Eficiência e cinética de agentes quelantes IDS & GLDA

1. Desafios Globais na PoluiĂ § ĂŁo por Metais Pesados do Solo e Tecnologias de RemediaĂ § ĂŁo

Os poluentes de metais pesados no solo entram no corpo humano através da cadeia alimentar e outros canais, representando sérios riscos para a saúde humana. A poluição por metais pesados no solo tornou-se uma preocupação global e precisa ser tratada com urgência. A pesquisa e a aplicação prática de tecnologias de remediação de solos contaminados com metais pesados são fundamentais para resolver esse problema.

A remoção e a passivação são atualmente as principais tecnologias para lidar efetivamente com a poluição por metais pesados no solo. Entre eles, a tecnologia de lixiviação do solo pode transferir metais pesados de forma rápida e eficiente da fase sólida do solo para a fase líquida, alcançando a remoção e, portanto, atraiu a atenção generalizada. A chave para a lixiviação química é a seleção de agentes de lixiviação. Os agentes tradicionais incluem ácidos inorgânicos, agentes quelantes e surfactantes. No entanto, os ácidos inorgânicos costumam danificar a estrutura do solo, enquanto os agentes quelantes comuns (como EDTA) permanecem no solo devido à baixa biodisponibilidade. Os surfactantes podem ser caros ou tóxicos. Portanto, há uma necessidade urgente de agentes de lixiviação ecológicos com alta eficiência, danos mínimos ao solo e baixa toxicidade.

2. Perfis técnicos dos agentes quelantes verdes: IDS e GLDA

Nos últimos anos, os agentes quelantes biodegradáveis ácido aminodisucínico (IDS) e ácido glutâmico N, N-ácido diacético (GLDA) têm atraído considerável atenção. Estudos mostram que o IDS se degrada rapidamente, com 80% de decomposição após apenas 7 dias, e permanece estável em uma ampla faixa de pH. GLDA, produzido a partir da fermentação do açúcar do milho usando biomassa como fonte de carbono, vê pelo menos 60% de degradação em 28 dias.

O IDS é considerado um produto químico verde, pois não produz águas residuais ou gases de escape durante a produção. GLDA é um quelante de átomos de carbono verde. Sua forte capacidade quelante para metais pesados, combinada com baixa toxicidade e excelente biodegradabilidade, os tornam candidatos promissores para a remediação sustentável do solo.

3. Progresso atual da pesquisa em lixiviaĂ § ĂŁo do solo biodegradavel

BEGUM et al. realizaram os primeiros estudos usando IDS e GLDA para remediação do solo, mostrando que eles efetivamente removeram Cu, Cd, Zn, Ni e Pb, servindo como substitutos viáveis do EDTA. WU et al. encontraram altas eficiências de eluição para Cd, Ni e Cu em lodo industrial, embora a eficiência de Zn tenha sido menor. Fatores como tempo, pH e concentração afetaram significativamente o desempenho.

A pesquisa de Xu Dayong et al. demonstrou que o GLDA supera o ácido cítrico na lixiviação de Cd, Cu, Pb e Ni do lodo de esgoto. Além disso, Hu Zaoshi et al. mostraram que o GLDA foi mais eficiente do que o EDTA na lixiviação de cromo em baixas concentrações. O GLDA também pode atuar como um intensificador químico para a fitorremediação, promovendo o crescimento de Sedum alfredii e Solanum nigrum e melhorando a extração de metais. Esses resultados confirmam que IDS e GLDA podem remover metais pesados sem afetar negativamente o crescimento da cultura em dosagens adequadas.

4. Metodologia Experimental: CinĂŠtica de LixiviaĂ § ĂŁo e EluĂ § ĂŁo por OscilaĂ § ĂŁo

Apesar de seu potencial, os relatórios sobre IDS e GLDA para remediação de solos permanecem limitados, principalmente no que diz respeito à cinética de lixiviação. Neste estudo, o método de eluição por oscilação foi usado para ajustar a cinética usando a equação de Elovich, equação de constante dupla e equação cinética de primeira ordem. A pesquisa explorou os efeitos da concentração e do pH na remoção de Cd, Pb e Zn e analisou as mudanças na especiação de metais pesados antes e após a eluição.

5. Otimização dos parâmetros de lixiviação: tempo, concentração e pH

O estudo produziu as seguintes conclusões em relação à otimização do processo:

• Tempo e Concentração: A eficiência de eluição aumentou com o tempo (5-720 min) e com a concentração (0-20 mmol · L ²). As equações de Elovich e de constante dupla forneceram o melhor ajuste para o processo.
  

• Efeitos do pH: A eficiência seguiu uma "curva de sino" conforme o pH aumentou de 3 para 10, primeiro aumentando e depois diminuindo.
  

• Condições Ótimas: A concentração ótima foi identificada como 10 mmol · L ² em pH 5. Os tempos ótimos foram de 240 min para IDS e 360 min para GLDA. Nessas condições, GLDA mostrou maior capacidade de remoção para Cd e Pb, enquanto IDS foi mais eficaz para Zn.
  

6. Impacto na EspeciaĂ § ĂŁo de Metais Pesados e ReduĂ § ĂŁo de Riscos Ambientais

A análise das formas do solo mostrou que IDS e GLDA removem efetivamente as frações mais ativas solúveis em ácido e redutíveis de Cd, Pb e Zn. Embora sua capacidade de remover formas oxidáveis e residuais seja limitada, a redução significativa das frações mais móveis reduz efetivamente o risco ambiental imediato e a biodisponibilidade de metais pesados no solo.

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