Avaliação de uma membrana de nanofiltração para a remoção de antibióticos da água : um estudo de caso com Sulfametoxazol, Norfloxacina e Tetraciclina

Abstract

Os métodos convencionais usualmente empregados em estações de tratamento de água e efluentes têm demonstrado uma baixa efetividade na remoção de antibióticos e outros contaminantes de preocupação emergente (CPE). Portanto, face à problemática associada a esses contaminantes (toxicidade, potencial carcinogênico, desenvolvimento de bactérias super-resistentes a antibióticos e desregulação endócrina) faz-se necessário o estudo de novas tecnologias para tratamento de águas e efluentes. Nesse contexto, o presente estudo avalia a nanofiltração, uma tecnologia de membranas filtrantes, na remoção de três antibióticos largamente consumidos (Tetraciclina, Norfloxacina e Sulfametoxazol) da água. Foi empregada a membrana NF270 (DOW – FilmTec), uma membrana de poliamida com massa molecular de corte de 400 Da que foi avaliada em termos de produtividade e capacidade de remoção dos antibióticos. Foram selecionados antibióticos com massas moleculares inferiores e superiores à massa molecular de corte da membrana e avaliada a influência da pressão de operação nas interações eletrostáticas soluto/membrana e suas consequências na remoção dos antibióticos. Obteve-se uma elevada produtividade, com fluxos de permeado em torno de 100 kg h–1 m–2 na pressão de 8 bar, e remoção de antibióticos de até 95%, demonstrando a eficácia da nanofiltração na remoção destes contaminantes. Também foi constatada a influência de interações eletrostáticas na remoção dos antibióticos, sendo esse fenômeno mais intenso para o Sulfametoxazol. Como esse antibiótico possui massa molecular (253 Da) menor que a massa molecular de corte da membrana (400 Da) e ambos (Sulfametoxazol e membrana) estavam com carga negativa nas condições estudadas as remoções de Sulfametoxazol de até 83% podem ser atribuídas às interações de repulsão eletrostática soluto/membrana. Importante ressaltar que nas condições avaliadas não foi observada incrustação da membrana, um fato muito importante pois isso possibilita uma maior vida útil das membranas, reduzindo custos de operação e manutenção.

Conventional methods usually employed in water and wastewater treatment plants have presented low effectiveness in removing antibiotics and other contaminants of emerging concern. Therefore, in view of the problems associated with these contaminants (toxicity, carcinogenic potential, development of bacteria that are super resistant to antibiotics, endocrine disruption, etc.), it is necessary to study new technologies for treating water and wastewater. In this context, the present study evaluates nanofiltration, a membrane technology, for removing three widely consumed antibiotics (Tetracycline, Norfloxacin and Sulfamethoxazole) from water. The NF270 membrane (DOW – FilmTec), a polyamide membrane with a molecular weight cut-off of 400 Da, was used and evaluated in terms of productivity and ability to remove antibiotics at pressures from 2 to 8 bar. High productivity was obtained, with permeate fluxes around 100 kg h–1 m–2 at a pressure of 8 bar, and antibiotic removals of up to 95%, demonstrating the effectiveness of nanofiltration in removing these contaminants. It is important to point out that under the evaluated conditions, no fouling of the membrane was observed, a very important fact as it allows for a longer useful life of the membranes, reducing operation and maintenance costs.