Filtro de Carvão Ativado (Hemodiálise)

Um dos processos mais importantes no tratamento de água para hemodiálise é a remoção de cloro. O Cloro Livre é altamente oxidante e ele é adicionado à água potável para protegê-la de contaminações microbiológicas. Porém ele também destrói os glóbulos vermelhos, provocando Anemia Hemolítica, e por este motivo ele deve ser removido da água que será utilizada para a diálise.

Infelizmente membranas de osmose reversa não removem o cloro, na verdade, elas sofrem ataques químicos e são degradadas ao entrarem em contato com o cloro, assim, o carvão ativado é uma tecnologia amplamente utilizada em procedimentos de tratamento de água para este fim. Como o carvão ativado possui elevada capacidade de atrair para si compostos orgânicos, além de remover o Cloro da água, este acaba sendo um meio propício para proliferação de microrganismos nocivos ao paciente de diálise. Ainda que a membrana de osmose reversa seja uma excelente barreira física para estes tipos de contaminantes, é importante que eles sejam evitados, pois cedo ou tarde o sistema inteiro poderá ser contaminado.

Reação Hemolítica

Em meados de 2000, pacientes de um Hospital de Minas Gerais apresentaram reações hemolíticas compatíveis a sintomas de intoxicação por cloro e cloramina em água.

A água utilizada em procedimentos de hemodiálise deve apresentar características físico-químicas e microbiológicas convergentes ao estabelecido pela legislação federal vigente. A RDC Nº 11 de 13 de março de 2014, estabelece os requisitos de Boas Práticas para o funcionamento dos serviços de diálise e por meio do Quadro II determina o valor máximo permitido de Cloro em água, sendo este valor igual a 0,1 mg/l.

Logo, o filtro de carvão ativado como pré-tratamento de sistemas de osmose reversa para ser aplicado em hemodiálise deve ser dimensionado para produzir água com concentração de cloro livre abaixo de 0,1 mg/l. A título de exemplo, se a água fornecida pela concessionária local possui 2,0 mg/l de concentração de cloro e o filtro de carvão ativado possui eficiência de remoção de cloro de 95%, a concentração cloro na água tratada será de aproximadamente 0,1 mg/l, atendendo assim as especificações da ANVISA.

A eficiência de remoção de cloro deve ser um parâmetro exigido ao comprar um novo carvão ativado granulado ou um novo conjunto filtrante.

Tamanho Adequado do Filtro de Carvão Ativado

A RDC Nº 11 de 13 de março de 2014, através do Capítulo I, Artigo 3°, inciso XX estabelece que: “sistema de tratamento e distribuição de água para hemodiálise – STDAH: é um sistema que tem o objetivo de tratar a água potável tornando-a apta para o uso em procedimento hemodialítico, conforme definido no Quadro II, sendo composto pelo subsistema de abastecimento de água potável – SAAP, pelo subsistema de tratamento de água para hemodiálise – STAH e pelo subsistema de distribuição de água tratada para hemodiálise – SDATH”.

Já o Ministério da Saúde, através da Portaria nº 2914, de Dezembro de 2011, no Capítulo III, Seção IV, Artigo 14, Inciso IV, estabelece que a água potável deva ter no mínimo 0,5 mg/L de cloro residual livre.

Remoção de Cloro

A água pode ser clorada através do gás cloro ou com hipoclorito de sódio ou de cálcio. Ao entrar em contato com a água, o cloro livre reage para formar o ácido hipocloroso, conforme descrito abaixo:

NaOCl + H₂O → HOCl + NaOH

Em seguida o ácido hipocloroso se dissocia na água para formar os íons de hidrogênio e hipoclorito, conforme descrito abaixo:

HOCl ↔ H⁺ + OCl^–

Uma vez que a cloração é a prática mais utilizada para proteção da água contra contaminação microbiológica, métodos de decloração se tornam mais comuns. O carvão ativado granulado tem sido amplamente utilizado para remover residuais de cloro livre da água.

A decloração através do uso de carvão ativado é extremamente efetiva e confiável. O carvão ativado age principalmente como um catalisador para a redução de ácido hipocloroso em íons de cloreto. Neste caso, a capacidade do carvão ativado não é determinada por seus parâmetros de adsorção, mas por outros.

2Cl₂ + C + 2H₂O → 4HCl + CO₂

Esta reação é rápida e quando o carvão ativado é novo e é de boa qualidade, pode remover até 99% do cloro ativo em menos de 60 segundos.

Remoção de Cloraminas

O ácido hipocloroso tem sido usado há muitos como o principal saneante para a água, afinal ele é um forte oxidante. Justamente por esta característica, seu uso em água potável começa a ser questionado, uma vez que em contato com matéria orgânica presente na água, forma os Trihalometanos (THMs), considerados compostos cancerígenos.

Alguns municípios já começaram a substituir o uso de cloro por cloramina, por se tratar de um composto mais estável quimicamente e por gerarem níveis mais baixos de THMs, quando há presença de matéria orgânica na água.

Esta mudança pode trazer alguns problemas para sistemas de tratamento de água, já que as cloraminas são mais difíceis de serem removidas através do uso de carvão ativado. O tempo de residência deve ser maior e em carvão novo e de boa qualidade, pode exigir um tempo de contato de 5 a 10 minutos para redução de até 95%. Atualmente há no mercado presença de carvão ativado específico para remoção de cloramina da água, onde estes produtos exigem menos tempo de contato entre a água e o carvão.

