Remoção dos contaminantes orgânicos β-estradiol e saxitoxinas (STX, Neo-STX e dc-STX) por meio de nanofiltração : avaliação em escala de bancada

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção dos contaminantes orgânicos β- estradiol e das saxitoxinas (STX, dc-STX e Neo-STX) por nanofiltração. A escolha dos contaminantes foi motivada pela crescente presença desses compostos em mananciais de abastecimento e o potencial de causar danos à saúde humana mesmo em baixas concentrações. Pesquisas demonstram que a eficiência de remoção pelo tratamento convencional não é suficiente para evitar os possíveis efeitos adversos e por isso um tratamento avançado precisa ser considerado para remoção desses contaminantes. Os ensaios de nanofiltração foram realizados em um sistema com dispositivo de separação em membranas de fluxo tangencial, em escala de bancada, com recirculação do concentrado. A pressão de trabalho aplicada no sistema foi de 689kPa e a velocidade tangencial constante foi de aproximadamente 0,4m/s. A temperatura da água de alimentação foi mantida em cerca de 25°C. Foram testados dois tipos de membranas, uma de acetato de celulose e outra composta de poliamida sobre suporte de polissulfona. Dois tipos de águas de estudo foram utilizados e, além disso, a influência do valor do pH da água no processo de remoção dos contaminantes foi avaliada. A água de estudo tipo I consistia de água deionizada contaminada com β-estradiol em concentração constante de aproximadamente 10 μg/L. A água tipo II consistia de água deionizada contaminada com saxitoxinas originadas da cepa de Cylindropermopsis raciborskii. A concentração de saxitoxinas foi variável, dependendo da concentração resultante do cultivo da cianobactéria. A quantificação do β-estradiol foi realizada pelo método “Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay” (ELISA) e das saxitoxinas pela Cromatografia Líquida de Alto Desempenho (CLAE). Os resultados dos ensaios demonstraram que o mecanismo de adsorção contribuiu para remoção tanto do β-estradiol, quanto das saxitoxinas. As remoções de β-estradiol foram maiores para a membrana composta do que para a membrana de acetato de celulose, no entanto a porcentagem de remoção real não pode ser avaliada, pois não se alcançou o equilíbrio na remoção. Para as saxitoxinas as remoções foram maiores para a membrana de acetato de celulose do que para a membrana composta. A elevação do valor de pH promoveu a redução do fenômeno da adsorção na membrana para os contaminantes estudados e influenciou positivamente o processo, elevando bastante as eficiências de remoção de β-estradiol e saxitoxinas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The aim of work was to investigate the removal of β-estradiol and saxitoxins (STX, dc- STX and Neo-STX) by nanofiltration. These contaminants were selected due to its growing detection in drinking water reservoirs and their potential risk to human health, even at low concentrations. According to the literature, these substances are only poorly removed by conventional water and wastewater treatments and it is necessary to consider advanced treatment processes for efficient removal. The experiments were carried out in a laboratory scale cross-flow filtration system with recirculation of the concentrate. The applied pressure was fixed at 689kPa and the constant cross-flow velocity was 0,4m/s. The temperature of feed solution was kept at about 25°C. Two nanofiltration membranes, polyamide thin film composite and cellulose acetate, were tested for the removal of β-estradiol and saxitoxins. The influence of pH solution on contaminants retention was also examined. Feed water type I was prepared by spiking estradiol into mili-Q water to make up a solution containing about 10μg/L of β-estradiol. Feed water type II contained variable concentration of saxitoxins extracted from Cylindropermopsis raciborskii culture. β-estradiol and saxitoxins concentrations were quantified by Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA) method and High Performance Liquid Cromatography (HPLC), respectively. The results suggest that the adsorption mechanism contributes for the removal of both β- estradiol and saxitoxins by nanofiltration. The thin film composite membrane exhibited higher performance in terms of β-estradiol rejection, but the actual percentage removed was not obtained because the steady-state was not reached. The cellulose acetate exhibited a higher performance in terms of the saxitoxins rejection. The adsorption of both β- estradiol and saxitoxins on the membranes decreased when the pH of the feed water was increased. At the higher pH value, β-estradiol and saxitoxins rejections also increased.