Efeito da acidez de grupos superficiais na remoção de cilindrospermopsina por adsorção em carbonos ativados

Abstract

A cilindrospermopsina (CYN) é um metabólito tóxico produzido por diversas espécies de cianobactérias, que pode ser encontrado dissolvido em elevadas quantidades nos ambientes aquáticos, incluindo fontes de água para abastecimento humano, representando, assim, um desafio para as estações de tratamento de água (ETAs). Por isso, se faz necessário o emprego de métodos avançados de tratamento de água potável, complementares aos sistemas convencionais. Dentre eles, a adsorção em carbono ativado (CA) tem se mostrado uma alternativa promissora e eficiente. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a cinética e capacidade de adsorção no equilíbrio da CYN por CAs pulverizados com diferentes graus de acidez. Os adsorventes foram sintetizados a partir de um CA mesoporoso preparado à base da casca-de-coco submetido à ativação química por H3PO4. Em seguida, este CA foi submetido a um tratamento com HNO3, que deu origem a um CA rico em grupos funcionais oxigenados ácidos (CAOx) e a um tratamento térmico a 850 °C sob atmosfera inerte, que produziu um CA de menor acidez (CAHT). Os ensaios cinéticos foram realizados em águas de estudos de matriz ultrapura e de matriz de água superficial ultrafiltrada proveniente do Lago Paranoá (Brasília - DF). Os ensaios de adsorção no equilíbrio foram desenvolvidos apenas em matriz de água ultrapura. O CA de melhor desempenho nos ensaios de adsorção também foi avaliado na forma granular por meio de ensaios rápidos em coluna de escala reduzida (ERCER) em matriz de água do Lago Paranoá ultrafiltrada. Nas duas águas de estudo empregados, os dados cinéticos do CAHT e CAOx se ajustaram ligeiramente melhor ao modelo de pseudo-segunda ordem. Além disso, a difusão no filme demonstrou ser a fase limitante para adsorção da toxina nas horas iniciais de contato, seguida pela difusão intrapartícula próximo à condição de equilíbrio. Os dados de adsorção no equilíbrio se ajustaram melhor ao modelo de isotermas de Langmuir para ambos os CAs. Apesar de sua menor porosidade e área superficial específica, o CAHT rendeu resultados de cinética e capacidade de adsorção melhores (k2 água ultrapura = 0,0083min-1 ; k2 água do Lago Paranoá ultrafiltrada = 0,025 min-1 ; qmax água ultrapura = 2,52 µg/mg) em comparação ao CAOx. Os ensaios ERCER foram realizados com o carbono ativado tratado termicamente CAHT em água de matriz do Lago Paranoá ultrafiltrada. O tempo de ruptura estimado para uma coluna adsorvedora em escala real foi de 28,4 dias, considerando uma concentração inicial de toxina de 15 µg/L e um tempo de contato de leito vazio (TCLV) de 10 minutos.