Caracterização e avaliação de fatores que determinam a remoção de microcistina-LR em carvão ativado granular produzido a partir de diferentes matérias-primas / Characterization and evaluation of factors influencing microcystin-LR removal by granular activated carbon produced from different raw materials

RESUMO As microcistinas (MC), que estão entre as cianotoxinas mais encontradas em florações de cianobactérias, não são eficientemente removidas pelas tecnologias do ciclo completo de tratamento de água. Como barreira adicional para sua remoção, destaca-se o processo de adsorção com carvão ativado granular (CAG). Esta pesquisa comparou a eficiência de remoção de MC-LR por sete CAG produzidos a partir de diferentes matérias-primas, analisando as propriedades das amostras: umidade, teor de cinzas, pH e características texturais. Inicialmente, os resultados indicaram que as propriedades dos CAG foram influenciadas pelo material de origem, assim como pelo método de produção. Nos ensaios de adsorção, o modelo de Langmuir indicou que, em quatro horas, com dosagem de 100 mg.L-1, o CAG de linhito (CGLIN) apresentou a maior capacidade de remoção (97,2%) de MC-LR (Co: 115,1 µg.L-1), com qe,máx de 10,6 mg.g-1. O volume de mesoporos influenciou significativamente a capacidade adsortiva de MC dos carvões avaliados (r=0,98, Pearson). Esses resultados podem oferecer subsídios para a aplicação do processo de adsorção de MC-LR em estações de tratamento de água (ETA) para a minimização de intoxicações por água contaminada.

ABSTRACT Microcystins (MC), which are among the cyanotoxins more commonly found in cyanobacterial blooms, are not efficiently removed by full-cycle water treatment technologies. As an additional barrier, there is the adsorption process with granular activated carbon (GAC). This research compared the efficiency of MC-LR removal by seven GACs produced from different raw materials, analyzing these samples' properties: moisture, ash content, pH and textural characteristics. Initially, the results indicated that the GAC properties were influenced by the source material, as well as by the production method. In the adsorption assays, the Langmuir model indicated that in 4h, with 100 mg.L-1 dosage, the granular activated carbon of lignite (CGLIN) had the highest MC-LR (Co: 115.1 µg.L-1) removal capacity (97.2%), with qe,max of 10.6 mg.g-1. The volume of mesopores significantly influenced the adsorption capacity of microcystin by the evaluated GACs (r=0.98, Pearson). These results can support the application of the MC-LR adsorption process in water treatment plants to minimize intoxication with contaminated water.

Remoção de microcistina-LR de águas eutrofizadas por clarificação e filtração seguidas de adsorção em carvão ativado granular / Removal of microcystin-LR from eutrophic waters through clarification and filtration followed by adsorption on granular activated carbon

RESUMO Usualmente, o tratamento convencional de águas com altas densidades de cianobactérias e concentração de cianotoxinas não garante efluente consoante o padrão de potabilidade vigente (1,0 µg.L-1 de microcistina). Etapas adicionais fazem-se necessárias, destacando-se a adsorção por carvão ativado granular ou pulverizado. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar em escala de bancada a remoção de microcistina em água natural por adsorção em colunas de carvão ativado granular de casca de coco, após as etapas de clarificação e filtração em areia. Os resultados mostraram que o transpasse no carvão de maior granulometria ocorreu em menor tempo de contato (2 h), quando comparado ao de menor granulometria. Tais resultados abrem perspectiva de emprego em escala real por garantir efluente com concentração inferior ao que estabelece a Portaria 2914 por mais tempo e utilizando menor massa de carvão.

ABSTRACT Conventional treatment process of natural waters with high densities of cyanobacteria and cyanotoxins usually presents low efficiency according to the present drinking water standard (maximum permissible value of 1.0 µg.L-1 of microcystin). Additional steps, such as activated carbon, commonly become necessary to achieve the maximum permissible value of microcystin (1.0 µg.L-1) set up by Brazilian Drinking Water Regulation 2914. In this context, the main objective of this work was to evaluate microcystin removal from natural waters by means of two granular activated carbons after clarification and sand filtration in bench scale. The results pointed out that the breakthrough happened in activated carbon with highest grain sizes in lower contact time (2 h) , when compared with that with smaller grain sizes. These results open the perspective of an application of the activated carbon in actual scale, assuring the treated water quality in compliance with the Brazilian Drinking Water Standards Regulation 2914.