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Saneamento Básico COAGULAÇÃO Introdução. Colóides. Considerações sobre coagulação. Coagulantes. Mecanismos de coagulação.

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1 Saneamento Básico COAGULAÇÃO Introdução. Colóides. Considerações sobre coagulação. Coagulantes. Mecanismos de coagulação.

2 Saneamento Básico Coagulação: Processo unitário responsável pela desestabilização das partículas coloidais em um sistema aquoso, preparando-as para a sua remoção nas etapas subseqüentes do processo de tratamento.

3 Saneamento Básico 4.1 Coagulação: Partículas coloidais, substâncias húmicas e microrganismos em geral, responsáveis pela turbidez e cor, apresentam-se com carga negativa na água, impedindo a aproximação das mesmas. Por isso, faz-se necessário alterar a força iônica do meio e, em tratamento de água isto é feito, principalmente, pela adição de sais de alumínio ou de ferro ou de polímeros sintéticos, caracterizando o fenômeno da coagulação. (Di Bernardo e Dantas, 2005)

4 Saneamento Básico Coagulação:

5 Saneamento Básico Coagulação:

6 Saneamento Básico Coagulação: As partículas coloidais, em função do tamanho reduzido não sedimentam a não ser dentro de intervalos de tempo muito elevados, e são muito pequenas para serem retidas pela ação física dos filtros. A maioria dos colóides permanece estável pois estes apresentam carga negativa, que provoca a repulsão recíproca.

7 Saneamento Básico Mistura-coagulação-floculação Coagulação: Velocidade de sedimentação de partículas com diferentes tamanhos

8 Saneamento Básico Coagulação: Características dos sistemas coloidais Movimento Browniano: Movimento aleatório contínuo denominado. Efeito Tyndall: Propriedade de dispersar a luz. A quantificação desta propriedade de um sistema coloidal é denominada nefelometria; Comportamento Elétrico: Existência de cargas negativas e positivas na superfície do colóide (Eletroforese).

9 Saneamento Básico Coagulação: Durante a coagulação, íons positivos são adicionados à água para reduzir a sua carga superficial a tal ponto que os colóides não tenham capacidade de se repelirem.

10 Saneamento Básico Coagulação: A coagulação consiste em processos físicos e químicos envolvendo: Superfície das partículas; Reagentes: Coagulantes, alcalinizantes e auxiliares de coagulação; Substâncias químicas presentes na água especialmente as que conferem alcalinidade.

11 Saneamento Básico Coagulação: Coagulantes: compostos, geralmente de ferro ou alumínio. Capazes de produzir hidróxidos gelatinosos insolúveis e arrastar as impurezas. Alcalinizantes: capazes de conferir a alcalinidade necessária à coagulação (cal viva, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, hidróxido de sódio, soda caustica; carbonato de sódio e barrilha). Auxiliares de coagulação: capazes de formar partículas mais densas e tornar os flocos mais densos e compactos (argila, sílica ativa, polieletrólitos, etc.)

12 Saneamento Básico Coagulação : Principais coagulantes Cloreto de polialumínio (1 a 4 mg/L) Polímeros orgânicos catiônicos –Tanato/Tanfloc CoagulantesDosagens (mg/L)pH Sulfato de alumínio5 a 1005,0 a 8,0 Sulfato férrico8 a 808,5 a 11,0 Cloreto férrico5 a 705,0 a 11,0 Auxiliares Sílica Polieletrólitos

13 Saneamento Básico Coagulação: Sílica No caso de águas com baixa quantidade de material propício à formação de flocos, a sílica age como formadora de núcleos, que irão agregar as partículas e impurezas, facilitando a adsorção pelos compostos coagulantes. Polieletrólitos São polímeros de longa cadeia molecular, que quando lançados na água, apresentam um número muito grande de cargas, distribuídas ao longo desta cadeia. Podem ser catiônicos, aniônicos e não iônicos. Facilitam a desestabilização das partículas e possuem grande poder de floculação.

