EFICIÊNCIA DO FUNCIONAMENTO DE UM FILTRO MULTICAMADAS Análise do Desempenho de um Filtro Multicamadas em Matriz Aquosa Daniel Sekido Yan, Felipe Ferreira de Almeida Silva, Jamissom da Silva Ferreira Mendes, João Victor Menezes Soares, Lucas Conrado Ribeiro, Ygor Fernando Prado Silva dalmo.mandelli@ufabc.edu.br Professor: Dalmo Mandelli Campus: Santo André Resumo O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência do funcionamento de um filtro multicamadas em matriz aquosa. Em termos de propriedades da água filtrada e desempenho do filtro com substâncias de filtragem complexa, assim, testes qualitativos (ph e salinidade) foram realizados. Os resultados obtidos indicam o resultado esperado previamente. INTRODUÇÃO A utilização de filtros é essencial para o desenvolvimento da sociedade como um todo, por exemplo no cotidiano o uso de filtros de café, tanto em lojas quanto nas casas de cada um1. O objetivo desses filtros é remover impurezas e contaminantes presentes nos diversos fluidos. Nesse contexto, um tipo de filtro bastante utilizado é o composto por areia, carvão, algodão e cascalho, conhecido como filtro multicamadas. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho desse tipo de filtro em remover elementos presentes na água. Para isso, foram realizados testes com diferentes tipos de contaminantes, sendo estes água retirada de um ornamento da faculdade com sedimentos, azul de metileno, água marinha sintética e água destilada. Os resultados obtidos foram analisados com base em parâmetros como pH, condutividade e espectrometria. OBJETIVO Averiguar o efeito de um filtro multicamadas, avaliando se realmente não há alteração nenhuma na substância e em suas propriedades químicas. O experimento consistiu na passagem de água contaminada por esse filtro e análise de algumas propriedades da água antes e depois da filtragem. 1 https://entrecafeseviagens.com/2020/05/11/filtros-de-cafe-manuais/ XXI Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais - Universidade Federal do ABC - Abril de 2023 EFICIÊNCIA DO FUNCIONAMENTO DE UM FILTRO MULTICAMADAS METODOLOGIA Para a realização do experimento, foram montados 4 filtros multicamadas utilizando 4 garrafas PET de 1,5 litros, filtro de café, areia fina, carvão ativado, cascalho e algodão. Para os ensaios qualitativos foi utilizado os seguintes materiais: becker, azul de metileno, solução sintética de água do mar, água destilada, pHmêtro, condutivímetro e um espectrofotômetro e água coletada de uma fonte externa. A ordem de montagem do filtro foi: filtro de café, algodão, 50g de areia, 10g de carvão ativado, 40g de areia e por fim cascalho. em cada filtro foi filtrado e analisado 200 mL de água, sendo as amostras de água: ● amostra I: água destilada ● amostra II: água coletada de um ornamento da faculdade ● amostra III: mistura de azul de metileno (0,5%) e água ( 200 ml de água e duas gotas de azul de metileno ) ● amostra IV: água marinha sintética (NaCl, Na2SO4, MgCl2, KCl, KBr e CaCl2) Figura 1: Soluções utilizadas no experimento . (Solução 1 - amostra III/ Solução 2 - amostra II/ Solução 3 - amostra IV/ Solução 4 amostra I esquerda para direita) Figura 2: Filtro multicamadas montado XXI Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais - Universidade Federal do ABC - Abril de 2023 EFICIÊNCIA DO FUNCIONAMENTO DE UM FILTRO MULTICAMADAS Figura 3: Medição de pH sendo realizada, para fins qualitativos. RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir dos resultados observados, no qual estão a seguir, concluímos que a uma pequena eficiência do filtro, pois há uma pequena variação dos índices usados para determinar a eficiência, são eles o pH, a condutividade e a mudança de coloração. Tabela 1: Valores do pH das amostras da água antes e depois da filtragem XXI Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais - Universidade Federal do ABC - Abril de 2023 EFICIÊNCIA DO FUNCIONAMENTO DE UM FILTRO MULTICAMADAS Tabela 2: Valores de condutividade das amostras de água antes