Avaliação do desempenho de membranas cerâmicas tubulares para pós-tratamento de água potável

Abstract

Com a deterioração dos mananciais de abastecimento de água somada à complexificação dos poluentes, os tratamentos convencionais de água se tornaram insuficientes para remoção desses novos contaminantes, a fim de garantir água de qualidade para o abastecimento da população. Além disso, compostos orgânicos remanescentes após as etapas de floculação e decantação reagem com o cloro adicionado na etapa de desinfecção criando subprodutos halogenados que podem ser nocivos à saúde. Os processos de separação por membranas surgem como uma alternativa de tratamento complementar por apresentar atrativos como alta capacidade de remoção de matéria orgânica e microrganismos e apresentar baixo custo operacional. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de diferentes membranas cerâmicas tubulares, à base de alumina, preparadas pela técnica centrifugal casting, para a redução de matéria orgânica presente na água para uso doméstico. A água foi coletada após as etapas de decantação ou de filtração na Estação de Tratamento de Água Moinhos de Vento na cidade de Porto Alegre. Foram selecionadas 4 membranas com diferentes condições de preparação, tais como velocidade de rotação, concentração de alumina na suspensão e o pH da suspensão. As membranas A e C foram preparadas a 4000 rpm e pH 8, a membrana A com 50% (m/m) de alumina e a C com 60% (m/m). As membranas B e D foram preparadas a 8000 rpm, sendo a membrana B com 40% (m/m) de alumina e pH 8 e a D 60% (m/m) de alumina e pH 9,5. Para a avaliação das membranas foram feitos testes de TOC, turbidez, condutividade elétrica, pH, permeância hidráulica e avaliação da tendência ao fouling. Verificou-se que a membrana C é a mais adequada para a remoção dos compostos orgânicos remanescentes, visto que apresentou uma retenção de 45,6 % enquadrando o TOC para abaixo do limite recomendado (2 ppm). Porém, para obter valores maiores de retenção, membranas de ultrafiltração com poros menores ou de nanofiltração devem ser avaliadas.

With the deterioration of water supply sources added to the complexification of pollutants, conventional water treatments have become insufficient to remove these new contaminants, in order to guarantee quality water to supply the population. In addition, organic compounds remaining after the flocculation and decanting steps react with the chlorine added in the disinfection step, creating halogenated by-products that can be harmful to human health. Membrane separation processes has been emerging as an alternative for complementary treatment because it presents attractions such as high capacity of removal of organic matter and microorganisms and low operational cost. This work seeks to evaluate the performance of different tubular ceramic membranes, based on alumina, prepared by the centrifugal casting technique, in the reduction of organic matter present in water for domestic use. The water was collected after the decanting or filtration stages at the Moinhos de Vento Water Treatment Station in the city of Porto Alegre. Four membranes were selected with different preparation conditions, such as rotation speed, alumina concentration in the suspension and the pH of the suspension. Membranes A and C were prepared at 4000 rpm and pH 8, membrane A with 50% (w/w) alumina and membrane C with 60% (w/w). Membranes B and D were prepared at 8000 rpm, membrane B with 40% (w/w) of alumina and pH 8 and membrane D with 60% (w/w) of alumina and pH 9.5. To evaluate the membranes, TOC tests, turbidity, electrical conductivity, pH, hydraulic permeance and evaluation of the fouling tendency were performed. It was found that membrane C is the most suitable for the removal of remaining organic compounds, since it showed a retention of 45.6%, placing the TOC below the recommended limit (2 ppm). However, to obtain higher retention values, ultrafiltration membranes with smaller pores or nanofiltration should be evaluated.