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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36211| Título: | Potencial do sistema de filtração em múltiplas etapas (FiME) com o uso de materiais alternativos para o tratamento e remoção de metais pesados da água |
| Título(s) alternativo(s): | Potential of the multi-stage filtration system (FiME) using alternative materials for water treatment and heavy metal removal |
| Autor(es): | Padilha, Vitoria de Souza |
| Orientador(es): | Pereira, Edilaine Regina |
| Palavras-chave: | Água - Purificação - Coagulação Água - Purificação - Filtração Adsorção Metais pesados Water - Purification - Coagulation Water - Purification - Filtration Adsorption Heavy metals |
| Data do documento: | 27-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | PADILHA, Vitoria de Souza. Potencial do sistema de filtração em múltiplas etapas (FiME) com o uso de materiais alternativos para o tratamento e remoção de metais pesados da água. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025. |
| Resumo: | O acesso ao saneamento básico é um direito humano fundamental, mas ainda permanece inacessível para muitas pessoas. No Brasil, aproximadamente 15,1% da população não possui acesso à água potável. Diante desse cenário, este estudo busca avaliar o potencial do sistema de filtração em múltiplas etapas (FiME) no tratamento de água empregando o carvão ativado de fibra de coco em seu leito filtrante combinado com a técnica de adsorção para a remoção de cobre (Cu) e zinco (Zn), e a utilização do coagulante orgânico Moringa oleifera. O sistema é composto por um Pré-filtro Dinâmico (PFD), um Pré-filtro de Pedregulho (PFA) e um Filtro Lento (FL), utilizando um material não convencional, carvão ativado de fibra de coco, para compor o meio filtrante do FL. Também foi empregado o coagulante orgânico Moringa oleifera para melhorar as características físicas e químicas da água. Além disso, verificou a eficácia do carvão ativado como um adsorvente natural na remoção de metais pesados, como Cobre e Zinco. O adsorvente foi caracterizado através das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), determinação da área de superfície BET, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e determinação do Ponto de Carga Zero (PCZ). Durante a operação do FiME os parâmetros monitorados foram pH, cor aparente, turbidez, temperatura, série de sólidos, condutividade elétrica e metais pesados (Cu e Zn). Embora o FiME tenha apresentado bons resultados, não atendeu integralmente a Portaria GM/MS nº 888/2021, como não realizou a etapa de desinfecção a água filtrada do sistema não é considerada potável. A Moringa oleifera reduziu a turbidez da água entre 50% e 80% e a cor aparente entre 20% e 75%. O carvão ativado utilizado como camada suporte no FL, alcançou remoção superior a 95% para o Cu e acima de 75% para o Zn. Conclui-se que o carvão ativado de fibra de coco desenvolvido e empregado como meio filtrante, demonstrou grande potencial como adsorvente no sistema FiME, em conjunto com coagulante orgânico Moringa oleifera, apresentou-se como uma solução sustentável para o tratamento de água. |
| Abstract: | Access to basic sanitation is a fundamental human right, yet it remains inaccessible to many people. In Brazil, approximately 15.1% of the population lacks access to drinking water. Given this scenario, this study aims to evaluate the potential of the Multi-Stage Filtration System (FiME) for water treatment, using coconut fiber-activated carbon in the filter bed, combined with the adsorption technique for the removal of copper (Cu) and zinc (Zn), along with the organic coagulant Moringa oleifera. The system consists of a Dynamic Pre-Filter (PFD), a Gravel Pre-Filter (PFA), and a Slow Sand Filter (FL), utilizing an unconventional material, coconut fiber-activated carbon, as the filter medium in the FL. Additionally, the organic coagulant Moringa oleifera was employed to enhance the physical and chemical characteristics of the water. Furthermore, the study assessed the effectiveness of activated carbon as a natural adsorbent for removing heavy metals such as copper and zinc. The adsorbent was characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM), BET surface area determination, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Point of Zero Charge (PZC) determination. During FiME operation, the monitored parameters included pH, apparent color, turbidity, temperature, solids series, electrical conductivity, and heavy metals (Cu and Zn). Although FiME demonstrated good results, it did not fully comply with Ordinance GM/MS N° 888/2021, as it did not include a disinfection step, meaning the filtered water from the system is not considered potable. Moringa oleifera reduced water turbidity by 50% to 80% and apparent color by 20% to 75%. The activated carbon used as a support layer in the FL achieved over 95% removal for Cu and above 75% for Zn. It is concluded that the coconut fiber-activated carbon developed and used as a filter medium demonstrated great potential as an adsorbent in the FiME system. Combined with the organic coagulant Moringa oleifera, it presents itself as a sustainable solution for water treatment. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36211 |
| Aparece nas coleções: | LD - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental |
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