Regeneração de carvão ativado saturado com cafeína via ozonização

Abstract

A temática dos contaminantes emergentes vem sendo cada vez mais abordada, devido aos crescentes estudos sobre o assunto, tanto pela detecção desses poluentes em corpos hídricos, quanto pelos impactos que esses podem causar no meio ambiente e na saúde humana. Fármacos e pesticidas são os principais contaminantes emergentes encontrados em diversas matrizes ambientais, juntamente com a cafeína, considerada um indicador de atividade antrópica. A problemática central é que esses compostos não são eficientemente removidos de águas residuais pelos sistemas convencionais de tratamento, sendo necessária a utilização de processos adicionais aos utilizados, como a adsorção com carvão ativado, a qual é capaz de remover eficientemente compostos orgânicos. Entretanto, para que esse processo apresente maior viabilidade econômica e seja mais ambientalmente viável, a regeneração adsorvente com a finalidade de sua reutilização torna-se fundamental. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar a regeneração por ozonização de carvão ativado saturado com cafeína, realizando ciclos de adsorção-regeneração e avaliando a eficiência desse processo na remoção da cafeína. Comparativamente foram realizados experimentos de regeneração por tempo de contato com água destilada, chamados nesse trabalho de amostra controle. Os experimentos de adsorção foram realizados a partir de solução de cafeína de concentração 500 mg. L-1, utilizando 2 g de carvão ativado granular em 200 mL de solução com tempo de contato de 60 min. Depois de filtrado, o carvão foi colocado em um reator de vidro com água destilada para ser regenerado via ozonização. Para isso foi utilizado uma vazão de ozônio de 2,5 L min-1 durante 30 min. Após a regeneração, o carvão foi filtrado e seco por 24h a 50°C e foi realizado um novo ciclo de adsorção/regeneração. Ao total foram realizados 4 ciclos de sorção- regeneração com ozonização e amostra controle (água), sendo que as soluções não foram reutilizadas as de um ciclo para o outro. Os resultados obtidos mostraram que tanto a regeneração por ozônio quanto com água foram satisfatórias, atingiu eficiência de até 85% em 3 ciclos. Observa-se que a regeneração com água é economicamente mais viável e pode ser uma solução potencial a ser adotada para reutilização de carvão ativado nas condições estudadas

The issue of emerging contaminants has been increasingly addressed, due to increasing studies on the subject, both for the detection of these pollutants in water bodies, and for the impacts they can cause on the environment. Drugs and pesticides are the main emerging contaminants found in several environmental matrices, along with caffeine, considered an indicator of anthropic activity. The central problem is that these compounds are not efficiently removed from wastewater by conventional treatment systems, requiring the use of additional processes, such as adsorption with activated carbon, which is capable of efficiently removing organic compounds. However, for this process to present greater economic viability and be more environmentally viable, the adsorbent regeneration with the purpose of its reuse becomes fundamental. In this context, the present work aims to study the regeneration by ozonation of activated carbon saturated with caffeine, performing adsorption-regeneration cycles and evaluating the efficiency of this process in removing caffeine. Comparatively, regeneration experiments were carried out by contact time with distilled water, called control sample in this work. The adsorption experiments were carried out using a 500 mg L-1 concentration of caffeine solution using 2 g of granular activated carbon in 200 mL of solution with a contact time of 60 min. After being filtered, the charcoal was placed in a glass reactor with distilled water to be regenerated via ozonation. For this, an ozone flow rate of 2.5 L min- 1 was used for 30 min. After regeneration, the carbon was filtered and dried for 24 h at 50°C and a new adsorption/regeneration cycle was performed. In total, 4 sorption-regeneration cycles were performed with ozonation and control sample (water), and the solutions were not reused from one cycle to the other. The results obtained showed that both ozone and water regeneration were satisfactory, reaching efficiency of up to 85% in 3 cycles. It is observed that regeneration with water is economically more viable and can be a potential solution to be adopted for the reuse of activated carbon under the conditions studied.