14 Saneamento Básico Coagulação : Características de um bom coagulante: ser cátion trivalente; não apresentar toxicidade (saúde); ser insolúvel em pH próximo a 7,0 (produzindo precipitado); Formem flocos com superfície grande, permitindo a adsorção das matérias dissolvidas, coloidais e em suspensão; Produza, em solução íons metálicos, que possibilitem a desestabilização das partículas.; Tenha baixo custo e disponibilidades acessíveis.

15 Saneamento Básico Coagulação: Sulfato de alumínio é o coagulante mais utilizado entre os coagulantes. É um sólido cristalino de cor branca-acinzentada, contendo aproximadamente 17% de Al 2 O 3 solúvel em água. É disponível em pedra, em pó ou em soluções concentradas. Apresenta-se de três formas: Branco: isento de ferro; Amarelo: produzido pela reação do ácido sulfúrico com a bauxita pulverizada; Negro: mistura do branco ou amarelo com carvão ativado (2 a 5%) para remoção de gosto e odor.

16 Saneamento Básico Coagulação: Em água pura com pH baixo predominam as formas:

17 Saneamento Básico Coagulação:

18 Saneamento Básico Coagulação: Sulfato de alumínio (continuação) Al 2 (SO 4 ) H 2 O 2 Al H OH SO 4 – 2 Imediatamente após, o íon Al +3 é hidratado podendo formar outras espécies hidrolisadas (produtos de hidrólise) tais como: Al 13 (OH) ; Al 7 (OH) ;espécies hidrolisadas Al 8 (OH) ; curto tempo (inferior a 1 segundo) Al 6 (OH) ; Al (OH) 3 : hidróxido de alumínio, que é neutro, e se apresenta sob a forma de um pequeno floco gelatinoso precipitável

19 Saneamento Básico Coagulação: Sulfato de alumínio Na água natural o Al 2 (SO 4 ) 3 reage com a alcalinidade natural da formando o Al(OH) 3 segundo a reação: (água pura e pH baixo)

20 Saneamento Básico Coagulação: Sulfato de alumínio Quando a alcalinidade é reduzida adiciona-se (Ca(OH) 2 ) ou Na 2 CO 3

21 Saneamento Básico Coagulação: Sulfato de alumínio (continuação) Diagramas de equilibrio de solubilidade em águados hidróxidos de alumínio

22 Saneamento Básico Mecanismos de Coagulação: Considera-se a coagulação como resultado da ação de quatro mecanismos distintos: Compressão da camada difusa; Adsorção e neutralização; Varredura; Adsorção e formação de pontes.

23 Adsorção e varredura (a)

24 Adsorção (b)

25 Varredura (c)

26 Saneamento Básico Mistura-coagulação-floculação. Coagulação: 300,0 30,0 3,0 0,3

27 Saneamento Básico Coagulação: O mecanismo de adsorção e neutralização das cargas é muito importante quando o tratamento é realizado por meio de uma das tecnologias de filtração direta, pois não existe necessidade de produção de flocos para posterior sedimentação, mas de partículas desestabilizadas que serão removidas no meio filtrante (Di Bernardo e Dantas, 2005).

28 Saneamento Básico Coagulação: O mecanismo da varredura é muito utilizado em estações de tratamento que utilizam a floculação e sedimentação/flotação antecedendo a filtração. Os flocos resultantes são maiores e apresentam velocidades de sedimentação relativamente altas quando comparadas com os flocos formados no mecanismo de adsorção-neutralização de cargas. (Di Bernardo e Dantas, 2005)

29 Saneamento Básico Ensaios de Tratabilidade: Realizados em ensaios de Jar Test : Caracterização da água bruta; Preparação das soluções; Ensaios.

30 Saneamento Básico Ensaios de Tratabilidade:

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32 Saneamento Básico Fatores que influenciam a coagulação: pH, alcalinidade; Coagulante: tipo, concentração. Sais presentes; Turbidez; Temperatura Mistura.

33 Saneamento Básico Ensaios de Tratabilidade: Ensaios de Tratabilidade de Água e dos Resíduos Gerados em Estações de Tratamento de Água – Item 5.1 (depois aplicar em Laboratório)

34 Saneamento Básico Estudar: Hidráulica Aplicada as Estações de Tratamento de Água Marcos Rocha Viana Capítulos Cap. 5 - Química para tratamento de água: Fundamentos


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