Traditional and emerging barium removal techniques for water and wastewater treatment
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i2.25809Keywords:
Barium; Removal; Heavy metals; Water treatment; Effluents.Abstract
Barium in only small concentrations is harmful to health and the environment, making it a challenge for water and effluent treatment processes, due to its complexity of removal and potential for contamination. The objective of this work is to carry out a literature review describing the physicochemical characteristics of barium, the traditional and emerging technologies used for its removal in water and effluent treatment processes. Therefore, the methodology used was a systematic review of the literature available in four databases: Scielo, CAPES, Science Direct and Google Scholar. Among the conventional techniques for the treatment of heavy metals, chemical precipitation, adsorption, ion exchange, coagulation, flocculation and flotation stand out. In terms of emerging technologies are the use of natural and synthetic products as adsorbents. With this work, it was verified the scarcity of methodologies for specific barium removal and the perspectives that open up for this field of research.
References
Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades. (2007). Resumen de Salud Pública Bario. Autor.
Amore, F. (1977). Removal of Water Supply Contaminants - Barium. Technical Letter 21.
Baird, C., & Cann, M. (2011). Química Ambiental (4a ed.). Bookman.
Baltar, C. A. M., Luz, A. B., & Neumann, R. (2003). Caracterização e Beneficiamento da Barita de Miguel Calmon-BA. In: Insumos Minerais para a Perfuração de Poços de Petróleo, 3, 47-61.
CETESB. Ficha de Informação Toxicológica: Bário. (2013). https://cetesb.sp.gov.br/laboratorios/wp-content/uploads/sites/24/2013/11/Bario.pdf
Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. (2017). Ficha de informação toxicológica: Bário. Autor.
Coscione, A. R., & Berton, R. S. (2009). Barium extraction potential by mustard, sunflower and castor bean. Scientia Agricola, 66(1), 59-63. https://doi.org/10.1590/S0103-90162009000100008
Di Bernardo, L. D., Botari, A., & Paz, L. P. S. (2005). Uso de modelação matemática para projeto de câmaras mecanizadas de floculação em série em estações de tratamento de água. Engenharia Sanitária Ambiental, 10(1), 82-90. https://doi.org/10.1590/S1413-41522005000100010
EBC. Soluções Sustentáveis para o uso da Água. (2018). https://www.ebc.com.br/especiais-agua/solucoes-hidricas/
ENGENOVO. Flotação - Informações básicas. (2014). http://www.engenovo.com.br/infotec/Art%20Tec--Flotacao-Fundamentos%20Basicos--2014.pdf
Fard, A. K., Mckay, G., Chamoun, R., Rhadfi, T., Preud'Homme, H., & Atieh, M. A. (2017). Barium removal from synthetic natural and produced water using MXene as two dimensional (2-D) nanosheet adsorbent. Chemical Engineering Journal, 317, 331–342. http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2017.02.090
Fontana, K. B., Chaves, E. S., Kosera, V. S., & Lenzi, G. G. (2018). Barium removal by photocatalytic process: An alternative for water treatment. Journal of Water Process Engineering, 22, 163–171. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.01.017
Fontão, N. C., Hackbarth, F. V., Mayer, D. A., Mazur, L. P., Souza, A. A. U., Vilar, V. J. P. & Souza, S. M. A. G. U. (2020). A step forward on mathematical modeling of barium removal from aqueous solutions using seaweeds as natural cation exchangers: Batch and fixed-bed systems. Chemical Engineering Journal, 401, 126019. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126019
Gervasoni, R., Schultz, N. O., & Melo, C. A. (2018). Comparativo entre métodos apresentados. Tecnologias Potenciais para o Saneamento. Programa Paranaense de Pesquisa em Saneamento Ambiental, 2, 353-363.
Ghaemi, A., Torab-Mostaedi, M., & Ghannadi-Maragheh, M. (2011). Characterizations of strontium (II) and barium (II) adsorption from aqueous solutions using dolomite powder. Nuclear Fuel Cycle Research School, 190, 916-921. 10.1016/j.jhazmat.2011.04.006
International Programmeon Chemical Safety. (1990). Barium. http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc107.htm#SectionNumber:3.1
International Programmeon Chemical Safety. (1991). Barium and barium compounds. http://www.inchem.org/documents/cicads/cicads/cicad33.htm
Jimenez, R. S., Bosco, S. M. D., & Carvalho, W. A. (2004). Remoção de metais pesados de efluentes aquosos pela zeólita natural escolecita – Influência da temperatura e do PH na adsorção em sistemas monoelementares. Química. Nova, 27(5), 734-738. https://doi.org/10.1590/S0100-40422004000500011
Kaveeshwar, A. R., Kumar, P. S., Revellame, E. D., Gang, D. D., Zappi, M. E., & Subramaniam, R. (2018). Adsorption properties and mechanism of barium (II) and strontium (II) removal from fracking wastewater using pecan shell based activated carbon. Journal of Cleaner Production, 193, 1–13. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.05.041
Krause, L. T., & Stover, L. E. (1982). Evaluating water treatment techniques for barium removal. Research And Technology Journal Awwa, 478-485.
