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Reações de Metais Pesados em Solos Intemperizados

Reações de Metais Pesados em Solos Intemperizados. Nelson Moura Brasil Prof. Titular da UFRRJ. ESPECIAÇÃO DE METAIS PESADOS NA SOLUÇÃO DO SOLO. Complexos de alguns metais pesados na solução do solo em solos ácidos e solos alcalinos com pe elevado*. Espécies de Hidroxicomplexos de Cádmio. +4.

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Reações de Metais Pesados em Solos Intemperizados

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Presentation Transcript

  1. Reações de Metais Pesados em Solos Intemperizados Nelson Moura Brasil Prof. Titular da UFRRJ

  2. ESPECIAÇÃO DE METAIS PESADOS NA SOLUÇÃO DO SOLO

  3. Complexos de alguns metais pesados na solução do solo em solos ácidos e solos alcalinos com pe elevado*.

  4. Espécies de Hidroxicomplexos de Cádmio +4

  5. Especiação dos hidroxicomplexos de cádmio em função do pH.

  6. Principais aspectos envolvidos nos cálculos de especiação de metais na solução do solo são • pH; • concentrações totais dos metais (MT) da solução do solo; • concentrações totais de ligantes (LT) da solução do solo; • Constantes de estabilidade

  7. Método de cálculo de especiação através do uso de programa para computador (SPOSITO, 1989).

  8. Tipos de adsorção . Adsorção específica • . Envolve os mecanismos de formação de complexos “internos’’ de superfície; • . Envolve ligações iônicas e covalentes; • . Depende da configuração eletrônica do grupo funcional e do íon complexado; • . Determina aos íons complexados  retenção,  biodisponibilidade, , mobilidade; • . Não trocáveis

  9. Íon camada difusa / complexo “Externo” / complexo Interno Força de interação / retenção / afinidade Mobilidade / Biodisponibilidade F A T O R E S . Estereoquímica + . Estrutura eletrônica do grupo funcional e do cátion metálico (eletronegatividade) Complexos “Internos” Ligações covalentes   . Carga da superfície . Valência do cátion . Raio Iônico . Eletropositividade Complexos “externos” e camada difusa Ligações Eletrostáticas  

  10. TABELA PERIÓDICA

  11. ADSORÇÃO DE CÁTION METÁLICOS ATRAVÉS DA FORMAÇÃO DE COMPLEXOS “INTERNOS” - Principal mecanismos de adsorção de cátions metálicos de transição e “metais pesados” na superfície de óxidos, oxiidróxidos, hidróxidos, silicatados amorfos, caulinita e colóides orgânicos  - Tal fato decorre do papel importante que a configuração eletrônica (do grupo da superfície e do cátion) 

  12. - Metais de transição e “pesados” apresentam órbitais d “livres”  - Melhor acomodação de elétrons  Potencial iônico / eletronegatividade  Covalência  • Complexos “internos” de Superfície Mobilidade Biodisponibilidade

  13. Principais Evidências Indiretas 1) Dificuldade de dessorção com cátions trocáveis 2) A Persistência de adsorção de pH < PCZ, 3) Liberação de 2 H+ para cada M2+ adsorvido 4) Mudança de carga na superfície de óxidos resultante da adsorção ( +) 5)  PCZ do solo. Atração de cátions Raio Iônico Potencial Iônico Eletronegatividade Covalência

  14. Efeito de ligantes na solução do solo Efeito de ligantes na solução do solo na adsorção de cátions Obs : A presença de ligantes do solo complica a previsão de afinidade relativa de adsorção de cátions metálicos

  15. Seqüências de Seletividade: • Complexos Orgânicos • Cu > Ni > Pb > Co > Zn > Fe > Mn > > Ca > Mg • Série de “Irving Williams • Birnessita (óxido de Mn) • Pb2+ > Cu2+ > Co2+ > Zn2+ > Ni2+ • Goetita (α -FeOOH ) • Cu2+ > Pb2+ > Zn2+ > Co2+ > Co2+ > Ni2+ > Mn2+ • Hematita (α – Fe2O3) • Pb2+ > Cu2+ > Zn2+ > Ni2+ > Mn2+

  16. Reações de íons metálicos com ácidos húmicos

  17. Hidróxido – Fe amorfo • Pb2+ > Cu2+ > Zn2+ > Ni2+ > Cd2+ > Co2+ > Sr2+ • Hidróxido – Al • Cu2+ > Pb2+ > Zn2+ > Ni2+ > Co2+ > Cd2+ > Mg2+ > Sr2+ • ”Silanol” (Caulinita) • Pb2+ > Cu2+ > Co2+ > Zn2+ > > Ni2+ > Cd2+ > Sr2+ > Mg2+

  18. Esquema de adsorção específica com uma estrutura fechada e com enlace em ponte

  19. Características químicas e físicas de amostras do horizonte A de doze solos.

  20. Composição mineralógica dos solos estudados.

  21. Valores dos coeficientes de determinação (R2) e probabilidade das equações de ajuste das isotermas de Langmüir ((L)) e Freundlich (F) para os metais e solos estudados.

  22. Valores dos coeficientes de determinação (R2 ) e dos efeitos da variável residual (EVR) da análise de trilha para a capacidade de adsorção (b), energia de adsorção de Langmüir (KL), capacidade tampão máxima (KLb) e as constantes NF e KF de Freundlich.

  23. Modelo de Isoterma de adsorção de Langmuir A forma mais comum da equação de Langmüir:

  24. Modelo de Isoterma de adsorção de Langmuir

  25. Isoterma de adsorção de Freundlich

  26. Isoterma de adsorção de Freundlich Linearizada

  27. Seqüência decrescente de KF e KLb (2) para Cu, Pb, Zn, Cd e Ni em amostra e de horizontes superficiais de doze solo

  28. Seqüências de seletividade de adsorção para diversos metais.

  29. Seqüência de adsorção de metais em amostras de horizontes superficiais de doze classes de solos de acordo com KF e KLb das isotermas de Freundlich e de Langmüir (ARAÚJO et. al.2002).

  30. Seqüência de adsorção de metais em amostras de horizontes superficiais de doze classes de solos de acordo com KF das isotermas de Freundlich

  31. Fonte: http://

  32. Seqüência de adsorção de metais em amostras de horizontes superficiais de doze classes de solos de acordo com KF das isotermas de Freundlich

  33. Cd++ MO Zn++ Zn++ Pb++ Cd++ Cd++ Pb++ Zn++ - Pb++ - Zn++ Cd++ C=O C=O Pb++ - _ Zn++ - Zn++ - Zn++ O O Pb++ _ Pb++ Argila + Zn++ + Zn++ Zn++ - - Cd++ + - Pb++ O O + - C=O Zn++ - C=O C=O Cd++ Argila + - - O Pb++ + Zn++ - - + Cd++ - + Zn++ O C=O Fe Fe Fe Pb ZnCO3 PbCO3 CdCO3 Fe Fe Os Metais Pesados no Solo

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