Desinfecção da água de reuso industrial com radiação UV

A Figura 20 mostra o efeito do tempo de exposição das amostras à radiação UV em relação à contagem de coliformes totais. O percentual de remoção de coliformes foi relativamente baixo nos primeiros minutos de exposição à radiação UV. Além disso, foi necessário um tempo superior a 60 min para que metade da quantidade de coliformes totais presentes na água de reusotestada fosse removida. Por fim, ao término do tempo estabelecido para o tratamento, obteve-se uma redução de 82,3% de coliformes totais em relação à contagem total inicial (água de reusosem tratamento).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 15 30 45 60 75 90

R

em

oç

ão

d

e

co

lif

or

m

es

to

ta

is

(%

)

Tempo de contato (min)

Figura 20. Percentual de remoção de coliformes totais em função do tempo de contato após a desinfecção da água de reuso com a radiação UV.

A comparação entre os resultados obtidos na desinfecção da água de reusoutilizando os híbridos de MMT-ALG-AgNPs e a radiação UV encontra-se na Figura 21.

Os resultados indicam que o percentual de remoção de coliformes totais em relação ao tempo de contato foi aproximadamente 16% superior no tratamento com os híbridos de MMT-ALG-AgNPs em comparação à desinfecção com a radiação UV. Isso demonstra que o material proposto neste estudo pode ser aplicado para o fim a que se propõe, tanto em termos de eficiência quanto em relação às questões ambientais, uma vez que não apresenta riscos na aplicação, não gera subprodutos e a quantidade de prata lixiviada para o meio é muito baixa.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 15 30 45 60 75 90 105 Híbridos de MMT-ALG-AgNPs Radiação UV (254 nm)

R

em

oç

ão

d

e

co

lif

or

m

es

to

ta

is

(%

)

Tempo de contato (min)

Figura 21. Comparação entre os métodos utilizados para a remoção de coliformes totais na água de reuso.

6 CONCLUSÕES

Neste trabalho, foram preparados e caracterizados híbridos de MMT-ALG-AgNPs, com o objetivo de desenvolver um novo material bactericida para aplicação na desinfecção de águasde reuso.

As nanopartículas de prata sintetizadas apresentaram formato esférico e tamanho de ~ 28 nm, o que foi comprovado pelas análises de espectroscopia de absorção na região do

ultravioleta e visível e de microscopia eletrônica de transmissão.

O alginato apresentou-se uniformemente disperso na matriz de montmorilonita, com certo grau de intercalação, promovendo assim a formação de um material estável para a aplicação proposta, sendo esses resultados corroborados pela análise de difração de raios X.

No que se refere aos testes preliminares de difusão em ágar nutritivo, os híbridos de MMT-ALG-AgNPs apresentaram atividade bactericida para os dois micro-organismos testados (E. coli e S. aureus). Os melhores resultados, entretanto, foram observados para a E.

coli que, por ser uma bactéria Gram-negativa, apresenta uma camada de peptidoglicanos (a

nível de parede celular) menos espessa do que a S. aureus (que é Gram-positiva), o que acaba facilitando a entrada e, consequentemente, a difusão das AgNPs para o interior das células desses micro-organismos.

Os resultados obtidos nos ensaios microbiológicos com a água de reuso testada, por sua vez, indicaram uma redução de até 98,5% de coliformes totais em relação à contagem inicial (água de reusosem tratamento), apresentando maior eficiência quando comparado ao ensaio onde foi utilizada uma fonte de radiação UV.

Por fim, sob o ponto de vista de aplicabilidade, baixo impacto ambiental e efetiva ação inibitória, esse novo material é promissor como auxiliar na desinfecção de águas de reuso.

REFERÊNCIAS

Araujo A. P.; Hernandes R. C.; Pires P. A.; Miranda G. C. Tratamento de água com ozônio.

Ciência do Ambiente. UNICAMP. Disponível em:

http://www.ib.unicamp.br/dep_biologia_animal/BE310; Acesso em 27/04/2014.

APHA - American Public Health Association. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Hardcover, 2012.

Beiler R. C. G.. Estudo da cinética de incorporação de zinco em bentonita: desenvolvimento de material antimicrobiano.Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2012.

Bisterso R. Desinfecção de efluentes e esgotos sanitários. Hydro,v. 85, p. 14-21, 2013.

