SÍNTESE DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS E ÓXIDOS METÁLICOS SUPORTADAS EM CARVÃO ATIVADO PARA REMOÇÃO DE ESCHERICHIA COLI DA ÁGUA

Materiais antibacterianos para aplicação na purificação de água foram produzidos a partir de carvão ativado suportados com nanopartículas (NPs) de prata (Ag) e cobre (Cu). Os materiais foram produzidos utilizando-se o método de impregnação a vácuo com soluções aquosas dos sais metálicos de nitrato de prata (AgNO3) e sulfato de cobre (CuSO4.5H2O) em diferentes concentrações, seguido da etapa de decomposição térmica para síntese das NPs de Ag e Cu no carvão ativado. A caracterização textural dos materiais foi realizada através de técnicas de medidas de área superficial específica BET, área de microporos (método t) e volume e diâmetro de poros (método HK); a caracterização estrutural foi realizada por análises de Difratometria de Raios-X (DRX) e a caracterização morfológica por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Os materiais produzidos em diferentes concentrações: C/Ag 0,3 % Cu 1,0 %, C/Ag 0,3 % e C/Cu 1,0 %, foram avaliados em relação à atividade antibacteriana contra as bactérias Escherichia coli em filtros de purificação de água, conforme estabelecido pela norma ABNT NBR 16098:2012, nas condições de 5 % e 95 % da vida útil do filtro. Os materiais modificados somente com NPs de Ag (C/Ag 0,3 %) e NPs de Cu (C/Cu 1,0 %) mostraram uma atividade antibacteriana inferior a 2 log de remoção de (1,36 log/1,07 log) e (1,31 log/0,94 log), respectivamente. Em contrapartida, o material produzido com a combinação de NPs de Ag e Cu (C/Ag 0,3 %Cu 1,0 %) mostrou uma elevada atividade antibacteriana (4,91 log/ 3,75 log), inibindo completamente o crescimento bacteriano e, por conseguinte, este pode ser considerado como potencial material antibacteriano na purificação da água.AbstractAntibacterial material for application in drinking water purification were produced from activated carbon supported with nanoparticles (NPs) of silver (Ag) and copper (Cu). The materials were produced using vacuum impregnation method with aqueous solutions of metallic salts of silver nitrate (AgNO3) and copper sulfate (CuSO4.5H2O) in different concentrations, followed by thermal decomposition step for synthesis of NPs (Ag) and NPs (Cu) on activated carbon. The textural characterization was carried out by measurements techniques of BET specific surface area, micropore area (t method) and pore volume and diameter (HK method); the structural characterization was performed by Diffraction X-Ray analysis (XRD) and morphological characterization by Transmission Electron Microscopy (TEM). The produced materials in different concentrations: C/Ag 0,3 % Cu 1,0 %, C/Ag 0,3 % and C/Cu 1,0 %, were evaluated for antibacterial activity against Escherichia coli in water purification filters according to standard ABNT NBR 16098:2012, under the conditions of 5 % and 95 % of the filter life. The modified materials with single NPs of Ag (C/Ag 0,3 %) and NPs of Cu (C/Cu 1,0 %) showed an antibacterial activity less than 2 log reduction (1.36 log / 1.07 log) and ( 1.31 log / log 0.94), respectively. However, the produced material with combination of NPs of Ag and Cu (C/Ag 0,3 % Cu 1,0 %) showed a high antibacterial activity (4.91 log / 3.75 log ) completely inhibiting the bacterial growth, and therefore, this can be considered as potential antibacterial material for water purification

ESTUDO DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS EM FILTROS DE CARVÃO ATIVADO GRANULAR MODIFICADOS COM NANOPARTÍCULAS DE PRATA E COBRE PARA APLICAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUA

