Uma viso geral da produo de carvo ativado

Uma visão geral da produção de carvão ativado produzido a partir de resíduos alternativos aplicados à remoção de flúor da água Autores: Andreia Cristina F. Alves Leonardo Dorninger Feitosa Paulo Sérgio Scalize

INTRODUÇÃO Obrigatoriedade do processo de fluoretação no tratamento de água a partir da Lei Federal 6. 050 de 1974 – prevenção à cárie dentária; Concentração máxima recomendada é de 1, 5 mg/L de flúor na água para consumo humano (BRASIL, 2017); Quando em excesso na água o flúor pode provocar problemas à saúde humana: fluorose dentária, dores articulares, toxicidade ao sistema nervoso, ao sistema reprodutivo e ao sistema imunológico, toxicidade hepática, renal e pulmonar, entre outros (ZUO et al. , 2018).

INTRODUÇÃO Atualmente, cerca de 30 % da população mundial utiliza água subterrânea como fonte de abastecimento para consumo (VELAZQUEZ-JIMENEZ et al. , 2015); Concentrações de flúor em águas subterrâneas de até 30 mg/L, sendo que as áreas mais afetadas estão localizadas em parte da China, índia, Sri Lanka e África do Sul. No Brasil, um estudo recente realizado no oeste da Bahia indicou uma concentração de fluoreto variando de 0, 1 a 6, 2 mg/L no aquífero Bambuí, excedendo a recomendação de 1, 5 mg/L de flúor em algumas localidades (GONÇALVES, et al. , 2018).

INTRODUÇÃO Excesso de flúor na água: • Formações de rochas minerais (VELAZQUEZ-JIMENEZ et al. , 2015); • Contaminação por meio de atividades antrópicas (indústrias eletroquímicas, de revestimento e acabamento de metais, produtos químicos e plásticos, etc. ) (MULLICK; NEOGI, 2018). Métodos de remoção de flúor da água: • Filtração por membranas (NDIAYE et al. , 2005); • Eletrodiálise (KERI et al. , 2011); • Troca iônica (RUIXIA; JINLONG; HONGXIAO, 2002);

INTRODUÇÃO Métodos de remoção de flúor da água: • Flotação por eletro-coagulação (HU et al. , 2005); • Adsorção - uma das mais utilizadas para a remoção de flúor (ALAGUMUTHU; VEERAPUTHIRAN; RAJAN, 2010). Carvão ativado - adsorvente mais empregado na adsorção para a remoção de flúor, por ser um adsorvente versátil (PONGENER et al. , 2018) - grandes áreas superficiais, grupos funcionais de superfícies auxiliam no processo de adsorção.

INTRODUÇÃO Eficiência e aplicação sustentável - produção de adsorventes a partir precursores alternativos; Resíduos agroindustriais: - Biomassa de mandioca (PONGENER et al. , 2018); - Sementes de abacate (SALOMÓN-NEGRETE et al. , 2018); - Casca de palma (CHOONG et al. , 2018); - Casca de arroz (ROY; DAS; SENGUPTA, 2017); - Bagaço de cana (MONDAL; BHAUMIK; DATTA, 2016).

OBJETIVO Levantamento cienciométrico da produção científica acerca da produção de carvão ativado a partir de precursores alternativos aplicados à remoção de flúor da água.

MATERIAL E MÉTODOS Metodologia: Mapping Study; Bases de dados consultadas: Scopus e Web of Science; Tabela 1 – Combinação de palavras-chave definidas para a busca nas bases Scopus e Web of Science e a quantificação dos artigos. Base de busca Scopus Palavras-chave Nº de artigos encontrados “activated carbon” AND “fluoride adsorption” 124 24 24 20 11 8 12 10 0 50 0 0 8 2 1 6 5 2 Desfluoridation AND “activated carbon” AND “water treatment” “fluoride adsorption” AND “activated carbon” AND “water treatment” “activated carbon” AND “fluoride adsorption” Web of science Desfluoridation AND “activated carbon” AND “water treatment” “fluoride adsorption” AND “activated carbon” AND “water treatment” Nº de artigos relevantes filtrados

MATERIAL E MÉTODOS Recorte temporal - 1998 a outubro de 2018; Foram excluídas as repetições e os artigos que não traziam qualquer relação ao tema em estudo. Dos artigos pertinentes foram coletadas informações como: - Ano de publicação e país de origem da universidade ou instituição; - Processo de ativação empregado; - Tipo de precursor; - Agente ativante; - Modelos de isotermas utilizados; - Eficiência no processo de remoção do flúor.

RESULTADO/ DISCUSSÃO Total de 220 artigos, sendo 43 relevantes ao tema em estudo. Figura 2 – (a) Quantidade de artigos referentes ao tema em estudo, disponíveis nas bases Scopus e Web of Science, distribuídos ao longo da série histórica de 1998 a 2018 e (b) Quantidade de artigos referente ao tema em estudo, disponíveis nas bases Scopus e Web of Science, distribuídos por país de origem do trabalho.

RESULTADO/ DISCUSSÃO Processos de produção de carvão ativado: • Ativação física e ativação química, ou ambos. • Na ativação química é necessário o tratamento do precursor compostos químicos. Os compostos mais utilizados nos artigos analisados: ácidos, compostos clorados e compostos de alumínio.

