Resumo
A problemática associada à presença de ferro (Fe) e manganês (Mn) em águas de abastecimento exige atenção voltada à tecnologias mais eficientes na remoção destes metais. A Portaria nº 2.914 de 2011 do Ministério da Saúde estabelece como valor máximo permitido 0,3 mg.L-1 para Fe e 0,1 mg.L-1 para Mn em águas de abastecimento público. A filtração adsortiva é um método alternativo que emprega materiais adsorventes em leitos filtrantes fixos, como carvão ativado e zeólitas. O objetivo da presente pesquisa foi comparar o desempenho destes materiais na remoção de Fe e Mn de água de abastecimento a partir de unidade de filtração adsortiva de bancada de laboratório, após procedimento de coagulação otimizada com Cloreto de Polialumínio (PAC) e sedimentação. Constatou-se que dentre as condições operacionais testadas a única que contemplou o atendimento aos limites estabelecidos pela Portaria 2.914/11, no que tange ao conjunto de parâmetros cor, turbidez, Fe e Mn, foi o carvão ativado associado à condição de coagulação 24 mg.L-1 de PAC e pH=7,7. Quanto ao emprego das zeólitas cabe mencionar a aplicação do cloro como oxidante do adsorvente previamente à filtração, o que possivelmente provocou a precipitação dos compostos metálicos e alerta sobre a possibilidade de formação de subprodutos como trihalometanos.
Introdução
Os sistemas de abastecimento de água constituem uma das prioridades do saneamento ambiental, tendo em vista a importância da água em quantidade e qualidade adequadas, para o atendimento às necessidades relacionadas ao desenvolvimento social, urbano e industrial das populações. A qualidade das águas destinadas ao abastecimento público e industrial acabam tendo suas propriedades deterioradas, dentre outros fatores, pela presença de metais como o ferro e o manganês, exigindo assim tecnologias adequadas para o tratamento.
Em meio aquoso o ferro aparece em sua forma iônica ou associado a bicarbonatos e cloretos,1 íon ferroso (Fe2+) em condições de anaerobiose e íon férrico (Fe3+) em pH abaixo de 3, ou na forma de hidróxidos insolúveis em meio aerado.2, 3 O manganês, segundo Hem e Maciel, é comum como íon divalente (Mn2+) em pH até próximo a 9, ou como óxidos e hidróxidos em pH superior e na presença de oxidantes, apresentando solubilidade reduzida.4, 5 Ainda, ambos os metais podem aparecer complexados à matéria orgânica natural de acordo com o tamanho molecular aparente,6 o que aumenta a estabilidade dos metais e consequentemente dificulta a remoção.7
A presença destes metais em águas de abastecimento público, seja em função de causas naturais ou antropogênicas, propicia aspectos indesejáveis como alteração de cor, odor, sabor amargo adstringente e aumento de turbidez, levando a rejeição por parte dos consumidores. Pode também ocorrer o desenvolvimento de bactérias ferruginosas, que conferem coloração marrom-amarelada à água e podem levar à ocorrência de obstrução e incrustação em canalizações pelo acúmulo de sedimentos ou lodo. Além desses inconvenientes, provocam o surgimento de manchas em roupas e instalações sanitárias, repercutindo em danos à indústrias.8, 9, 10
O padrão brasileiro de potabilidade da água, a Portaria 2.914/2011 do Ministério da Saúde, dispõe como valores máximos permitidos para os parâmetros ferro e manganês, 0,3 mg.L-1 e 0,1 mg.L-1, respectivamente.11
Visando o atendimento ao padrão brasileiro de potabilidade quanto à remoção desses metais, as companhias de saneamento comumente utilizam o procedimento de precipitação, formando compostos insolúveis, por meio da elevação do pH e aeração, seguido de sedimentação, flotação e/ou filtração. Sobre essa alternativa, Jimenez et al afirmam que esse procedimento apresenta alguns inconvenientes como a elevada produção de lodo, alto consumo de alcalinizantes e a necessidade de correção do pH da água previamente à distribuição.12 Quando a precipitação é proporcionada pelo emprego de agentes oxidantes destacam-se as seguintes desvantagens: custo elevado do ozônio; potencialidade de formação de trihalometanos com o uso do cloro; e geração de outros subprodutos quando do uso do permanganato de potássio, além do fato deste oxidante ser utilizado em geral para baixas concentrações de ferro e manganês.5, 6, 13
Como proposta de tecnologia alternativa recebe destaque a filtração adsortiva, que consiste na modificação ou adaptação do leito filtrante associando material adsorvente ao mesmo. Em relação aos procedimentos convencionais, a filtração adsortiva apresenta vantagens como a menor produção de lodo tóxico, atuação relativamente independente de variações na concentração dos poluentes, possibilidade de regeneração do adsorvente, economia em termos operacionais e apresenta maior eficiência, por permitir a remoção de cátions metálicos ainda que complexados e em baixas concentrações.14, 15, 16
Dentre a diversidade de materiais adsorventes disponíveis no mercado, o carvão ativado e a zeólita recebem destaque na adsorção de ferro e manganês. O carvão ativado é confeccionado a partir de matéria-prima carbonácea submetida ao processo térmico de carbonização, o que leva à formação de um material com área superficial interna bastante desenvolvida, com elevada porosidade.9 Zeólitas são aluminossilicatos hidratados sintéticos ou naturais, constituídos por estruturas cristalinas tetraédricas que conferem grande superfície interna ao material, apresentando alta capacidade de troca iônica, catálise e peneira molecular.17, 18
Autores: Clara Gabrieli Peres Marques; Jeanette Beber de Souza; Henrique Azevedo Silveira; Carlos Magno de Souza Vidal e Giovana Katie Wiecheteck.
