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Título: Remoção de ácido perfluorooctanoico (PFOA) da água ultrafiltrada da ETA Lago Norte por adsorção em carvões ativados comercializados no Brasil : ensaios de adsorção em escala de bancada
Outros títulos: Removal of perfluorooctanoic acid (PFOA) from ultrafiltered water at the Lago Norte Water Treatment plant by adsorption on commercial activated carbons in Brazil : bench-scale adsorption tests
Autor(es): Amancio, Bruna Gomes
Orientador(es): Brandão, Cristina Celia Silveira
Assunto: Carvão ativado
Água - estações de tratamento
Água - filtração
Data de apresentação: 25-Fev-2025
Data de publicação: 19-Jun-2026
Referência: AMANCIO, Bruna Gomes. Remoção de ácido perfluorooctanoico (PFOA) da água ultrafiltrada da ETA Lago Norte por adsorção em carvões ativados comercializados no Brasil: ensaios de adsorção em escala de bancada. 2025. 83 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025.
Resumo: As substâncias per e polifluoroalquil (PFAS), amplamente utilizadas na indústria por suas propriedades químicas (estabilidade térmica e química; repelência à água e óleo), têm despertado grande preocupação devido à sua persistência no meio ambiente e aos potenciais efeitos adversos à saúde humana. Diante desse cenário, a remoção de PFAS da água para consumo humano torna-se essencial para a segurança sanitária. Este trabalho avaliou a eficiência de remoção do ácido perfluorooctanoico (PFOA) da água ultrafiltrada da ETA Lago Norte utilizando carvões ativados granulares (CAG) de origem vegetal (casca de coco, COCO) e mineral (carvão betuminoso, BETM). Para isso, foram realizados ensaios em reatores agitados em batelada para avaliação da cinética de adsorção, eficiência de adsorção, capacidade máxima de adsorção e influência das características dos carvões. Foram utilizados dois métodos analíticos para quantificação do PFOA: fluorescência e cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS). Os resultados mostraram que o carvão COCO atingiu o equilíbrio entre 256 e 512 minutos, enquanto o carvão BETM não alcançou o equilíbrio mesmo após 1024 minutos. Além disso, o modelo de pseudo-segunda ordem apresentou o melhor ajuste para ambos os carvões, sugerindo que o principal mecanismo de adsorção envolve interações químicas (quimiossorção). Nos ensaios de adsorção para avaliação da eficiência de adsorção, realizados com tempo de contato de 270 minutos, o modelo de Langmuir apresentou o melhor ajuste para o carvão BETM, sugerindo que a adsorção ocorreu principalmente em monocamada, diferente de COCO, em que o melhor ajuste, embora não satisfatório, foi usando o modelo de Freundlich, com adsorção multicamada. O carvão BETM mostrou maior eficiência de remoção de PFOA em concentrações a partir de 50 mg/L, com uma capacidade máxima de adsorção estimada de 42,58 mg/g (LC-MS/MS), devido à sua maior área superficial (880 m²/g) e maior volume total de poros (0,473 cm³/g) em comparação com o carvão COCO (673 m²/g e 0,345 cm³/g, respectivamente). A comparação entre os métodos analíticos mostrou que o método de fluorescência tende a superestimar ou subestimar os valores de concentração de PFOA, dependendo do experimento, sendo recomendado para estudos de caráter preliminar.
Abstract: Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), widely used in industry for their chemical properties (thermal and chemical stability; water and oil repellency), have raised significant concern due to their persistence in the environment and potential adverse effects on human health. Given this scenario, the removal of PFAS from drinking water becomes essential for public health safety. This study evaluated the removal efficiency of perfluorooctanoic acid (PFOA) from ultrafiltered water at the Lago Norte Water Treatment Plant using granular activated carbons (GAC) of vegetable origin (coconut shell, COCO) and mineral origin (bituminous coal, BETM). For this purpose, batch-stirred reactor tests were conducted to evaluate adsorption kinetics, adsorption efficiency, maximum adsorption capacity, and the influence of carbon characteristics. Two analytical methods were used to quantify PFOA: fluorescence and liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS). The results showed that COCO carbon reached equilibrium between 256 and 512 minutes, while BETM carbon did not reach equilibrium even after 1024 minutes. Additionally, the pseudo-second-order model provided the best fit for both carbons, suggesting that the main adsorption mechanism involves chemical interactions (chemisorption). In the adsorption efficiency tests, conducted with a contact time of 270 minutes, the Langmuir model provided the best fit for BETM carbon, suggesting that adsorption occurred primarily in a monolayer, unlike COCO carbon, where the best fit, though unsatisfactory, was obtained using the Freundlich model, suggesting multilayer adsorption. BETM carbon demonstrated higher PFOA removal efficiency at concentrations above 50 mg/L, with an estimated maximum adsorption capacity of 42.58 mg/g (LC-MS/MS), due to its larger surface area (880 m²/g) and higher total pore volume (0.473 cm³/g) compared to COCO carbon (673 m²/g and 0.345 cm³/g, respectively). The comparison between the analytical methods showed that the fluorescence method tends to overestimate or underestimate PFOA concentration values, depending on the experiment, and is therefore recommended only for preliminary studies.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2025.
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