Tratamento da Água.

Apresentação em tema: "Tratamento da Água."— Transcrição da apresentação:

1 Tratamento da Água

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 Conjunto de instalações e equipamentos destinados a alterar as características físicas, químicas e/ou biológicas da água, de modo a satisfazer os padrões de potabilidade exigidos pelo Ministério da Saúde (Portaria 2.914/1).

13

14 Desestabilização de soluções coloidais
1. Coagulação Desestabilização de soluções coloidais

15 Mecanismo de Formação de Dispersões Coloidais
Partículas sólidas com pequenas dimensões (ex. micelas) podem ter íons fixados à superfície. Esses íons podem estar fixados por processos de adsorção ou ionização de grupos na superfície de sólidos. No pH das águas naturais ocorrem partículas suspensas de silicatos ionizados, com cargas negativas.

16 Formação de Dupla Camada Elétrica
Formação da dupla camada elétrica numa partícula de silicato em suspensão Camada primária com carga negativa Camada de contra-íons onde predominam íons positivos em solução e que permite assegurar a eletroneutralidade deste sistema

17 Estabilização de Suspensões Coloidais
Em volta de cada partícula existe uma dupla camada elétrica: camada primária de íons fixos à superfície das partículas em suspensão. camada de contra-íons em solução e que vão contrabalançar a carga elétrica da camada primária. Cargas elétricas iguais dificultam aproximação e união das partículas, que pode permanecer muito tempo sem precipitar.

18 1. Coagulação Resulta da ação de 4 fatores distintos.

19 Mecanismos de Desestabilização de Colóides
Compressão da camada difusa (dupla camada elétrica) diminuindo a espessura da camada de contra-íons. Adsorção e neutralização da carga elétrica da camada primária. Formação de pontes e adsorção entre partículas (polímeros). Varredura num precipitado volumoso de Al(OH)3 ou de Fe(OH) Fe III.

20 1. Coagulação Camada de Stern – elevada concentração de íons positivos próximos a superfície do colóide (força de atração prevalece em menor distância). Camada difusa - de menor concentração iônica

21 1. Coagulação Compressão da camada difusa
Redução dupla camada com melhor aproximação das partículas. Redução do potencial zeta.

22 a. Compressão da Dupla Camada
Ensaios em “jar test”: geram curvas (fig.) que permitem avaliar o comportamento do sistema: redução da turbidez com o aumento de concentração de eletrólito. Íons de maior carga são mais efetivos (regra de Shultze- Hardy). A adição do eletrólito reduz a espessura da camada de contra-íons diminuindo os potenciais repulsivos. Explicando a desestabilização dos colóides.

23 Concentrações elevadas de íons positivos acarretam acréscimo do número de íons na camada difusa, que, para se manter eletricamente neutra, necessariamente tem seu volume reduzido (diminuição da espessura), de modo tal que as forças de van der Waals sejam dominantes, eliminando a estabilização eletrostática.

24 Coagulação - mecanismos
b. Adsorção - neutralização Espécies com carga contrária à da superfície dos colóides causam sua desestabilização. Coagulante gera cátions que neutralizam a carga negativa do colóide, antes da formação visível do floco. A agitação é importante nesta fase.

25 Coagulação - mecanismos
c. Adsorção e formação de pontes Polieletrólitos - aniônicos, catiônicos, anfolíticos e não iônicos, de alto PM, com grupos carregados e capazes de atuar como coagulante (desestabilizam colóides).

26 Uso de Polímero - Coadjuvante
Reação 1 Adsorção inicial – dosagem ótima Uso de Polímero - Coadjuvante Reação 2 Formação do floco Reação 3 Adsorção secundária Mecanismo útil para a fase de floculação e as reações 1 e 2 dão uma descrição do mecanismo de atuação destes polímeros. Reação 4 Adsorção Excesso dosagem Reação 5 Ruptura do floco Floco Reação 6 Adsorção secundária Partícula reestabilizada Floco fragmentado

27 Consumo da alcalinidade natural da água
Tipos de coagulantes 1. Alumínio Al2(SO4)3 + 18H2O + 3Ca(OH)2 → 3CaSO H2O pH 6-8 13 Al H2O ↔ Al13O4(OH) H⁺ pH < 5,7 2Al(OH)↓ Consumo da alcalinidade natural da água O Al(OH)3 forma flocos e o CO2 é o responsável pelo aumento da acidez da água.

28 Caminhos para a coagulação por adsorção-neutralização de carga e por varredura utilizando sulfato de alumínio (Di Bernardo, 2005).