As reações que ocorrem durante a degradação de cloramina por carvão ativado são demonstradas abaixo:

1: NH₂Cl + H₂O + C → NH₃ + CO
2: 2NH₂Cl + C → N₂C + HCl + H₂C

Contaminação Microbiológica

Devido a porosidade do carvão ativado e a sua afinidade com matéria orgânica, eles são suscetíveis à contaminação e proliferação microbiológica. O cloro e a cloramina, que retardam o crescimento microbiano são removidos neste estágio e os nutrientes são adsorvidos pelas cavidades do grão do carvão, criando assim um ambiente perfeito para que colônias de bactérias surjam e sejam dispersadas nas etapas posteriores ao carvão ativado.

Assim, o uso de proteções contra contaminações desta natureza é importante para manter o sistema com baixa intervenção (sanitizações e limpezas químicas).

Configuração do Pré-Tratamento

Assumindo que a clínica de hemodiálise utiliza água da rede pública, a sequência de montagem mais indicada é:

1. Filtro para sedimentos: Neste caso pode-se utilizar areia ou zeólita. A zeólita possui eficiência mais elevada do que a areia e exige retrolavagem com menor vazões do que a areia. É importante que este filtro seja bem dimensionado para que não sobrecarregue as etapas posteriores.
2. Filtro abrandador: Utilizado para remoção de dureza da água, recomenda-se que o abrandador seja aplicado antes do filtro de carvão ativado para diminuir a contaminação neste leito. É importante que o sal utilizado para regeneração seja de elevada pureza, como os sais em pastilhas. O sal grosso com o tempo forma uma borra no tanque saleiro que é sugado para o abrandador e para o filtro de carvão ativado, onde fica retido e adsorvido, servindo como nutriente para microrganismos.
3. Filtro de carvão ativado: Utilizado principalmente para remoção de cloro presente na água. O filtro deve ser dimensionado corretamente, respeitando as taxas de retrolavagem, e a recomendação é que se utilize carvão com lavagem ácida e na base deste filtro recomenda-se o uso de SANISTONE, uma rocha natural bactericida que atua na conservação do filtro de carvão ativado.
4. Filtro Antibacteriano: Este filtro é utilizado normalmente para substituir o filtro de polipropileno (Big Blue). Ele não é o filtro de 0,22 µm, mas sim um filtro que retém os microrganismos, por força eletroestática, e os mata. Entre em contato conosco e peça maiores informações sobre esta linha de filtração.

A Importância da Retrolavagem

Tal qual os filtros de zeólitas e abrandadores, o filtro de carvão ativado necessita passar pelo processo de retrolavagem. Este processo é importante para impedir a formação de canais preferenciais e também remover impurezas que ficaram retidas pelo filtro.

A remoção destas impurezas é crucial para manter a contaminação microbiológica em níveis aceitáveis. Os fabricantes de carvão ativado normalmente indicam a expansão de até 75% do leito, assim, é importante que no dimensionamento seja deixada o espaço para que o leito possa expandir adequadamente.

É comum os filtros de carvão ativado requisitarem uma bomba diferente específica para retrolavagem, mas esta definição depende muito do dimensionamento do filtro e da bomba de pressurização. É importante questionar as taxas de filtração e de retrolavagem adotadas pelo fornecedor do filtro.

O Quê, Como e Quando Monitorar

1. Tanque saleiro do abrandador: Deve-se verificar quinzenalmente o tanque saleiro. Ao sinal de acúmulo de borra nas paredes do tanque e sobre a água, deve-se realizar a limpeza do mesmo. Esta borra pode ser eliminada utilizando o sal específico para abrandador. Entre em contato conosco e pergunte-nos sobre o sal apropriado para abrandamento.
2. Análise microbiológica após o filtro de carvão: Recomenda-se ao menos uma análise microbiológica bimestral após o filtro de carvão ativado. Ao sinal de contaminações elevadas procure saneá-lo e repetir a análise. É importante notar que o carvão ativado requer um procedimento diferenciado de sanitização.
3. Análise de cloro livre antes e após o filtro de carvão: A eficiência de remoção de cloro pelo carvão ativado é fundamental para se conhecer a situação do elemento filtrante. O carvão ativado tende a zerar a concentração de cloro na água quando novo, mas com o passar do tempo os grãos de carvão ativados perdem sua eficiência devido ao entupimento se seus canais, diminuído assim a capacidade do filtro. Recomenda-se a compra de um kit colorimétrico para analisar o cloro e que esta análise seja realizada mensalmente.
4. Vazão de filtração e de retrolavagem: É importante que um rotâmetro, ou outro medidor de vazão seja instalado após a(s) bomba(s) para que se possa acompanhar mudanças na vazões dos processos de retrolavagem e filtração. Recomenda-se que este procedimento seja acompanhado mensalmente.
5. Pressão antes e após o filtro de carvão: Assim como ocorre com a vazão, é importante que a pressão seja monitorada, por isto recomenda-se a instalação de um manômetro antes e após o filtro de carvão ativado. Recomenda-se que este procedimento seja acompanhado mensalmente nos processos de filtração e retrolavagem.

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