Remoção de ácido perfluoroctanóico (PFOA) e ácido perfluorooctano sulfônico (PFOS) por adsorção em dois carvões ativados produzidos no Brasil

Abstract

Os PFAS, substâncias per- e polifluoroalquiladas, são compostos químicos artificiais usados em ampla variedade de produtos e processos por apresentarem estabilidade química e térmica e repelência à água e óleo. Seu uso intenso, persistência ambiental, bioacumulação e riscos à saúde, preocupam a sociedade e as autoridades de saúde, e tem motivado o estabelecimento de padrões para água de consumo humano em diferentes países. Diante da necessidade de se remover tais substâncias do meio aquoso, este trabalho investigou a remoção dos ácidos perfluoroctanóico (PFOA) e perfluorooctano sulfônico (PFOS) - duas substâncias representativas dos PFAS - por dois carvões ativados - um de coco de babaçu (CBAB) e outro de madeira de pinus (CPIN) - em matriz de água ultrapura. Inicialmente, os adsorventes foram caracterizados por meio de termogravimetria e análise térmica diferencial (TGA/ DTA), pH, pHPCZ, características ácido-base da superfície, área superficial BET e número de iodo. Em seguida, foram realizados ensaios com três águas de estudo - com concentrações de 600 μg/L de PFOA (AE1), 600 μg/L de PFOS (AE2) e uma mistura de 400 μg/L de PFOA com 400 μg/L de PFOS (AE3) - com o objetivo de avaliar a cinética, a capacidade de adsorção e o efeito das características dos materiais adsorventes na remoção dos contaminantes. Todos os ensaios foram executados com temperatura de aproximadamente 25ºC e valor de pH de 6,5. Os resultados indicaram que ambos os carvões apresentam características favoráveis à adsorção de PFOA e PFOS, com destaque para o CPIN, que possui maior área superficial (588 m²/g) e volume de poros (0,285 cm³/g). Independentemente da substância, o tempo de equilíbrio foi alcançado em 512 minutos com um melhor ajuste dos dados ao modelo de cinética de pseudo-segunda ordem, sugerindo que a quimissorção foi o mecanismo predominante no processo adsortivo. Os dados experimentais dos ensaios de adsorção no equilíbrio se ajustaram melhor ao modelo de isoterma de Freundlich, com kF na seguinte ordem, do maior para o menor: PFOSCPIN > PFOSCBAB > PFOACPIN > PFOACBAB. A adsorção conjunta de PFOA e PFOS (AE3) resultou em aumento na capacidade de adsorção do PFOS em detrimento ao PFOA na ordem de 20%. O favorecimento da adsorção do PFOS se deu pela diferença na hidrofobicidade dos compostos.