Remoção de metais pesados utilizando carvão ativado para obtenção de água potável

Abstract

RESUMO: Devido ao crescimento populacional desordenado e consequentemente o aumento no setor industrial e agroindustrial, a preocupação em relação à qualidade das águas vem crescendo. Estes fatores, geralmente são responsáveis por descartes às vezes irregulares em meio aquáticos, seja na zona rural ou urbana. As estações de tratamento de águas (ETAs) visam à melhoria do processo diante dessa problemática, porém devidos a irregularidades como o descarte de efluentes industriais ilegais, tubulações sem manutenção adequada, caixas d’água domésticas mal conservadas e poços mal projetados, contribuem significativamente para uma elevada concentração de contaminantes nas águas de abastecimento, e por vezes ultrapassando os parâmetros de potabilidade da água estabelecidos pela legislação vigente. Diante essa problemática o desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento e pós-tratamento da água destinada ao consumo humano é uma necessidade crescente. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de módulos de filtração gravitacionais comerciais com carvão ativado impregnado com íons metálicos (prata e combinação de íons de prata e cobre) na superfície de carvão ativado vegetal babaçu e coco de dendê. Os íons metálicos foram impregnados utilizando o método de impregnação por excesso de solvente. As concentrações de impregnação utilizadas foram as que obtiveram melhores resultados na eficiência de remoção de bactérias, protozoários e vírus. A influência dos íons metálicos no carvão ativado foi determinada pela caracterização textural: área superficial específica (BET), área de microporos (método t), volume e diâmetro de microporos (método HK) e volume e diâmetro de mesoporos (método BJH). A caracterização estrutural foi realizada por análises de Difração de Raio-X (DRX) e a porcentagem de remoção foi analisada por espectrometria de absorção atômica atomizador de chama. A impregnação dos íons metálicos no carvão ativado modificou suas características, apresentando alterações no formato e no tamanho dos poros. Os filtros de carvão ativado impregnados com íons metálicos foram avaliados quanto à eficiência na redução de parâmetros físico-químicos (cor, turbidez, pH, cloro livre) e eficiência na remoção de metais pesados como zinco, ferro e chumbo, em água sintética (água contaminada artificialmente com nitrato de chumbo, sulfato de ferro e cloreto de zinco). Os parâmetros físico-químicos analisados (cor, turbidez, pH, cloro livre) permaneceram em conformidade com o padrão de aceitação para consumo humano, de acordo com a Portaria 2914/2011 e ABNT NBR 15176. Portanto o adsorvente utilizado influi na eficiência de remoção dos metais pesados. A remoção do contaminante chumbo da água destinada ao consumo humano permaneceu em conformidade com o padrão aceitável, para todos os módulos de filtração analisados. O modulo de filtração de babaçu mostrou-se eficiente na remoção de zinco. Para o contaminante ferro os módulos de filtração eficientes foram: o carvão de babaçu e carvão de coco de dendê impregnado com íons de prata e cobre

ABSTRACT: Due to uncontrolled population growth and consequently the increase in industrial and agro-industrial sector, the concern about the quality of water is growing. These factors are generally responsible for discharges sometimes irregular in aquatic environment, whether in rural or urban areas. The water treatment plants (WTP) aimed at improving the process on this issue, but due to irregularities such as illegal disposal of industrial effluents, pipelines without proper maintenance domestic water storage tanks poorly preserved and poorly designed wells contribute significantly to a high concentration of contaminants in the drinking water, and sometimes surpassing the parameters for drinking water established by law. Faced with this problem the development of new technologies for the treatment and post-treatment of water for human consumption is a growing need. This study aimed to develop commercial gravitational filtration modules with activated carbon impregnated with metal ions (silver and combination of silver ions and copper) on the surface of activated vegetable carbon of babassu and coconout. The metal ions were impregnated using the method of impregnation by excess solvent. The concentration of impregnation used were those obtained better results in the efficiency of removal of bacteria, protozoa and virus. The influence of metal ions on activated carbon was determined by textural characterization: specific surface area (BET), micropore area (method t), volume and diameter of microporos (method HK) and volume and diameter of mesopore (method BJH). The structural characterization was performed by analysis of X-rays diffraction (DRX) and the percentage removal was analyzed by atomic absorption flame atomizer. The impregnation of metal ions on activated carbon modified its features, showing changes in the format and size of the pores. The activated carbon filters impregnated with metal ions were evaluated for effectiveness in reducing physical and chemical parameters (color, turbidity, pH, free chlorine) and removal efficiency of heavy metals such as zinc, iron and lead in synthetic water (water artificially contaminated with lead nitrate, iron sulphate and zinc chloride). The analyzed physico-chemical parameters (color, turbidity, pH, free chlorine) remained in compliance with the standard of acceptance for human consumption, according to the Ordinance 2914/2011 and ABNT NBR 15176. It was concluded that the used adsorbent influences in the removal efficiency of heavy metals. Removal of the lead contaminant of the water for human consumption remained in accordance with the accepted standard for all analyzed filtration modules. The filter module babassu proved efficient in removing zinc. For the iron contaminant the efficient filtration modules were: coal of babassu and coal of coconout impregnated with silver and copper ions