e depois da filtragem Tabela 3: Valores de condutividade das amostras de água antes e depois da filtragem * - unidade em absorbância da luz com comprimento de onda de 664 nm (unidade adimensional) ** - apenas a análise da amostra com azul de metileno foi avaliada aqui, pois ela era a única que continha coloração Após as medidas de pH observou-se que o filtro de multicamadas não é capaz de alterar significativamente o pH das substâncias. As medidas de condutividade tiveram uma pequena variação, logo como discutido anteriormente, o filtro não alterou a condutividade das amostras. Já na amostra III, observamos que houve uma variação da absorbância, ou seja, o filtro influenciou nesse aspecto da absorbância CONCLUSÃO Ao final dos experimentos, concluímos que os índices de pH e condutividade não variaram significativamente, no entanto o índice de absorbância teve uma variação significativa . Pois as amostras de águas utilizadas possuíam impurezas em escala microscópica (molecular), que de forma geral, possuem tamanho menor que os poros do filtro inicial, onde este filtra impurezas de escala macroscópicas como esperado. Porém, logo percebe-se, que com alguns resultados obtidos, é possível averiguar e comprovar, a existência de outras forças e componentes atuantes que também agem no processo de filtragem de substâncias, além do escoamento por poros realizado pelo filtro de multicamadas. Tais fatores se tornam relevantes para a relação de solubilidade dos componentes presentes nas amostras como solutos, e impurezas e as forças de atração presentes entre os compostos nas camadas do filtro como areia, carvão,e o cascalho por exemplo. A evidência disso é o índice de Absorbância. No entanto, o uso de filtros multicamadas, ainda acaba sendo uma alternativa acessível e eficaz para a purificação da água em locais onde não há acesso a sistemas de tratamento de água sofisticados, uma vez que os materiais utilizados para o mesmo são de fácil obtenção e apresentam propriedades filtrantes básicas. Contudo como mostrado neste trabalho, o filtro multicamadas possui limitações em sua eficiência, não sendo uma alternativa eficaz na remoção de uma ampla gama de impurezas microscópicas em sua XXI Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais - Universidade Federal do ABC - Abril de 2023 EFICIÊNCIA DO FUNCIONAMENTO DE UM FILTRO MULTICAMADAS maioria. Nesse sentido, é necessário avaliar cuidadosamente as características da água a ser filtrada e selecionar o tipo de filtro mais adequado para cada situação. Portanto, é recomendável que futuras pesquisas sejam realizadas a fim de aprimorar a eficiência dos filtros multicamadas para a remoção de moléculas menores, como o sal e outros solutos. E explorar e analisar também como as forças de atração dos compostos das camadas do filtro podem fazê-lo um filtro mais eficiente, desenvolvendo assim novos métodos e pesquisas sobre tratamento da água e complementares para garantir a segurança e qualidade da água para o consumo humano. Link para o vídeo no YouTube do Projeto Final https://youtu.be/oeX2XjYep94 AGRADECIMENTOS Primeiramente gostaríamos de agradecer aos nossos orientadores Dalmo Mandelli e Gustavo Bitencourt, que nos guiou ao longo do nosso projeto, possibilitando sua criação e melhorias ao longo do curso. Não podemos deixar de mencionar a equipe de técnicos dos laboratórios, que disponibilizou os materiais que precisamos para a realização do nosso trabalho, além dos equipamentos necessários para realizar as medições. REFERÊNCIAS [1] https://www1.ibb.unesp.br/Home/Graduacao/ProgramadeEducacaoTutorial-PET/Proj etosFinalizados/PRINCIPIO_DE_FUNCIONAMENTO_DE_UM_FILTRO_DOMESTICO.pdf [2] http://bebedouro-purificador-de agua.equipamentos-para-barrestaurante.equipamentos-paracomercio.industria-comercio.bu scavenda.com.br/ [3] www.usp.br/.../tratamentoAguaExperimento.html [4] http://cienciahoje.uol.com.br/66581 XXI Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais - Universidade Federal do ABC - Abril de 2023