Brasil. Congresso Nacional, Lei nº 9433, de 8 de janeiro de 1997. Institui a política nacional de recursos hídricos. Cria sistema nacional de gerenciamento de recursos hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei 8001, de 13/03/90, que modificou a Lei 7990 de28/12/89. Diário Oficial da União, 09 jan. 1997.

Brasil. Conselho Nacional de Recursos Hídricos, Resolução CNRH nº54, de 28 de novembro de 2005. Estabelece modalidades, diretrizes e critérios gerais para a prática de reuso direto não potável de água, e dá outras providências. Diário Oficial da União, 09 mar. 2006.

Brasil. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - Secretaria de Defesa Agropecuária, Instrução Normativa nº62, de 26 de agosto de 2003. Oficializa os métodos analíticos oficiais para análises microbiológicas para controle de produtos de origem animal e água. Diário Oficial da União, 27 ago. 2003.

Brasil. Conselho Nacional do Meio Ambiente, Resolução nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA. Diário Oficial da União, 16 maio 2011.

Brasil. Conselho Nacional de Recursos Hídricos, Moção nº 61, de 10 de julho de 2012. Recomenda promoção de ações de ciência e tecnologia para melhoria de técnicas de monitoramento e de tratamento de água de abastecimento e de efluentes, visando a remoção de micropoluentes emergentes e eliminação de micro-organismos patogênicos emergentes. Diário Oficial da União, 14 ago. 2012.

Brooks G. F.; Carroll K. C.; Butel J. S.; Morse S. A.; Mietzner T. A. Microbiologia médica de Jawertz, Melnick e Adelberg. McGrawHill, 25 ed., 2010.

Chamakura K.;Prez-Ballestero R.; Luo Z.; Bashir S.; Liu J. Comparison of bactericidal activies of silver nanoparticles with common chemical desinfectants.Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, v. 84, p. 88-96, 2011.

Chernousova S.; Epple M. Silver as antibacterial agent: ion, nanoparticles, and metal. Angewandte Chemie International Edition, v. 52, p. 1636-1653, 2013.

Cortes G. K. R.Síntese e caracterização de híbridos à base de alginato de sódio e escamas de peixe para uso na remoção de espécies poluentes. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Sergipe, São Cristovão, 2010.

Cosultchi A.; Cordova I.;Valenzuela M. A., Acosta D. R.; Bosch P.; Lara V. H. Adsorption of crude oil on Na+montmorillonite. Energy Fuels, v. 19, p. 1417-1424, 2005.

Curia A. C. Banhados construídos como sistema terciário para reuso da água industrial em uma empresa metal-mecânica. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.

Dallas P.; Sharma V. K.; ZborilR.Silver polymeric nanocomposites as advanced antimicrobial agents: classification, synthetic paths, applications, and perspectives. Advances in Colloid and Interface Science, v. 166, p. 119-135, 2011.

Daniel L. A.Processos de desinfecção e desinfetantes alternativos na produção de água potável. Rede Cooperativa de Pesquisas. 1ª ed., São Carlos, 2001.

Duràn N.; Marcato P. D.; Conti R. de; Alves O. L.; Costa F. T. M.; BrocchiM.Potential use of silver nanoparticles on pathogenic bacteria, their toxicity and possible mechanisms of action.Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 21, p. 949-959, 2010.

Ely A.; Baudu M.; Basly J.P.; Kankou M. O. S. O. Copper and nitrophenol pollutants by Na- montmorillonite/alginate microcapsules. Journal of Hazardous Materials, v. 171, p. 405-409, 2009.

Ferreira E. S.; Tavares J. L. S.Legislação ambiental de efluentes líquidos - uma análise comparativa das metodologias adotadas nos Estados Unidos, Brasil e França. XXVII

Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental, 2012.

Gangadharan D.; Harshvardan K.; Gnanasekar G.; Dixit D.; Popat K. M.; Anand P. S.Polymeric microspheres containing silver nanoparticles as a bactericidal agent for water disinfection.Water Research, v. 44, p. 5481-5487, 2010.

Giordano G.Tratamento e controle de efluentes industriais.Departamento de Engenharia Sanitária e do Meio Ambiente. Apostila de Curso,UERJ,Rio de Janeiro, 2004.

Gordon R. J.; Lowy F. D. Pathogenesis of methicillin-resistant Staphylococcus

Aureusinfection.Clinical Infectious Diseases,v. 46,p. S350-S359, 2008.