Esta pesquisa teve como objetivo o estudo de filtros de carvão ativado modificados com nanopartículas de prata e cobre. Para a impregnação dos metais na superfície do carvão ativado foi utilizado o método de impregnação por excesso de solvente nas concentrações de C/Ag0,5%, C/Ag1,0%, C/Cu0,5%, C/Cu1,0%, C/Ag0,5%Cu0,5%, C/Ag0,5%Cu1,0%, C/Ag1,0%Cu0,5% e C/Ag1,0%Cu1,0%. Os filtros produzidos foram testados (com água da torneira) quanto aos parâmetros físico-químicos (cor, turbidez, pH, cloro, dureza, sólidos dissolvidos totais e metais) de acordo com a Norma ABNT NBR 16098:2012 e permaneceram dentro da faixa de aceitação para o consumo humano (Portaria 2914:2011 e ABNT NBR 16098:2012). Para a determinação da concentração dos metais lixiviados para água durante a passagem pelo filtro foi utilizada a absorção atômica de chama, todos os resultados obtidos permaneceram dentro da faixa de aceitação para o consumo humano de acordo com a Portaria 2914:2011 e ABNT NBR 16098:2012. Sendo assim, o carvão ativado produzido poderá ser aplicado no tratamento de água na remoção/inativação viral.AbstractThis research aimed at studying filters of activated carbon modified with silver and copper nanoparticles. For the purpose of metal impregnation on the surface of activated carbon, it was utilized the excess solvent impregnation method at concentrations of c/ag0.5%, c/ag1.0%, c/cu0.5%, c/cu1.0%, c/ag0.5%cu0.5%, c/ag0.5%cu1.0%, c/ag1.0%cu0.5% and c/ag1.0%cu1.0%. The produced filters were tested (with tap water) relative to the physical-chemicals parameters (color, turbidity, ph, chlorine, hardness, total dissolved solids and metals) according to regulation abnt nbr 16098:2012 and remained within the acceptable range for human consumption (directive 2914:2011 and abnt nbr 16098:2012). As for the determination of the concentration of leached metals to water during the passage through the filter, flame atomic absorption spectrophotometry was used and all the determined results remained within the acceptable range for human consumption, according to directive 2914:2011 and ABNT NBR 16098:2012. Thus, the activated carbon produced can be used in water treatment for removing/inactivation viral

CARVÃO ATIVADO GRANULAR IMPREGNADO COM ZINCO PARA REMOÇÃO DE BACTÉRIAS DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO

O carvão ativado granular impregnado com zinco (C/Zn) foi avaliado em relação à atividade antibacteriana para eliminação de micro-organismos na purificação de água para consumo humano. Os meios filtrantes produzidos a partir de C/Zn foram caracterizados através de técnicas instrumentais como análises de BET e difração de raios-X (DRX) para determinar a distribuição de poros e área superficial e as fases estruturais, respectivamente. Experimentos foram realizados em um sistema doméstico de purificação de água utilizando filtros com leito de carvão ativado granular sem impregnação e com impregnação de zinco nas concentrações de 1,0, 3,0, 5,0 e 10,0% (m/m). A atividade antibacteriana dos meios filtrantes foi avaliada em relação à eficiência de remoção de bactérias Escherichia coli da água. Foram preparadas soluções sintéticas com água deionizada contaminada artificialmente com uma concentração aproximada entre 1,0x105 a 9,0x106 UFC/100mL de Escherichia coli. Assim a eficiência bacteriológica dos meios filtrantes com C/Zn foi superior com o aumento da concentração de zinco impregnado no carvão ativado. O filtro com leito de carvão ativado impregnado com 10% de zinco apresentou a maior eficiência com remoção de Escherichia coli superior a 99% e melhorando a qualidade bacteriológica da água para consumo humano.AbstractGranular activated carbon impregnated with zinc (C/Zn) was evaluated for the antibacterial activity for elimination of micro-organisms in drinking water purification. The filter media produced from C/Zn were characterized by instrumental techniques such as the BET analyzes and x-ray diffraction (XRD) to determine the pore distribution and surface area and structural phases, respectively. Experiments were performed in a household water purification system using filters with granular activated carbon bed without impregnation and impregnation with zinc in concentrations of 1.0, 3.0, 5.0 and 10.0% (w/w). The antibacterial activity of the filter media was evaluated regarding to the removal efficiency of bacteria Escherichia coli of water. Synthetic solutions were prepared with deionized water contaminated artificially with an approximate concentration of 1.0 x105 to 9.0 x106 CFU/100mL of Escherichia coli. The efficiency bacteriological efficiency bacteriological of filter media with C/Zn was higher with increasing concentration of zinc impregnated on activated carbon.The filter bed of activated carbon impregnated with 10% of zinc showed the highest efficiency with removal of bacterial Escherichia coli higher than 98% and improving the bacteriological quality of drinking water