CARACTERIZAÇÃO DE CARVÃO ATIVADO PARA USO NA DESFLUORETAÇÃO DE ÁGUAS NATURAIS

Resumo

A concentração excessiva de flúor em águas de abastecimento é responsável pela ocorrência de fluorose dental em diferentes regiões do Brasil e no exterior. Sua disponibilidade excessiva em ambientes naturais ocorre por meio de solubilização de rochas ricas em flúor, especialmente quando as águas apresentam níveis elevados de carbonatos (CO₃^-2) e bicarbonatos (HCO^-₃). No Brasil, segundo a portaria n° 2914 do Ministério da Saúde, a concentração máxima permitida para íons fluoreto em água utilizada para o consumo humano não deve ultrapassar 1,5 mg L^-1. Dentre as formas de remoção de flúor da água, o método de adsorção, utilizando carvão ativado de osso bovino, é o que mais se destaca, uma vez que sua composição química atua como um trocador iônico seletivo para íons fluoreto. Desta forma, este estudo teve como objetivo determinar padrões de qualidade para o carvão ativado de osso utilizado em sistemas de desfluoretação de águas para o consumo humano. Para tanto, foram realizados diferentes ensaios utilizando amostras de carvão animal, vegetal e mineral, em suas formas puras e adulteradas. Os ensaios foram realizados em triplicata, utilizado 200 mL de uma solução de íons fluoretos de 4,98 mg L^-1, e 0,5 g das respectivas amostras de carvão, os quais foram dispostos em erlenmeyer de 250 mL e agitados por 360 minutos em um agitador em orbital a 240 RPM. Após transcorrido o tempo de agitação, foi determinada a concentração de íons fluoreto nas soluções finais de cada erlenmeyer e calculada a capacidade de adsorção para cada uma das amostras de carvão. Utilizando as mesmas amostras de carvão, também foi realizada a aquisição dos seus espectros infravermelho (NIR), em triplicata. Os dados espectrais contidos na matriz X foram modelados pelo Software SOLO + MIA (Eigenvector Research, Inc), versão 8.6.1 (2018). Para a análise multivariada dos dados foram construídos modelos de PCA e HCA, para identificar possíveis correlações entre os resultados de adsorção e os espectros das amostras. Após a análise dos resultados, foi possível verificar que os ensaios com carvão animal obtiveram uma maior remoção de flúor da água, com uma adsorção de 1,21 ± 0,058 mg g^-1. Já o carvão vegetal e mineral obtiveram uma média de adsorção de 0,05 ± 0,032 mg g^-1 e 0,02 ± 0,005 mg g^-1, respectivamente. As amostras de carvão animal que foram adulteradas com carvão mineral e vegetal, tiveram uma redução de 35,2% e 33,8% na sua capacidade de adsorção. Para as misturas de carvão vegetal mais carvão mineral a média de adsorção foi de 0,012 ± 0,008 mg g^-1, já a média de adsorção dos ensaios contento a mistura dos três carvões foi de 0,545 ± 0,009 mg g^-1. Através da análise multivariada dos dados, foi possível observar a separação das amostras, demonstrando as diferentes composições. Ao final, concluiu-se que o carvão ativado de osso bovino é melhor material para a remoção de íons fluoretos em águas. Além disso, a análise multivariada provou ser uma boa técnica para a caracterização de diferentes tipos de carvão, detectando possíveis adulterações no carvão animal que é comercializado.