Jana N. R.; Gearheart L.; Murphy C. J.Wet chemical synthesis of silver nanorods and nanowires of controllable aspect ratio.Chemical Communications, v. 37, p. 617-618, 2001.

José N. M.; Prado L. A. S. A.. Materiais híbridos orgânicos-inorgânicos: preparação e algumas aplicações. Química Nova, v. 28, p.281-288, 2005.

Kuroda M.; Ohta T.; Uchiyama I.; Baba T.; Yuzawa H.; Kobayashi I.; Cui L.; Oguchi A.; Aoki K.-I.; Nagai Y.; Lian J.; Ito T.; Kanamori M.; Matsumaru H.; Maruyama A.; Murakami H.; Hosoyama A.; Mizutani-Ui Y.; Takahashi N. K.; Sawano T.; Inoue R.-I.; Kaito C.; Sekimizu K.; Hirakawa H.; Kuhara S.; Goto S.; Yabuzaki J.; Kanehisa M.; Yamashita A.; Oshima K.; Furuya K.; Yoshino C.; Shiba T.; Hattori M.; Ogasawara N.; Hayashi H.;

Hiramatsu K. Whole genome sequencing of meticillin-resistant Staphylococcus Aureus.The Lancet, v. 357, p. 1225-1240, 2001.

Lawrie, G.; Keen, I.; Drew, B.; Temple, A. C.; Rintoul, L.; Fredericks, P.; Grondahl, L. Interactions between alginate and chitosan biopolymers characterized using FTIR and XPS. Biomacromolecules, v. 8, p. 2533-2541, 2007.

Leal, D.; Matsuhiro, B.; Rossi, M.; Caruso, F. FT-IR spectra of alginic acid block fractions in three species of brown seaweeds. Carbohydrate Research, v. 343, p. 308-316, 2008.

Lischewski H. Tratamento de efluentes industriais com ozônio. Hydro, v. 86, p. 48-51, 2013.

Liu L.; Wan Y.; Xie Y.; Zhai R.; Zhang B.; Liu J. The removal of dye from aqueous solution using alginate-halloysite nanotube beads.Chemical Engineering Journal, v. 187, p. 210-216, 2012.

Matsumura E. M.; Mierzwa J. C. Water conservation and reuse in poultry processing plant. Resources, Conservation and Recycling, v. 52, p. 835-842, 2008.

Mattos F. C. G. Desenvolvimento de argilas montmorilonitas modificadas para aplicação em catálise. Dissertação de Mestrado. Universidade de Brasília, Brasília, 2012.

Meyer S. T. O uso do cloro na desinfecção de águas, a formação de trihalometanos e os riscos potenciais à saúde pública. Cadernos de Saúde Pública, v. 10, p. 99-110, 1994.

Monte H. M.; Albuquerque A. Reutilização de águas residuais. Entidade Reguladora dos Serviços de Águas e Resíduos. Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2010.

Morgado M.; Inacio G.; Marino L.. Radiação ultravioleta para desinfecção de água de reuso. Hydro, v. 64, p. 26-35, 2012.

Moura M. R. Caracterização de matriz polimérica de hidrogeltermosensível sintetizada a partir de alginato-Ca2+ e poli(N-isopropilacrilamida), do tipo IPN e semi-IPN. Dissertação de

Murray P. R.; Rosenthal K. S.; Pfaller M. A.. Microbiologia Médica. Elsevier, 5 ed., 2006.

Nataro, J. P.; Kaper, J. B. Diarrheagenic Escherichia coli, Clinical Microbiology Reviews, v. 11, p. 142-201, 1998.

Noguez C. Surface plasmons on metal nanoparticles: the influence of shape and physical environment. The Journal of Physical Chemistry, v. 11, p. 3806-3819, 2007.

Oliveira, E. M. N. Universidade Federal de Santa Catarina, Trabalho de conclusão de curso, 2006.

Paiva L. B.; Morales A. R.; Diaz F. R. V.Argilas organofílicas: características, metodologias de preparação, compostos de intercalação e técnicas de caracterização. Cerâmica, v. 54, p. 213-226, 2008.

Pal S.; Tak Y.K.; Song J.M.Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the gran-negative bacterium Escherichia

coli.American Society for microbiology: Applied and Environmental Microbiology,v. 73, p.

1712-1720, 2007.

Paschoalato C. F. P. R.; Trimailovas M. R.; Bernardo L. Formação de subprodutos orgânicos halogenados nas operações de pré-oxidação com cloro, ozônio e peroxônio e pós-cloração em água contendo substância húmica. Engenharia Sanitária Ambiental, v. 13, p. 313-322, 2008.