RESULTADO/ DISCUSSÃO Tabela 2 - Precursores utilizados para a produção de carvão ativado e as respectivas eficiências de remoção de flúor. Ativação física e química Área superficial: 812 m²/g Micro e mesoporos Precursor Eficiência de Remoção (%) Acacia Farnesiana 80% Caule de Aguapé 70% Aguapé 98% 70, 2% Bagaço de Cana 73, 3% Caule de Senna Occidentalis Fibras de Jeans Não informado Bainha da Castanha de 87, 6% Caju Biomassa de 99% mandioca Cárpea óssea 96, 3% Casca de Amendoim Casca de Arroz Casca de Banana e de Café Casca de Coco Casca de Nóz de Algodão Casca de Tamarindo 98, 9% Não informado Folhas de Açafrão 85, 4% Folhas de Feijão de 96% veludo Grafeno modificado com 97, 2% Zr. Cl 4 Ativação física e oxidação Área superficial: 78 m²/g Palha de Arroz 65% Resíduos de ETA 68, 7% Semente de Jamelão Não informado Semente de Palma 88% 83, 7% Sementes de abacate 84% 91% Serragem 85% 80 a 84% 99, 1% 94, 4%

RESULTADO/ DISCUSSÃO Processo de interação entre adsorvato e adsorvente: • Modelos de Isoterma de adsorção – modelos matemáticos; • Langmuir e Freundlich – modelos mais aceitos na literatura; • - Modelos utilizados nos artigos analisados: Langmuir (38, 9%); Freundlich (30, 6%); Sips (13, 9%) Outros modelos de isotermas (8, 4%) e; 8, 3% dos artigos não citam ou não utilizarão nenhum modelos.

CONCLUSÃO Problemática da contaminação de água de abastecimento por excesso de flúor ocorre em várias localidades do mundo; Comunidade científica busca encontrar mecanismos de remoção de flúor da água, de menor custo, mais acessíveis e mais eficientes que os modelos tradicionais; O estudo mostrou uma variedade de precursores utilizados na produção de carvão ativado, os quais são resíduos encontrados em abundância em nosso meio, além de apresentarem resultados bastante eficientes na aplicação de remoção de flúor; Esse estudo abre margem para o surgimento de novas pesquisas utilizando diferentes precursores, ainda não explorados, ou metodologias diferentes para a remoção de flúor da água de abastecimento.

REFERÊNCIAS BRASIL. Lei n° 6050, de 24 de maio de 1974. Presidência da República – Casa Civil. Brasília. DF. 1974. BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria de Consolidação n° 5 de 28 de setembro de 2017. Brasília, 2017. GONÇALVES, M. V. P. ; CRUZ, M. J. M. ; SANTOS, R. A. ; RAMOS JUNIOR, A. B. S. ; COUTINHO, C. A. M. (2018). FLÚOR NA ÁGUA DO AQUÍFERO BAMBUÍ NO OESTE DA BAHIA (BRASIL). Brazilian Journal of Aquatic Science and Technology. v. 22, n. 1, p. 10– 21. VELAZQUEZ-JIMENEZ, L. H. ; VENCES-ALVAREZ, E. ; FLORES-ARCINIEGA, J. L. ; FLORES-ZUÑIGA, H. ; RANGEL-MENDEZ, J. R. (2015). Water defluoridation with special emphasis on adsorbents-containing metal oxides and/or hydroxides: A review. Separation and Purification Technology. v. 150, p. 292– 307. ZUO, H. ; CHEN, L. ; KONG, M. ; QIU, L. ; LÜ, P. ; WU, P. ; YANG, Y. ; CHEN, K. (2018). Toxic effects of fluoride on organisms. Life Sciences. v. 198, n. January, p. 18– 24. MULLICK, A. ; NEOGI, S. (2018). Ultrasound assisted synthesis of Mg-Mn-Zr impregnated activated carbon for effective fluoride adsorption from water. Ultrasonics Sonochemistry. v. 50, n. September 2018, p. 126– 137, 2018. https: //doi. org/10. 1016/j. ultsonch. 2018. 09. 010. NDIAYE, P. I. ; MOULIN, P. ; DOMINGUEZ, L. ; MILLET, J. C. ; CHARBIT, F. (2005). Removal of fluoride from electronic industrial effluentby RO membrane separation. Desalination. v. 173, n. 1, p. 25– 32. KERI, R. S. ; HOSAMANI, K. M. ; SEETHARAMA R. H. R. ; NATARAJ, S. K. ; AMINABHAVI, T. M. (2011). Application of the electrodialytic pilot plant for fluoride removal. Journal of Water Chemistry and Technology. v. 33, n. 5, p. 293– 300. Disponível em: http: //www. springerlink. com/index/10. 3103/S 1063455 X 11050043.

REFERÊNCIAS SIMONS, R. (1993). Trace element removal from ash dam waters by nanofiltration and diffusion dialysis. Desalination. v. 89, n. 3, p. 325– 341. RUIXIA, L. ; JINLONG, G. ; HONGXIAO, T. (2002). Adsorption of fluoride, phosphate, and arsenate ions on a new type of ion exchange fiber. Journal of Colloid and Interface Science. v. 248, n. 2, p. 268– 274. ALAGUMUTHU, G. ; VEERAPUTHIRAN, V. ; RAJAN, M. (2010). Comments on “ Fluoride removal from water using activated and Mn. O 2 -coated Tamarind Fruit (Tamarindus indica) shell: Batch and column studies”. Journal of Hazardous Materials, v. 183, n. 1– 3, p. 956– 957. http: //dx. doi. org/10. 1016/j. jhazmat. 2009. 12. 091.

OBRIGADA! Andreia Cristina F. Alves andreiacristinacfa@gmail. com (62) 98250 -5067