Preparation and application of Zero Valent Iron immobilized in Activated Carbon for removal of hexavalent Chromium from synthetic effluent Translated title: Preparação e aplicação de Ferro Valência Zero imobilizado em Carvão Ativado para a remoção de Cromo hexavalente de efluente sintético

Abstract

Abstract Unlike organic contaminants, heavy metals are not biodegradable and tend to accumulate in living organisms; they are also recognized for being toxic or carcinogenic. The use of nanoparticles of zero-valent iron (nZVI) is reported as an alternative technique with high potential for in situ and ex situ remediation of contaminated matrices with this metal, mainly due to its large active surface area and significant adsorption capacity to consolidate into a simple and efficient method of treatment. In this study, ZVI particles were synthesized by the chemical reduction method using hydrated ferrous sulfate (FeSO4.7H2O) and sodium borohydride (NaBH4) with subsequent aggregation to powdered activated carbon (PAC), forming the adsorbent PAC-ZVI, which was characterized by the techniques of XRD and SEM, which revealed the integration of the catalyst to the activated carbon matrix. Finally, developed kinetic studies revealed that the adsorption kinetics was better adapted to a pseudo second order model, the isotherms were better represented by the Freundlich model and the thermodynamic results showed that the adsorption reaction occurred through a spontaneous process with endothermic interaction between Cr (VI) and PAC-ZVI with increase in the randomness of the system.

Translated abstract

RESUMO Diferentemente dos contaminantes orgânicos, os metais pesados não são biodegradáveis e tendem a se acumular nos organismos vivos e também são reconhecidos por serem tóxicos ou carcinogênicos. A utilização de nanopartículas de ferro zero valente (nFVZ) é relatada como uma técnica alternativa e de elevado potencial para remediação in situ e ex situ de matrizes contaminadas com este metal, principalmente devido à sua grande área superficial ativa e significativa capacidade de adsorção, podendo se consolidar em um método simples e eficiente de tratamento. Neste estudo foram sintetizadas partículas de Ferro Valencia Zero (FVZ) pelo método de redução química utilizando o sulfato ferroso hexa hidratado (FeSO4.7H2O) e Borohidreto de Sódio (NaBH4) com posterior agregação a partículas de carvão ativado em pó (PAC), formando o adsorvente PAC-FVZ, o qual foi caracterizado pelas técnicas de DRX e MEV, as quais revelaram a integração do catalisador à matriz de PAC. Finalmente, estudos cinéticos desenvolvidos revelaram que a cinética de adsorção se adaptou melhor a um modelo de pseudo segunda ordem, sendo que as isotermas foram melhor representadas pelo modelo de Freundlich e os resultados termodinâmicos demonstraram que a reação de adsorção ocorreu através de um processo espontâneo com interação endotérmica entre o Cr (VI) e o PAC-FVZ com aumento na aleatoriedade do sistema.