O que é manganês e de onde ele vem?

O manganês é um mineral de ocorrência natural encontrado em rochas, solos e sedimentos. É o segundo metal pesado mais comum na crosta terrestre depois do ferro e frequentemente coocorre com o ferro em suprimentos de água subterrânea. O manganês se dissolve na água subterrânea enquanto passa por formações geológicas contendo manganês, particularmente sob condições de baixo oxigênio (redutoras).

Em águas superficiais, as concentrações de manganês podem flutuar sazonalmente. Durante períodos de estratificação térmica em reservatórios e lagos, condições de baixo oxigênio no fundo podem mobilizar o manganês dos sedimentos para a coluna d'água. Eventos de mistura sazonal podem então distribuir este manganês por todo o corpo d'água.

Fontes antropogênicas de manganês incluem operações de mineração e processamento mineral, descargas industriais e lixiviação de aterros sanitários. O permanganato de potássio, um produto químico comum de tratamento de água, também pode contribuir para o manganês na água tratada se aplicado em excesso.

Efeitos do manganês na água sobre a saúde

O manganês é um oligoelemento essencial necessário para a formação óssea, metabolismo e função antioxidante. No entanto, a exposição excessiva através da água potável pode ter efeitos adversos à saúde, particularmente no sistema nervoso.

A exposição crônica por inalação ao manganês em ambientes ocupacionais é bem estabelecida como causa do manganismo, uma condição neurológica semelhante à doença de Parkinson. Pesquisas sugerem cada vez mais que a ingestão crônica de manganês através da água potável também pode representar riscos neurológicos, particularmente para crianças em desenvolvimento.

Múltiplos estudos epidemiológicos encontraram associações entre manganês elevado na água potável (acima de 0,1 mg/L) e desempenho cognitivo reduzido, escores de QI mais baixos e problemas comportamentais em crianças em idade escolar. Bebês podem ser particularmente suscetíveis porque absorvem mais manganês do trato gastrointestinal e excretam menos do que adultos.

A OMS estabeleceu um valor de referência de saúde de 0,08 mg/L para manganês na água potável, reconhecendo as crescentes evidências de efeitos neurotóxicos da exposição oral crônica.

Limites regulatórios para manganês na água potável

O SMCL da EPA de 0,05 mg/L é uma diretriz estética não obrigatória. A EPA também emitiu uma recomendação de saúde vitalícia de 0,3 mg/L e uma recomendação de saúde de um dia e dez dias de 1,0 mg/L para crianças. Vários estados dos EUA adotaram seus próprios padrões obrigatórios para manganês na água potável.

Como testar manganês na água

O manganês em concentrações que causam problemas estéticos pode ser evidente pelas manchas escuras, mas análise laboratorial é necessária para determinar as concentrações exatas e orientar o projeto do sistema de tratamento. Os métodos analíticos padrão incluem o Método EPA 200.7 (ICP-OES) e o Método EPA 200.8 (ICP-MS).

Ao testar manganês, as amostras devem ser coletadas em recipientes limpos lavados com ácido e preservadas com ácido nítrico para prevenir precipitação e adsorção nas paredes do recipiente. A determinação de manganês dissolvido versus total requer filtração da amostra através de filtro de 0,45 mícron no momento da coleta.

Uma análise completa da água incluindo pH, oxigênio dissolvido, ferro, dureza e alcalinidade é recomendada, pois esses parâmetros afetam diretamente o comportamento do manganês na água e influenciam a seleção do sistema de tratamento.

Métodos de tratamento para remoção de manganês

Oxidação e filtração

A abordagem mais comum para remoção de manganês envolve oxidação para converter manganês dissolvido (Mn2+) em dióxido de manganês insolúvel (MnO2), seguida de filtração. O manganês requer um potencial de oxidação mais alto que o ferro e tipicamente necessita de oxidantes mais fortes como cloro, permanganato de potássio ou ozônio. pH acima de 7,5 geralmente melhora a eficiência da oxidação.

Filtração com areia verde

A areia verde de manganês e o GreensandPlus são meios filtrantes catalíticos revestidos com dióxido de manganês que oxidam e filtram o manganês dissolvido. Sistemas de filtração com areia verde são a tecnologia mais amplamente utilizada para remoção combinada de ferro e manganês em aplicações residenciais, comerciais e municipais. A regeneração contínua com permanganato de potássio ou protocolos de regeneração intermitente mantêm a capacidade oxidativa do meio.

Pirolusita e meios catalíticos

A pirolusita (dióxido de manganês natural) e meios catalíticos projetados como Filox e Pyrolox fornecem uma superfície catalítica para oxidação e filtração de manganês. Esses meios têm maior capacidade de remoção de manganês que a areia verde e não requerem regeneração química, embora sejam mais densos e requeiram taxas de retrolavagem mais altas.

Remoção biológica de manganês

A filtração biológica utiliza bactérias oxidantes de manganês naturalmente presentes para converter manganês dissolvido em formas insolúveis dentro de um leito filtrante. Esta abordagem é cada vez mais utilizada no tratamento municipal de água como alternativa com menos produtos químicos à oxidação e filtração convencionais.

Troca iônica

Amaciadores de água por troca catiônica podem remover manganês dissolvido em baixas concentrações. No entanto, se o manganês se oxidar dentro do leito de resina, pode causar incrustação irreversível. Este método é mais adequado para água de poço com baixas concentrações de manganês onde a água é mantida em estado redutor para prevenir a oxidação.

Perguntas frequentes

O que causa manchas pretas em torneiras e roupas?

Manchas pretas ou marrom-escuras em metais sanitários, roupas e louças são tipicamente causadas pelo manganês no fornecimento de água. Quando o manganês dissolvido se oxida, forma depósitos escuros de dióxido de manganês. Concentrações tão baixas quanto 0,02 mg/L podem produzir manchas visíveis.

O manganês na água potável é prejudicial à saúde?

Embora o manganês seja um nutriente essencial em baixas doses, a exposição crônica a níveis elevados na água potável tem sido associada a efeitos neurológicos, particularmente em crianças. Estudos vincularam a exposição ao manganês acima de 0,1 mg/L à redução do desempenho cognitivo e problemas comportamentais em crianças. O valor de referência de saúde da OMS é de 0,08 mg/L.

Um amaciador de água pode remover manganês?

Amaciadores de água usando resina de troca catiônica podem remover manganês dissolvido (reduzido) em baixas concentrações, tipicamente abaixo de 0,5 mg/L. No entanto, se o manganês se oxidou para sua forma insolúvel, pode incrustrar a resina do amaciador. Para concentrações mais altas ou remoção combinada de ferro e manganês, a oxidação seguida de filtração com areia verde é a abordagem preferida.

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