Kubota, K., Harima, T., & Hayashi, S. (1990). Removal of fine particles from aqueous medium by flotation: Sodium dodecylbenzenesulfonate-barium sulfate system. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 68(4), 608-613. https://doi.org/10.1002/cjce.5450680411
Labidi, N. S. (2018). Flotation of barium sulfate contaminants soils. Biodiversity International Journal, 2, 91-93. 10.15406/bij.2018.02.00049
Lima, R. N., & Abreu, F. O. M. S. (2018). Natural products used as coagulants and flocculants for public water supply: A review of benefits and potentialities. Revista Virtual de Quimica, 10(3), 709–735. 10.21577/1984-6835.20180052
Lundh, M., Jonsson, L., & Dahlquist, J. (2002). The Influence of Contact Zone Configuration on the Flow Structure in a Dissolved Air Flotation Pilot Plant. Water Research, 36, 1585-1595. 10.1016/s0043-1354(01)00357-8
Martins, A. L. S. (2009). Remoção de Chumbo e Bário de um efluente aquoso via flotação por ar dissolvido (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, Rio de Janeiro.
Mota, I. O. (2011). Remoção de Chumbo e bário de um efluente aquoso via eletroflotação e eletrocoagulação (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, Rio de Janeiro. – RJ.
Nascimento, A. R., Figueredo, G. P., Rodrigues, G., Melo, M. A. F., Souza, M. J. B., & Melo, M. F. (2014). Síntese e caracterização de materiais mesoporosos modificados com níquel para a captura de CO2. Cerâmica 60, 482-489. https://doi.org/10.1590/S0366-69132014000400005
Nogueira, T. A. R., deMelo, W. J., Fonseca, I. M., Marques, M. O., & He, Z. (2010) Barium uptake by maize plants as affected by sewage sludge in a long-term field study. Journal of Hazardous Materials, 181(1-3), 1148-1157. 10.1016/j.jhazmat.2010.05.138
Peana, M., Medici, S., Dadar, M., Zoroddu, M. A., Pelucelli, A., Chasapis, T. C. & Bjørklund, G. (2021). Environmental barium: potential exposure and health‑hazards. Archives of Toxicology, 95, 2605-2612. 10.1007/s00204-021-03049-5
Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. UFSM.
Pinheiro, V. S., Baltar, C. A. M., & Leite, J. Y. P. (2011). Aplicação de flotação por ar dissolvido para tratamento de águas duras da região Seridó/RN. In XXIV ENTMME.
Portaria n. 888, de 04 de maio de 2021. (2021). Altera o Anexo XX da Portaria de Consolidação GM/MS nº 5, de 28 de setembro de 2017, para dispor sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Brasília, DF.
Queiroz, N. R., Valenzuela, J., Marne, R., & Silva, L. B. D. (2009). Sistema de filtração. 2009. https://tratamentodeagua.com.br/artigo/sistemas-de-filtracao/
Resolução n. 357, 17 de março de 2005. (2005). Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Brasília, DF.
Resolução n. 396, 03 de abril de 2008. (2008). Dispõe sobre a classificação e diretrizes ambientais para o enquadramento das águas subterrâneas e dá outras providências. Brasília, DF.
Resolução n. 430, de 13 de maio de 2011. (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. Brasília, DF.
Ribeiro, E. V., Magalhães, A. P., Jr., Horn, A. H., & Trindade, W. M. (2012). Metais pesados e qualidade da água do rio São Francisco no segmento entre Três Marias e Pirapora - MG: Índice de Contaminação. Geonomos, 20(1), 49-63.
Ronquim, F. M., Cotrim, M. E. B., Guilhen, S. N., Bernardo, A., & Seckler, M. M. (2018). Improved barium removal and supersaturation depletion in wastewater by precipitation with excess sulfate. Journal of Water Process Engineering, 23, 265–276. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.04.007
Ross, B. Z. L., Possetti, G. R. C. (2018). Tecnologias potenciais para o saneamento: remoção de metais de águas de abastecimento público. Curitiba: Sanepar.
Santos, F.S., Alsina, O. L. S., Lima, A. S., Cruz, W. R. S., & Mendonça, L. R. (2016, outubro). Adsorção de Bário (II) por casca de laranja oriundo da indústria de suco. In Anais 18ª Semana de Pesquisa da Universidade Tiradentes, Aracaju, SE.
Santos, V. R. S., Botari, J. C., & Botari, A. (2014). Análise e modelação matemática do recrescimento de flocos em água com turbidez elevada. In XIV Safety, Health and Environment Word Congress, Cubatão, SP.
Schimidt, M. D., Botari, A., Vanalli, L., Kamitani, M. K., & Botari, J. C. (2017, julho). Modelação matemática de ressalto hidráulico em estação de tratamento de água na verificação das condições de mistura rápida. In XVII Safety, Health and Environment World Congress, Vila Real, PORTUGAL.
Skoog, D. A., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2005). Fundamentos da química analítica. (8a ed.). Editora Thomson.
Tavares, T., Bertolo, R., Fiúme, B., Crespi, A., Martins, V., & Hirata, R. (2015). Hydrochemical investigation of barium in the public water supply wells of Sao Paulo state, southern Brazil. Environmental Earth Sciences, 74(9), 6599–6612. 10.1007/s12665-015-4661-7
Vaitsman, D. S., Afonso, J. C., & Dutra, P. B. (2001). Para que Servem os Elementos Químicos. Interciência.
Verbruggen, E. M. J., Smit, C. E., & Van Vlaardingen, P. L. A. (2020). Environmental quality standards for barium in surface water. National Institute for Public Health and the Environment, RIVM, 1-111.
World Health Organization. (2016). Barium in Drinking-water. Autor.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Joice Krominski Graça; Laís Ayumi Hataishi; Josy Krominski Graça; André Tessarotto; Vagner Roberto Batistela
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
1) Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
2) Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
3) Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.