Resumo
A presença de ferro em águas subterrâneas e superficiais no semiárido cearense representa um desafio para o saneamento e para o atendimento aos padrões de potabilidade, com impactos diretos sobre a segurança da água destinada ao consumo humano e sobre metas associadas à universalização do acesso à água de qualidade. Nesse contexto, este trabalho avaliou o uso da zeólita Clinoptilolita quimicamente modificada (ZCM) como adsorvente para remoção de Fe²⁺ em meio aquoso. O estudo foi desenvolvido em regime de batelada para caracterização do equilíbrio, da cinética e da termodinâmica de adsorção de Fe²⁺ em ZCM e por filtração adsortiva em filtro piloto de filtração direta ascendente (FDA) sob diferentes taxas de filtração (120, 150 e 180 m³/m² dia) e dosagens de coagulante PAC 23 (3, 6 e 16 mg/L). A Clinoptilolita foi caracterizada por difração de raios-X (XRD), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por energia dispersiva de raios X (SEM/EDS) e análise textural por adsorção de N a 77 K e 2 determinações da distribuição granulométrica e densidade aparente. Os resultados mostraram que a ZCM apresentou natureza mesoporosa com diâmetro de poros de 127,8 Å e área superficial BET de 28,2 m2/g, superfície recoberta por MnO/MnO e granulometria e densidade 2 adequadas para uso em sistemas de filtração com filtros rápidos. Os estudos em batelada entre 25 e 45 oC mostraram que o equilíbrio de adsorção foi melhor descrito pelo modelo de Langmuir com capacidades máximas de adsorção entre 5,198 e 6,251 mg/g e cinética de pseudo segunda ordem com predominância dos mecanismos de troca iônica e de interações eletrostáticas. Os parâmetros termodinâmicos confirmaram o caráter exotérmico e a natureza espontânea da adsorção. Em escala piloto, a filtração adsortiva com ZCM incorporada ao leito de FDA e sob dosagens de PAC 23 (3 mg/L), polímero catiônico (0,5 mg/L) e hipoclorito de cálcio (1 mg/L) proporcionou remoções de até 100% de Fe²⁺ e valores de turbidez e cor aparente adequados aos limites de qualidade de água estabelecidos pela legislação brasileira. Em geral, o material zeolítico apresentou elevada eficiência remoção de Fe²⁺ após ciclos sucessivos de adsorção/dessorção em batelada e de retrolavagem do leito filtrante em escala piloto. Esses resultados ratificam o caráter promissor da Clinoptilolita modificada para a remoção de íons ferrosos em estações de tratamento de água com fins de obtenç