Aplicação de adsorvedores pulverizados magnetizados na remoção de 17ß -estradiol, diclofenaco e triclosan no tratamento de água para abastecimento visando sua reutilização

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dc.contributor.advisorKuroda, Emilia Kiyomi
dc.contributor.authorPimenta, José Augusto Alves
dc.contributor.bancaRodrigues, Liana Alvares
dc.contributor.bancade Souza, Janette Beber
dc.contributor.bancaAraki, Koiti
dc.contributor.bancaBernardo, Luiz Di
dc.coverage.extent173 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-02-24T18:07:55Z
dc.date.available2025-02-24T18:07:55Z
dc.date.issued2023-06-15
dc.description.abstractResumo: A presença de princípios ativos como fármacos e produtos de cuidado pessoal em mananciais, superficiais ou subterrâneos, implica na degradação da qualidade da água bruta que, por vezes, é utilizada abastecimento público. As estações de tratamento de água- ETAs utilizam no Brasil, em sua maioria, o tratamento por ciclo completo, composto pelas etapas de coagulação, floculação, sedimentação e filtração, que sozinho é ineficiente na remoção de hormônios, anti-inflamatórios e resíduos de produtos de cuidado pessoal, como 17ß-estradiol – E2, Diclofenaco – DCF e Triclosan – TRC, respectivamente. Sendo assim, faz-se necessário investigar técnicas complementares que, associadas às técnicas convencionais de tratamento, sejam capazes de produzir água com qualidade adequada para consumo humano. A adsorção com materiais pulverizados como carvão ativado - CAP e zeólitas - ZEO apresenta-se como uma alternativa. No entanto, um dos problemas acerca da aplicação desses materiais, é que eles apresentam alto custo e seu uso implica na geração de mais resíduos nas ETAs, surgindo, então, a necessidade de estudos acerca de sua reutilização. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do emprego de adsorvedores pulverizados magnetizados (CAPs e ZEOs) na adsorção e dessorção de E2, DCF e TRC, como processo complementar ao tratamento de águas para abastecimento por ciclo completo, em escala de bancada, visando sua reutilização. Para tanto foi implementado e validado um método quali-quantitativo de análise cromatográfica de E2, DCF e TRC, com linearidade, sensibilidade, precisão, exatidão, especificidade/seletividade e efeito matriz adequados. Dos 4 carvões CAPs e das 4 ZEOs amostrados, selecionou-se o CAP5mag como adsorvedor de maior eficiência de adsorção de E2, DCF e TRC (100; 59,4 e 78,7%, respctivamente). As condições de dessorção investigadas, para os solventes metanol – MeOH, acetona – ACT e acetonitrila – ACN, indicaram que o processo foi norteado pela afinidade/capacidade de interação e/ou solubilização dos contaminantes estudados, no qual o CAP5mag apresentou-se como o adsorvedor de maior eficiência de dessorção, de E2, DCF e TRC (27,9; 100 e 94,8%, respectivamente), sendo então o adsorvedor magnetizado selecionado – AMS. A caracterização complementar do AMS indicou que o processo de magnetização acarretou reduções significativas dos parâmetros relativos à microporosidade do material. Todavia, a eficiência adsortiva do carvão magnetizado foi aumentada, indicando que o processo de magnetização pode ter atribuído características físico-químicas que favoreceram a adsorção. A condição de coagulação de maior eficiência foi definida em ensaios de coagulação, floculação e sedimentação, utilizando cloreto de polialumínio em uma amostra de água do rio Tibagi (dosagem de alumínio = 8 mg L-1 e pH = 6,25). Nos experimentos de tratabilidade, a água bruta do rio Tibagi foi fortificada com E2, DCF e TRC, resultando em concentrações de 57; 67,8 e 44,9 µg L-1, respectivamente. O tratamento pela técnica de ciclo completo com filtração em areia apresentou porcentagens de remoção de apenas 9,5; 0,6, e 5,4% para E2, DCF e TRC, respectivamente, sendo ineficiente na remoção destes compostos. O AMS foi aplicado como processo complementar ao tratamento de água por ciclo completo simulando dois pontos de aplicação, sendo um após a coagulação na ETA, com tempo de contato de 30 minutos e dosagem de 70 mg L-1 e na captação de água bruta com tempo de contato de 60 min e dosagem de 70 mg L-1. Ambas as condições de aplicação de AMS apresentaram eficiências de remoção de aproximadamente 100% de E2, DCF e TRC, evidenciando assim a eficácia da aplicação do AMS como processo complementar ao tratamento por ciclo completo. A recuperação do AMS incorporado ao lodo gerado pelo tratamento por ciclo completo, em bateladas, foi mais eficiente utilizando tempo de contato de 30 min, com 80 ± 1,5% de eficiência. O processo de dessorção de E2, DCF e TRC do AMS com o solvente de maior eficiência, MeOH, resultou em eficiências médias superiores a 61,9; 73,9 e 67,5 %, respectivamente. A recuperação do metanol empregado no processo de dessorção por evaporação e condensação, resultou em uma média superior a 84,2%. A reutilização do AMS em 4 ciclos levou à exaustão a capacidade adsortiva do material e a adoção de uma estratégia operacional de suplementação da dosagem de 20% de AMS novo a cada ciclo resultou em remoções de aproximadamente 100% dos compostos.
