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Title: Sistema de ablação de saxitoxina em água de rio.
Other Titles: Saxitoxin ablation system in river water.
???metadata.dc.creator???: SÁ, Gabriela Braga de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: COURA, Mônica de Amorim.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: OLIVEIRA, Andréa Maria Brandão Mendes de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: OLIVEIRA , Rui de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: ANDRADE , Sanduel Oliveira de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: LEITE FILHA, Maria de Sousa.
Keywords: Tratamento de água;Filtro lento;Caulim;Dióxido de titânio;Cianotoxina;Fotocatálise;Water treatment;Slow filter;Kaolin;Titanium dioxide;Cyanotoxin;Photocatalysis
Issue Date: 5-Jun-2024
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SÁ, Gabriela Braga de. Sistema de ablação de saxitoxina em água de rio. 2024. 209 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.
???metadata.dc.description.resumo???: A preocupação com o aumento de cianobactérias nos reservatórios brasileiros ocorre devido ao seu potencial de produção de metabólicos secundários, as cianotoxinas, que podem bioacumular na cadeia alimentar. Uma toxina de grande relevância é a STX, a sua ocorrência na água de abastecimento representa um problema de saúde pública e consequências podem ser observadas até mesmo nos casos em que as concentrações estão de acordo com o valor máximo permitido. Diante disso, o sistema proposto tem como foco tratamento de água bruta através da filtração lenta associada a fotocatálise heterogênea, para que possa ser utilizado como solução alternativa de abastecimento. Na primeira fase da pesquisa foram avaliados por 90 dias dois FLs com meio filtrante composto por areia e caulim. Ao final da operação foi selecionado um modelo para operar durante a segunda etapa. Na segunda etapa, foram confeccionadas esferas utilizando caulim, argila e TiO2, sendo caracterizadas por DRX e UV vis. Em seguida, as esferas foram inseridas dentro do reator fotocatalítico, que foi interligado ao FL. A operação durou 20 dias, e procedeu-se variando a concentração de TiO2 em 15 e 30%. Na primeira etapa, os resultados obtidos no FL1 atenderam ao padrão de potabilidade estabelecido pela Portaria GM/MS Nº 888/21 em 92% (turbidez), 100% (pH), 28% (cor aparente); 100% (nitrogênio amoniacal); 16% (E. coli) e 100% (STX). O FL2, atendeu ao padrão em 94% das amostras (turbidez), 100% (pH), 34% (cor aparente); 100% (nitrogênio amoniacal); 16% (E. coli) e 100% (STX). Na segunda etapa, a caracterização por DRX apontou a presença principal da fase Anatase e por meio da caracterização por UV-vis, foram obtidos os band-gap de 3,14 e 3,09 para as esferas contendo 15 e 30%, respectivamente. Os resultados apontaram uma melhor remoção de STX no reator operado com as esferas contendo 30% do TiO2, com a máxima eficiência de remoção em 95% e a eficiência mediana de 39%. Portanto, o sistema proposto promoveu a redução nos níveis de STX, sugerindo boa aplicabilidade como tratamento alternativo de água, principalmente em comunidades isoladas.
Abstract: Concerns related to the increasing concentration of cyanobacteria in reservoirs are motivated by the potential production of cyanotoxin, a secondary metabolite that is released in water by cell lysis and may bioaccumulate in the food chain, which can result in serious diseases and even death in the affected population. Saxitoxin (SXT) is a toxin that represents a public health issue when in water even in concentrations within the limits set by regulations. Therefore, the system developed and evaluated in this study focuses on raw water treatment by slow filtration associated with heterogeneous photocatalysis and is proposed to be used as an alternative to public water supply. In the first stage of the study, two slow filters (FL1 and FL2) with filter medium composed of sand and kaolin were evaluated during 90 days. Both models were evaluated based on physicochemical and microbiological parameters and one model was selected after the operation period. In the second stage of the study, balls were produced using kaolin, clay, and TiO2 and characterized by X-ray diffraction (XRD) and ultraviolet visible spectroscopy (UV-vis). Next, the balls were inserted inside the photocatalytic reactor, which was connected to the slow filter. The operation continued for 20 days, and the concentrations of TiO2 used were 15% and 30%. The system was fed in both stages using Piranhas River water. In the first stage, the results obtained for FL1 met the potability standard values established in Ordinance GM/MS Nº 888/21 in 92% (turbidity), 100% (pH), 28% (apparent color), 100% (ammoniacal nitrogen), 16% (E. coli), and 100% (STX) of the samples. FL2 met the standard values in 94% (turbidity), 100% (pH), 34% (apparent color), 100% (ammoniacal nitrogen), 16% (E. coli), and 100% (STX) of the samples. No filter met the requirement for fecal coliforms. In the second stage, the XRD results indicated the main phase as being anatase; from the UV-vis spectroscopy, bandgaps of 3.14 and 3.09 were obtained for balls with 15 and 30% of TiO2, respectively. The results during the operation of the system indicated a more efficient removal of STX in the reactor with balls with 30% TiO2, with maximum removal efficiency of 95% and average efficiency of 39%. Therefore, the system proposed could reduce STX levels and may be used as an alternative water treatment system, particularly in isolated communities. Moreover, clay and kaolin exhibited good capacity in the photocatalytic process mediated by sunlight, increasing degradation/oxidation when compared to other studies in which high sunlight exposure times were adopted.
Keywords: Tratamento de água
Filtro lento
Caulim
Dióxido de titânio
Cianotoxina
Fotocatálise
Water treatment
Slow filter
Kaolin
Titanium dioxide
Cyanotoxin
Photocatalysis
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Civil.
Engenharia Ambiental.
Engenharia Civil e Ambiental.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36880
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