Remoção de cilindrospermopsina por adsorção em carvão ativado granular em coluna de escala reduzida

Abstract

Com o aumento da deterioração da qualidade da água e da disponibilidade de nutrientes em ambientes aquáticos, florações de cianobactérias produtoras de cilindrospermopsina (CYN) têm sido reportadas por diferentes países e diferentes localidades. A CYN é tóxica a saúde humana e a remoção de grandes concentrações por tratamentos convencionais é dificultada pela suas propriedades, como alta solubilidade, estabilidade, tamanho molecular pequeno, entre outras. As tecnologias convencionais de tratamento de água, como a tecnologia de ciclo completo - envolvendo coagulação, floculação, sedimentação, filtração e desinfecção - não são eficazes na remoção de CYN dissolvida (extracelular). Sendo necessário a incorporação de métodos mais eficientes, tais como adsorção em carvão ativado (em pó ou granular), processos em membranas (nanofiltração) ou processos oxidativos avançados. O carvão ativado tem sido amplamente aplicado na remoção de contaminantes devido às suas características adsoventes. No presente estudo, foi avaliada a adsorção de CYN em um carvão ativado de madeira fabricado no Brasil. Para esse carvão, foram realizados ensaios rápidos em colunas de escala reduzida com o objetivo de se calcular o tempo de operação de uma coluna em escala real. Os parâmetros para aplicação dos ensaios rápidos em coluna de escala reduzida foram obtidos por meio de ensaios de tempo de equilíbrio e de equilíbrio de adsorção. Ao estudar a cinética de adsorção, verificou se que o processo adsortivo atingiu o equilíbrio após 12 horas. Também foi obtido o melhor ajuste dos dados experimentais ao modelo de pseudo-segunda ordem, em que a constante da taxa de pseudo-segunda ordem, para o carvão de madeira estudado, foi de 4,370 g/(mg.min). Os dados experimentais dos ensaios de equilíbrio apresentaram melhor ajuste ao modelo isotérmico de Langmuir, no qual o carvão da madeira teve uma capacidade máxima de adsorção de 1,763 μg/mg e constante de adsorção de Langmuir de 0,776 L/μg. A metodologia produziu resultados satisfatórios, em que o tempo de ruptura da coluna foi igual a 3,5 horas, com um volume tratável de leito (Treatable Bed Volumes) igual a 94,51, volume total de água alimentado na coluna até o ponto de rompimento de 10,30 litros, total de água consumido em todo experimento de 29,34 litros, taxa de rendimento especifico (Specific Throughput) de 29,52 L/g, taxa de uso de carvão de 0,0338 mg/L e tempo de ruptura calculado para a coluna real de 89,51 dias.