29 Fe2SO4 FeSO4 + 3Ca(HCO3)2 → 2Fe(OH)3↓ + 3CaSO4 + 6CO2
FeSO4 + 3Ca(OH2) → Fe(OH)3↓ + 3CaSO4 Cloreto férrico, FeCl3. 6H2O usado, primariamente, na coagulação de esgotos sanitários e industriais, e encontra aplicações limitados no tratamento de água. Disponível nas formas sólida e liquida, é altamente corrosivo.

30 3. Policloreto de Alumínio
Inorgânico catiônico pre-polimerizados a base de policloreto de alumínio. Carga = Aln(OH)m (3n-m)+

31 Auxiliares de Coagulação
Principais dificuldades com a coagulação: precipitados de baixa decantação, flocos frágeis, facilmente fragmentados sob forças hidráulicas, nos decantadores e filtros de areia. Melhoraram a coagulação promovendo o crescimento dos flocos e incrementando a velocidade de sedimentação destes. Materiais mais utilizados são: polímeros, sílica ativada, agentes adsorventes de peso e oxidantes.

32 Alcalinizantes O mais utilizado pelo seu baixo custo é a Cal Ca(OH)2 - cal virgem ou viva, cal hidratada ou extinta, cal dolomítica). Hidróxido de cálcio Ca(OH)2 e misturas deste com o MgO e o Mg(OH)2. Barrilha NaCO3.

33 2. Floculação Transporte de Partículas
Etapa que propicia condições para: - Contato e agregação de partículas previamente desestabilizadas por coagulação química. - Flocos de tamanho e massa específica que favoreçam sua remoção por sedimentação, flotação ou filtração direta.

34 Coagulação X Floculação:
Coagulação e Floculação são muitas vezes usadas em química como equivalentes da formação de agregados de partículas coloidais. Para conseguir a agregação de micelas, há que proceder de modo a diminuir ou mesmo suprimir as forças repulsivas. Em tratamentos de águas, o termo Coagulação aplica-se a desestabilização das partículas coloidais para formação do pequenos agregados , os coágulos.

35 Coagulação X Floculação:
Os coágulos formados ainda presentam dificuldades de separação da água, sendo necessário complementar com: A floculação: quando as partículas se unem formando agregados de maiores (flocos), os quais são mais fáceis de separar da fase líquida. “Jar test”: copos com agitador, onde a amostra de água é ensaiada avaliando os efeitos que pode ter a adição de determinado agente químico e em diferentes condições.

36 3. Sedimentação e Flotação
Sedimentação: Fenômeno físico no qual partículas, em suspensão, tem movimento descendente num líquido de menor massa específica, pela ação da gravidade. Flotação: pela ascensão partículas, em suspensão, e pela aderência de microbolhas de ar, tornando-as de menor massa específica que o meio.

37 4. Filtração Remoção de partículas suspensas e coloidais e de microrganismos da água que escoa através de um meio granular. Em geral processo final da ETA e principal agente da qualidade da água potável.

38 5. Adsorção em Carvão Ativado
Na forma de pó, tem grande poder de adsorção. É bastante empregada no tratamento da água com gosto e odor provocador por material orgânico. Em geral após a filtração.

39 6. Desinfecção e Oxidação
Em geral desinfetantes são oxidantes. Principais oxidantes: permanganato de K, cloro, dióxido de cloro, O3, H2O2 e UV. Com exceção do permanganato os demais são utilizados como desinfetantes.

40

41

42 Isenta de N Cl2 + H2O HClO + H+ + Cl- (Ác. Hipocloroso)
HClO ClO- + H (Hipoclorito) HClO- principal agente desinfetante HClO + ClO- = Cloro livre Em pH 7,5: [HClO] = [ClO-] Em pH > 7,5: diminui [HClO] (ác. hipocloroso) e aumenta [ClO-] , com prejuízo a eficácia da desinfecção. 42

43 Na presença de amônia HClO + NH4⁺ → NH2Cl + H2O + H⁺ (monocloraminas)
HClO + NH2Cl → NHCl2 + H2O (dicloraminas) HClO + NHCl → NCl3 + H2O (tricloraminas)

44 Predomínio: de monocloraminas em pH >ou= 7
Dicloraminas > poder bactericida que monocloraminas. Tricloraminas não tem efeito. N amoniacal consome o Cl na formação de cloraminas. Break point – quando toda a amônia disponível se combinou com o cloro para a formação de cloraminas. Teor residual mínimo de cloro livre.

45

46

47

48