Íons fluoreto em águas subterrâneas: monitoramento e remoção por eletrocoagulação-flotação e adsorção com resíduos de tabaco
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Date
2020-01-27Primeiro coorientador
Dotto, Guilherme Luiz
Primeiro membro da banca
Jahn, Sérgio Luiz
Segundo membro da banca
Ruotolo, Luis Augusto Martins
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Show full item recordAbstract
O excesso de íons fluoreto (F-) constituem um problema a qualidade de águas de abastecimento, pois
podem desencadear problemas na saúde de humanos, como a fluorose dental e esquelética. A remoção
de F- até concentrações previstas por padrões de potabilidade (menores que 1,5 mg F- L-¹), pode ser
viabilizada com a utilização de operações unitárias de eletrocoagulação-flotação (ECF) e a adsorção. O
objetivo principal desta dissertação consistiu em contextualizar a problemática dos F- em águas,
monitorar poços e consequentemente propor e estudar operações de desfluoretação, avaliando as
melhores condições de operação da eletrocoagulação-flotação e o desenvolvimento de adsorvente para
adsorção. Inicialmente, apresentou-se a dependência dos recursos hídricos subterrâneos, e através do
Índice de Monitoramento Geral (IGM) apresentou-se que em 2018 no Brasil, a média amostragens de
qualidade da água foi de 1,3 amostras a cada 1.000 habitantes. Além disso, cerca de 489 amostragens
foram realizadas em função de denúncia, desastres ou surtos quanto à F-, sendo a diluição a técnica mais
empregada para redução de concentrações de F-. No monitoramento de águas do poço na universidade,
verificou-se concentrações médias de 2,7 mgF- L-¹, e na escola de 3,8 mgF- L-¹, acompanhadas de altas
concentrações de outros parâmetros. Como alternativa de desfluoretação, a ECF em regime descontínuo,
com amostras de água da escola, removeu integralmente as concentrações de F-, sendo as melhores
condições com pH inferior à 6,2, tempos de reação superiores a 20 minutos, sendo que qualquer valor
de densidade de corrente, garante eficiência mínima de 95%. A remoção de F- nos flocos de hidróxido
de alumínio foi o mecanismo de desfluoretação identificado, sendo que um aspecto negativo são as
concentrações residuais de alumínio na água tratada, estas foram superiores ao limite de potabilidade.
Por fim, conclui-se que a ECF não é totalmente suficiente para potabilizar águas subterrâneas, no
entanto, para desfluoretação é uma alternativa eficiente e viável. Para a adsorção, sintetizou-se um
compósito trimetálico Al-Ca-Zn suportado em resíduos de tabaco (Al-Ca-Zn-tab), como uma alternativa
de utilização de um resíduo agrícola da cadeia de contaminação de F-, para desfluoretação. Nos estudos
de adsorção, as eficiências de remoção de F- foram de até 71,7%, com acumulações reais de até 2,78 mg
g-¹, e acumulações máximas de 13,59 mg g-¹. O modelo de isotermas que mais se adequou foi o de
Freundlich, obtendo kF de 0,1336 (mg g-¹) (L mg-¹)(¹/n), n de 1,13, R² de 0,9978 e ARE de 5,1% . O
modelo cinético de Ordem Geral, foi o que melhor foi ajustado, com kn de 0,193 min-¹, qn de 1,15 mg
g-¹, n de 7,139, R² de 0,9881 e ARE de 5,21. Além disso, através da análise termodinâmica, verificouse
predominância de fenômenos de fisissorção e processo exotérmico, obtendo ΔG° de -8,55 kJ mol-¹,
ΔH° de -1,21 kJ mol-¹, ΔS° de 0,023 kJ mol-¹. O mecanismo de adsorção proposto é baseado na troca
iônica dos grupamentos hidroxila de superfície, além de interações eletrostáticas devido aos cátions bi
e trivalentes. Deste modo, o adsorvente Al-Ca-Zn-tab se mostrou uma alternativa eficiente na remoção
de íons fluoreto de águas de abastecimento. Por fim, com este trabalho buscou-se apresentar a
problemática dos F- em águas, para fins de desenvolvimento de tecnologias eficientes de desfluoretação.
Consequentemente, busca-se colaborar para a redução dos casos de fluorose e demais problemas
oriundos da exposição ao risco do consumo excessivo de F-, assim auxiliando no cumprimento dos
Objetivos de Desenvolvimento Sustentáveis (ODS’s) propostos pela Organização das Nações Unidas.
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