de regeneração do material em ciclos sucessivos de adsorção-dessorção. Os ensaios foram conduzidos em regime de batelada, empregando-se como eluentes soluções de cloreto de sódio (NaCl) e de hidróxido de sódio (NaOH), ambas na concentração de 0,5 mol L-1 . Foram testados diferentes tempos de contato, entre 5 e 60 minutos, ao longo de três ciclos consecutivos de adsorção e dessorção. Os resultados evidenciaram que o tempo de contato não influenciou de maneira relevante o processo de dessorção, que ocorreu predominantemente nos primeiros minutos e permaneceu em torno de 30% para ambos os eluentes. Nos ciclos sucessivos de adsorção, tanto o NaCl quanto o NaOH mantiveram elevada capacidade adsortiva após a regeneração, embora tenha ocorrido redução em relação ao primeiro ciclo. Para o NaCl, a eficiência de adsorção alcançou 93,2% no primeiro ciclo, reduziu-se para aproximadamente 73,2% no segundo e 66,0% no terceiro, enquanto para o NaOH, passou de 91,5% no primeiro ciclo para 70,4% no segundo e estabilizou-se no terceiro (70,3%). A similaridade entre os valores obtidos para os dois eluentes indica que a liberação do corante ocorre principalmente por troca iônica promovida pelo íon Na+ , uma vez que a carga catiônica da Safranina-T, associada ao nitrogênio quaternário do anel fenazínico, não pode ser neutralizada por desprotonação. Além disso, o Cl- , por ser o contra-íon natural da Safranina-T, favorece o deslocamento de parte das moléculas adsorvidas durante a dessorção, mantendo a eficiência relativamente estável, enquanto o OH- promove alterações estruturais cumulativas na zeólita. Desse modo, conclui-se que a zeólita preserva sua capacidade adsortiva ao longo dos ciclos, ainda que a regeneração seja apenas parcial nas condições estudadas, e que o NaCl constitui o eluente mais adequado, por proporcionar eficiência de dessorção estável sem indícios de alteração do adsorvente. O aproveitamento de resíduos de alumínio na síntese do adsorvente e a possibilidade de regeneração em ciclos sucessivos reduzem a geração de resíduos sólidos, enquanto o emprego de eluentes salino e alcalino confere menor impacto à etapa de regeneração. Em conjunto, esses aspectos reforçam o potencial da zeólita como alternativa sustentável para o tratamento de efluentes têxteis.

The textile industry is an important economic sector but generates effluents with high concentrations of hardly degradable dyes, such as Safranine-T, a cationic dye harmful to human health and the environment. Adsorption is one of the most employed techniques for removing such compounds, and the economic viability of the process depends on the possibility of regenerating and reusing the adsorbent material. This work evaluated the desorption process of Safranine-T adsorbed on type A zeolite, synthesized from industrial aluminum waste, and the regeneration capacity of the material in successive adsorption-desorption cycles. Batch experiments were conducted using sodium chloride (NaCl) and sodium hydroxide (NaOH) solutions, both at 0.5 mol L⁻¹, as eluents. Different contact times, ranging from 5 to 60 minutes, were tested over three consecutive adsorption-desorption cycles. Results showed that contact time did not significantly influence the desorption process, which occurred predominantly in the first few minutes and reached approximately 30% for both eluents. In successive adsorption cycles, both NaCl and NaOH maintained high adsorptive capacity after regeneration, although reduction occurred relative to the first cycle. With NaCl, adsorption efficiency reached 93.2% in the first cycle, decreased to approximately 73.2% in the second, and 66.0% in the third, whereas with NaOH, efficiency decreased from 91.5% in the first cycle to 70.4% in the second and stabilized at 70.3% in the third. The similarity between values obtained for both eluents indicates that dye release occurs primarily through ion exchange promoted by Na⁺ ions, since the cationic charge of Safranine-T, associated with the quaternary nitrogen of the phenazinium ring, cannot be neutralized by deprotonation. Furthermore, Cl⁻, as the natural counter-ion of Safranine-T, favors displacement of adsorbed molecules during desorption, maintaining relatively stable efficiency, whereas OH⁻ promotes cumulative structural alterations in the zeolite. Consequently, the zeolite preserves its adsorptive capacity throughout the cycles, although regeneration is only partial under the studied conditions, and NaCl is the most suitable eluent, providing stable desorption efficiency without evidence of adsorbent alteration. The use of aluminum waste in adsorbent synthesis and the possibility of regeneration over successive cycles reduce solid waste generation, while the employment of saline and alkaline eluents confers lower environmental impact to the regeneration stage. Together, these aspects reinforce the potential of zeolite as a sustainable alternative for treating textile effluents.