Desenvolvimento de coagulantes magnéticos a partir de extrato de sementes de Moringa oleífera Lam e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro para tratamento de água

Abstract

O coagulante natural Moringa oleifera Lam (MO) é reconhecidamente utilizado de modo a substituir ou reduzir a utilização de coagulantes inorgânicos nos processos de tratamento de água. No entanto, quando utilizado o coagulante MO, os flocos formados na etapa de coagulação/floculação (C/F) são leves e de difícil sedimentação, requerendo geralmente um tempo longo para assentamento das partículas em suspensão. Assim, a utilização de nanopartículas magnéticas associadas ao coagulante MO pode se tornar uma maneira inovadora de se melhorar o desempenho da atividade coagulante, podendo aumentar a eficiência e reduzir o tempo da etapa de sedimentação. Neste contexto, propõe-se avaliar a eficácia da coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) utilizando coagulantes formados por nanopartículas de óxido de ferro (maghemita) funcionalizadas pelos compostos presentes no extrato salino da MO integral (MOFe), MO sem óleo extraída por hexano (MOFe(hex)) e etanol (MOFe(et)) e ainda utilizando ácido oleico como agente compatibilizante (MOFe(AO)) de forma a se obter flocos que sejam atraídos por um campo magnético externo, permitindo assim uma ágil sedimentação e separação do líquido clarificado. Os ensaios foram realizados em Jar Test, utilizando água proveniente da bacia do rio Pirapó, Maringá, PR. Alíquotas do sobrenadante foram coletadas para avaliar a eficiência de remoção dos parâmetros cor aparente, turbidez e compostos com absorção em UV254nm (UV254nm). Foi possível constatar que o tratamento de C/F/S utilizando o coagulante magnético MOFe apresentou-se com grande potencial para ser utilizado no tratamento de água superficial apresentando eficiências de remoção de 96,19% para turbidez, 95% para cor aparente e 68,29% para UV254nm, com reduzido tempo de sedimentação (30 minutos), podendo enquadrar-se aos limites de potabilidade exigidos pela Portaria de Consolidação nº 5 do Ministério da Saúde. Além disso, o coagulante utilizado apresentou potencial bacteriológico e pode ser reutilizado com aumento de eficiência devido à possibilidade de separação magnética e regeneração, mostrando-se um método economicamente viável e de baixo impacto ambiental

The natural coagulant Moringa oleifera Lam (MO) is known to be used replacing or reducing the use of inorganic coagulants in water treatment processes. However, when using the coagulant MO, the flakes formed in the coagulation/flocculation (C/F) stage are light and difficult to settling, generally requiring a long time for settling the suspended particles. Thus, the use of magnetic nanoparticles associated with MO coagulant may become an innovative way of improving the performance of coagulant activity, which may increase efficiency and reduce the time of the sedimentation step. In this context, it is proposed to evaluate the effectiveness of coagulation/flocculation/sedimentation (C/F/S) using coagulants formulated by iron oxide nanoparticles (maghemite) functionalized by the compounds present in the salt extract of integral MO (MOFe), MO without oil extracted with hexane (MOFe(hex)) and ethanol (MOFe(et)) and still using oleic acid as compatibilizing agent (MOFe(AO)) in order to obtain flakes that are attracted by an external magnetic field, thus allowing an agile sedimentation and separation of clarified liquid. The tests were performed in Jar Test, using water from the Pirapó river basin, Maringá, PR. Aliquots of the supernatant were collected to evaluate the removal efficiency of parameters apparent color, turbidity and compounds with absorption in UV254nm (UV254nm). It was verified that the treatment of C/F/S using the magnetic coagulant MOFe presented great potential to be used in the treatment of surface water, presenting removal efficiencies of 96.19% for turbidity, 95% for apparent color and 68.29% for UV254nm, with a reduced sedimentation time (30 minutes), and can meet the limits of potability required by the Ministry of Health Consolidation Ordinance No. 5. In addition, the coagulant used had bacteriological potential and can be reused with increase of efficiency due to the possibility of magnetic separation and regeneration, showing an economically feasible and low environmental impact method