dc.description.abstractother1Abstract: The presence of compounds such as drugs and personal care products in superficial or underground water bodies implies the degradation of the quality of the water that may be used as a public supply. In Brazil, most of the water treatment plants - ETAs use the convetional treatment, composed of the stages of coagulation, flocculation, sedimentation, and filtration, which alone is inefficient in the removal of hormones, anti-inflammatory drugs, and residues of personal care products, such as 17 ß-estradiol - E2, Diclofenac - DCF and Triclosan - TRC. Therefore, it is necessary to investigate complementary techniques that, associated with conventional treatment techniques, can produce water with adequate quality for human consumption. Adsorption with pulverized materials such as activated carbon - CAP and zeolites - ZEO is presented as an alternative. However, one of the problems regarding the application of these materials is that they have a high cost, and their use implies the generation of more waste in the ETAs, thus arising the need for studies on their reuse. In this manner, this study aimed to evaluate the performance of the use of magnetized pulverized adsorbers (CAPs and ZEOs) in the adsorption and desorption of E2, DCF, and TRC, as a complementary process to the treatment of water for supply by complete cycle, on a bench scale, aiming at its reuse. To this end, a qualitative-quantitative method of chromatographic analysis of E2, DCF, and TRC were implemented and validated, with adequate linearity, sensitivity, precision, accuracy, specificity/selectivity, and matrix effect. Of the 4 CAPs and 4 ZEOs sampled, CAP5mag was selected as the best adsorbent in the removal of E2, DCF e TRC (100; 59,4 e 78,7%, respectively). The desorption conditions investigated for the methanol solvents – MeOH, acetone – ACT, and acetonitrile – ACN, indicated that the process was guided by the affinity/capacity of interaction and/or solubilization of the contaminants studied, in which CAP5mag were the material with best desorption efficiency (27,9; 100 e 94,8%, respectively), being then the selected magnetized adsorbent – AMS. The complementary characterization of the AMS indicated that the magnetization process led to significant reductions in the parameters related to the microporosity of the material. However, the adsorptive efficiency of the magnetized coal was increased, indicating that the magnetization process may have been attributed to physicochemical characteristics that favored adsorption. The highest efficiency coagulation condition was defined in coagulation, flocculation, and sedimentation experiments, using polyaluminum chloride in a water sample from the Tibagi River (aluminum dosage = 8 mg L-1 and pH = 6.25). In the treatability experiments, the raw water of the Tibagi River was fortified with E2, DCF, and TRC, resulting in concentrations of 57; 67.8, and 44.9 µg L-1, respectively. The treatment by the complete cycle technique with sand filtration presented removal percentages of only 9.5; 0.6, and 5.4% for E2, DCF, and TRC, respectively, being inefficient in the removal of these compounds. The AMS was applied as a complementary process to the treatment of water by complete cycle simulating two points of application, one after coagulation in the ETA, with a contact time of 30 minutes and dosage of 70 mg L-1 and in the raw water catchment point with a contact time of 60 min and dosage of 70 mg L-1. Both conditions of application of AMS presented removal efficiencies of approximately 100% of E2, DCF, and TRC, thus evidencing the effectiveness of the application of AMS as a complementary process to the treatment by complete cycle. The recovery of the AMS incorporated into the sludge generated by the treatment by full cycle, in intermittent flow, was more efficient using a contact time of 30 min, with 80 ± 1.5% efficiency. The process of desorption of E2, DCF, and TRC of the AMS with the highest efficiency solvent, MeOH, resulted in average efficiencies higher than 61.9; 73.9 and 67.5 %, respectively. The recovery of methanol used in the desorption process by evaporation and condensation resulted in an average higher than 84.2%. The reuse of AMS in 4 cycles led to the exhaustion of the adsorptive capacity of the material and the adoption of an operational strategy of supplementation of the dosage of 20% of new AMS each cycle resulting in removals of approximately 100% of the compounds.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18571
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectTratamento de água
dc.subjectAbsorção
dc.subjectCarvão ativado pulverizado magnetizado
dc.subjectRecuperação de obsorvedores magnetizados
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsWater treatment
dc.subject.keywordsAbsortion
dc.subject.keywordsMagnetized pulberized activated carbon
dc.subject.keywordsRecovery of manetized absorbents
dc.titleAplicação de adsorvedores pulverizados magnetizados na remoção de 17ß -estradiol, diclofenaco e triclosan no tratamento de água para abastecimento visando sua reutilização
dc.title.alternativeApplication of magnetized pulverized adsorbents in the removal of 17ß-Estradiol, diclofenac and triclosan in the treatment of drinking water aiming at its reuse
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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