Estudo preliminar da recuperação eletroquímica do alumínio presente em lodo de estação de tratamento de água

Abstract

O crescimento da geração de lodos em estações de tratamento de água tem despertado interesse no desenvolvimento de alternativas para o reaproveitamento dos materiais presentes nesses resíduos, especialmente o alumínio proveniente da aplicação de coagulantes à base de policloreto de alumínio (PAC). Neste contexto, o presente trabalho avaliou de maneira preliminar a viabilidade da recuperação eletroquímica do alumínio presente em lodo de estação de tratamento de água (ETA), por meio de técnicas eletroquímicas aplicadas a diferentes sistemas aquosos. Foram realizados ensaios de voltametria cíclica utilizando soluções contendo PAC em meio de KCl 0,1 mol L⁻¹ como eletrólito suporte, bem como sistemas contendo PAC (controle), lodo de ETA e agentes complexantes, incluindo ácido fluorsilícico, amarelo de alizarina, ácidoetilenodiamino tetra-acético (EDTA) e dimetilsulfóxido (DMSO). Os experimentos tiveram como objetivo investigar alterações na resposta eletroquímica do sistema e identificar condições capazes de favorecer a redução de espécies de alumínio em meio aquoso. Os resultados demonstraram que a presença dos diferentes complexantes promoveu modificações no comportamento eletroquímico das soluções, evidenciadas por deslocamentos de potencial e alterações nos perfis de corrente observados nos voltamogramas. Entre os sistemas avaliados, o DMSO apresentou os resultados mais promissores, indicando possível influência na solvatação das espécies de alumínio e na redução dos efeitos competitivos associados ao desprendimento de hidrogênio. Com base nos resultados obtidos, foram realizados ensaios preliminares de eletrodeposição utilizando fios e placas de cobre como eletrodo de trabalho, aplicando potencial fixo previamente definido a partir da caracterização eletroquímica dos sistemas estudados. Os resultados obtidos indicam que a utilização de agentes complexantes pode contribuir para a modificação da especiação química do alumínio e para a criação de condições mais favoráveis à sua recuperação eletroquímica, demonstrando o potencial da técnica como alternativa para a valorização de resíduos gerados em estações de tratamento de água.

The increasing generation of sludge in water treatment plants has stimulated interest in developing alternatives for the reuse of materials present in these residues, particularly aluminum derived from the application of polyaluminum chloride (PAC)-based coagulants. In this context, the present study preliminarily evaluated the feasibility of electrochemical recovery of aluminum present in water treatment plant (WTP) sludge through electrochemical techniques applied to different aqueous systems. Cyclic voltammetry experiments were carried out using solutions containing PAC in 0.1 mol L⁻¹ KCl as the supporting electrolyte, as well as systems containing PAC (control), WTP sludge, and complexing agents, including fluorosilicic acid, alizarin yellow, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), and dimethyl sulfoxide (DMSO). The experiments aimed to investigate changes in the electrochemical response of the system and to identify conditions capable of favoring the reduction of aluminum species in aqueous media. The results demonstrated that the presence of different complexing agents promoted modifications in the electrochemical behavior of the solutions, evidenced by potential shifts and changes in the current profiles observed in the voltammograms. Among the evaluated systems, DMSO showed the most promising results, suggesting a possible influence on the solvation of aluminum species and on the reduction of competitive effects associated with hydrogen evolution. Based on the obtained results, preliminary electrodeposition experiments were performed using copper wires and copper plates as working electrodes, applying a fixed potential previously defined from the electrochemical characterization of the studied systems. The results indicate that the use of complexing agents can contribute to modifying the chemical speciation of aluminum and to creating more favorable conditions for its electrochemical recovery, demonstrating the potential of this technique as an alternative for the valorization of residues generated in water treatment plants.