Pavlidou S.; Papaspyrides C. D. A review on polymer-layered silicate nanocomposites. Progress in Polymer Science, v. 33, p. 1119-1198, 2008.

Praus P.; Turicová M.; Machovic V.; Studentová S.; Klementová M.Characterization of silver nanoparticles deposited on montmorillonite. Applied Clay Science,v. 49, p. 341-345, 2010.

Rai M.; Yadav A.; Gade A.Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. BiotechnologyAdvances, v. 27,p. 76-83, 2009.

Ray B. Fundamental food microbiology. Boca Ratton: CRC Press, p. 516, 1996.

Reddy C. R.; Nagendrappa G.; Prakash B. S. J. Surface acidity of Mn-montmorillonite clay catalysts by FTIR spectroscopy: correlation with esterification activity. Catalysis Communications, v. 8, p. 241-246, 2005.

Resende L. P. Reuso na indústria têxtil e lavanderias. Hydro,v. 66, p. 14-19, 2012.

Rio Grande do Sul. Conselho Estadual do Meio Ambiente, Resolução nº 128, de 24 de novembro de 2006. Dispõe sobre a fixação de padrões de emissão de efluentes líquidos para fontes de emissão que lançam seus efluentes em águas superficiais no estado do Rio Grande do Sul. Diário Oficial do Rio Grande do Sul, 7 dez. 2006.

Salles C. A.Desinfecção eletrolítica de efluente sanitário em fluxo contínuo. Dissertação de

Mestrado. Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 2008.

Santos R. S. B. Estudo dos fatores que influenciam os atributos de esferas de alginato.

Dissertação de Mestrado. Universidade de Aveiro, 2011.

Santos T. R. T.; Valverde K. C.; Nishi L.; Bergamasco R.; Vieira M. F. Estudo da formação de trihalometanos no processo de coagulação/floculação/adsorção em carvão ativado vegetal com o coagulante natural Moringa oleífera Lam para o tratamento de água de abastecimento. Revista de Engenharia e Tecnologia,v. 5, p. 64-72, 2013.

Sarier N.; Onder E.; Ersoy S. The modification of Na-montmorillonite by salts of fatty acids: an easy intercalation process. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 371, p. 40-49, 2010.

Segad M.; Jönsson B; Akesson T.; Cabane B. Ca/Na montmorillonite: structure, forces and swelling properties. Langmuir, v. 26, p. 5782, 2010.

Silva M. P.; Cavalli D. R.; Oliveira T. C. R. M.Avaliação do padrão coliformes a 45°C e comparação da eficiência das técnicas dos tubos múltiplos e petrifilm ec na detecção de

coliformes totais e Escherichia coli em alimentos.Ciência e Tecnologia dos Alimentos,v. 26, p. 352-359,2006.

Teodoro J. S.; Simões A. M.; Duarte F. V.; Rolo A. P.; Murdoch R. C.; Hussain S. M.; Palmeira C. M. Assessment of the toxicity of silver nanoparticles in vitro: amitocondrial perspective. Toxicology in Vitro, v. 25, p. 664-670, 2011.

Tokarský J.; Capková P.; Klemm V.; Rafaja D.; Kukutschová J. Adhesion of silver nanoparticles on the montmorillonite surface. Journal of Physics and Chemistry of Solids, v. 71, p. 634-637, 2010.

Tortora G. J.; Funke B. R.; Case C. L. Microbiologia. Artmed, 10 ed., 2012.

Valásková M.; Hundáková M.; Kutláková K. M.; Seidlerová J.; Capcová P.; Pazdziora E.; Matejová K.; Hermánek M.; Klemm V; Rafaja D. Preparation and characterization of antibacterial silver/vermiculites and silver/montmorillonites. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 74, p. 6287-6300, 2010.

Von Sperling, M. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFMG, vol. 1, 1995.

Xu G.; Qiao X.;Qiu X.; Chen J.Preparation and characterization of nano-silver loaded montmorillonite with strong antibacterial activity and slow release property. Journal of Materials Science & Technology, v. 27, p. 685-690, 2011.

Zhao X.; Xia Y.; Li Q.; Quan F.; Geng C.; Han Z. Microwave-assisted synthesis of silver nanoparticles using sodium alginate and their antibacterial activity. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 444, p. 180-188, 2014.