Nanofiltração e osmose inversa aplicadas à remoção de agrotóxicos (carbamatos) em águas de abastecimento: avaliação em escala de bancada

Abstract

O aumento exponencial da atividade humana nas áreas de agricultura e o uso intensivo de agrotóxicos tem provocado impacto negativo na qualidade das águas subterrâneas e superficiais. É crescente o número de casos de detecção de resíduos de agrotóxicos em amostras de água coletadas próximas a áreas agrícolas e até mesmo em mananciais utilizados para a captação de água para consumo humano. A pressão por parte da regulamentação legal, a escassez e o aumento da demanda por água de qualidade tem incentivado a busca por tecnologias efetivas quanto à remoção de agrotóxicos em águas de abastecimento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a retenção dos agrotóxicos metomil, carbofurano e carbaril por membranas comerciais de nanofiltração e osmose inversa. Neste estudo foram utilizadas três membranas comerciais de nanofiltração (NF90-DowFilmtec®, NF270-DowFilmtec® e CK-GEOsmonics®) e três membranas de osmose inversa (SG-GEOsmonics®, HR-Koch Membrane System® e CE-GEOsmonics®) sendo compostas de poliamida e acetato de celulose. Foram levadas em consideração diferentes pressões de trabalho (entre 8 e 30 bar) e qualidade de água de alimentação (superficial com e sem pré-tratamento) com concentração inicial de 50 µg.L-1 para cada agrotóxico. Os melhores resultados de remoção dos agrotóxicos foram obtidos para o carbofurano, tanto para os ensaios de nanofiltração quanto para a osmose inversa. Para as membranas de nanofiltração as remoções médias do carbofurano foram de 94,3%, 88,5% e 29,6% para NF90, NF270 e CK, respectivamente. Quanto às membranas de osmose inversa, remoções médias de 93,2%, 95,1% e 75,2% para SG, HR e CE, respectivamente. Para os agrotóxicos metomil e carbaril as membranas NF90 de nanofiltração e HR de osmose inversa foram as que apresentaram as maiores remoções com eficiências de 63,3% (NF) e 92,7% (OI) para o metomil e 78,6% (NF) e 94,7% (OI) para o carbaril. A composição das membranas foi determinante no desempenho das mesmas, com menores rendimentos para as membranas compostas por acetato de celulose em comparação às membranas de poliamida. De forma geral, concluiu-se que as membranas de poliamida de osmose inversa (SG e HR) foram mais efetivas quanto à retenção dos agrotóxicos do que as membranas de poliamida de nanofiltração (NF90 e NF270). Porém, considerando uma escala comercial, a membrana NF90 poderia ser considerada uma alternativa viável visto as elevadas retenções dos agrotóxicos e produção de fluxo de permeado <br>

The exponential increase of human activity in agriculture and the intensive use of pesticides have caused a negative impact on the quality of groundwater and surface water. Is growing the number of cases of detection of pesticide residues in water samples collected near agricultural areas and even fountains used for the abstraction of water for human consumption. The pressure from legal regulations, shortages and increased demand for quality water has encouraged the search for effective technologies in the removal of pesticides in drinking water. The aim of this study was to evaluate the retention of the pesticides methomyl, carbofuran and carbaryl by commercial membranes of nanofiltration and reverse osmosis. In this study we used three commercial nanofiltration membranes (DowFilmtec ®-NF90, and NF270-DowFilmtec ® CK-GEOsmonics ®) and three reverse osmosis membranes (SG-GEOsmonics ®, HR-Koch Membrane System ® and CE-GEOsmonics ®) composed of polyamide and cellulose acetate. Were considered different pressures (between 8 and 30 bar) and quality of feedwaters (surface with and without pre-treatment) with initial concentration of 50 µg.L-1 for each pesticide. The best results for removal of pesticides carbofuran were obtained for both assays to nanofiltration and for reverse osmosis. For nanofiltration membranes average removals of carbofuran were 94.3%, 88.5% and 29.6% for NF90, NF270 and CK, respectively. Regarding reverse osmosis membranes, averages removal were 93.2%, 95.1% and 75.2% for SG, HR and CE, respectively. For the pesticides methomyl and carbaryl the membranes NF90 of nanofiltration and HR of reverse osmosis were those that showed the highest removal efficiencies of 63.3% (NF) and 92.7% (RO) for methomyl and 78.6% (NF) and 94.7% (RO) for carbaryl. The membrane composition was determinant in the performance of membranes with lower efficiency for cellulose acetate membranes compared to membranes made of polyamide. Overall, it was concluded that the polyamide membranes of reverse osmosis (SG and SR) were more effective for pesticides retention than polyamide membranes of nanofiltration (NF90, and NF270). However, considering a commercial scale, the NF90 membrane could be considered a viable alternative because of the high retention of pesticides and production of permeate flux.