Adsorção e Neutralização de Carga

De acordo com Faust e Aly (1998), pesquisadores têm compilado recentemente

considerável quantidade de informação de vários sistemas coagulante-colóide, indicando que

outras interações, além das eletrostáticas são responsáveis pela desestabilização. Por exemplo,

uma dosagem de 6 x 10

^-5

mol/L do dodecilamônio (C

12

H

25

NH

3⁺

) é suficiente para coagular certa

concentração de sol de iodeto de prata, enquanto a quantidade necessária do íon sódio para

coagular igual quantidade do íon negativo é de 10

^-1

mol/L,o que, para estes autores, sugere um

mecanismo de coagulação em adição à interação eletrostática, pois, conforme a tabela anterior,

ambos os coagulantes teriam igual poder relativo, já que a valência de ambos é a unidade.

Os coagulantes inorgânicos usados na neutralização (tais como o sulfato de alumínio) e os

polímeros catiônicos, operam freqüentemente com a neutralização da carga, que é uma maneira

prática de abaixar a barreira da energia (DLVO) e dar forma aos flocos estáveis.

De acordo com Di Bernardo (2005), a desestabilização das partículas coloidais consiste em

interações coagulante-colóide, coagulante-solvente e colóide-solvente e, no caso de espécies

hidrolisadas de Al e Fe ou de polímeros sintéticos catiônicos, é comum ocorrer a interação

específica entre coagulante-colóide, sendo dominante o fenômeno de adsorção. Neste tipo de

desestabilização, as partículas presentes na água bruta adsorvem, em suas superfícies, produtos de

hidrólise do alumínio ou ferro que neutralizam os ânions da superfície dos colóides.

A desestabilização por adsorção ocorre em tempo muito reduzido, portanto, os íons

hidrolisados de alumínio devem estar disponíveis. A mistura rápida deverá ser feita com muita

energia e durante tempo curto. Os produtos da hidrólise do alumínio que podem ser adsorvidos

ficam na água apenas durante alguns segundos (0,0001 a 1s). Esse tipo de coagulação é

recomendado para uma das tecnologias de tratamento com filtração direta. Para Gregory (2001), a

desestabilização da partícula coloidal carregada negativamente ocorre devido à adsorção

específica de espécies catiônicas da solução. Sendo assim, os produtos da hidrólise dos sais de Al

e Fe, que são catiônicos, podem coagular através da neutralização da carga dos colóides.

A neutralização da carga envolve a adsorção de um coagulante positivamente carregado na

superfície do colóide com carga negativa, que, resulta em carga líquida próxima a zero. A

neutralização é a chave da otimização do tratamento, precedendo a filtração direta em meio

granular. Porém somente a neutralização da carga não produzirá os macro-flocos, necessários na

operação de sedimentação ou flotação, sendo oportuna a coagulação com dosagem maior do

coagulante no mecanismo da varredura ou ainda a aplicação de auxiliar de floculação.

Micro-flocos são formados na coagulação por adsorção dos produtos de hidrolise do

coagulante metálico na superfície da partícula coloidal, com conseqüente neutralização, mas não

são agregados rapidamente como flocos visíveis. A adsorção de cátions na superfície negativa

pode ocorrer por ação eletrostática ou por alguma ação complexa na superfície. Os coagulantes

hidrolisados são eficazes para um amplo espectro de partículas, inclusive bactérias e argilas. É

comum ter partículas coloidais desestabilizadas com pequena quantidade do coagulante

hidrolisado em que a ótima dosagem corresponde à quantidade necessária para a neutralização da

carga da partícula (determinada através da mobilidade eletroforética).

coagulante. Para baixa concentração de partículas, será necessária baixa dosagem. Sob estas

condições, a eficiência da coagulação será elevada na tecnologia da filtração direta e reduzida na

tecnologia de tratamento da água do tipo completo ou convencional, pois a velocidade de

sedimentação destas partículas é baixa. A técnica da filtração direta foi muito divulgada no Brasil

por Di Bernardo, sendo propriamente usada após o diagrama de Amirtharajah e Mills desde 1982.

Grande quantidade do coagulante pode carregar positivamente as partículas, provocando à

re-estabilização das partículas coloidais como colóides positivos. O resultado é um sistema mal

coagulado, devido ao excesso do coagulante metálico ou orgânico.

A Figura 3.3 apresenta a coagulação no mecanismo de adsorção e neutralização, onde

inicialmente o produto da hidrolise do coagulante (Al

⁺³

) é adsorvido na superfície das partículas

coloidais e na seqüência neutraliza a carga dos colóides negativos.

Substâncias

Solúveis

Partículas

Suspensas

Neutralização de

Cargas

Hidróxido de

Poli-Alumínio

3+

+ ^{+ +}

+

+

Al²

Floculação

Polímero Não-iônico

ou Aniônico

Partículas

Finas

Figura 3.3.Coagulação de partículas coloidais por neutralização de cargas (Kemira,2003)

De acordo com Gregory (2001), apesar de as partículas coloidais poderem ser efetivamente

desestabilizadas por neutralização da carga, há duas desvantagens na tecnologia para o tratamento

de água com sedimentação ou flotação:

• Controle completo e eficiente da dosagem do coagulante para uma ótima

desestabilização;

• A taxa de colisão das partículas. A taxa de coagulação depende do quadrado da

concentração de partículas, que poderá ser muito baixa para suspensões diluídas.

Ambos os problemas podem ser contornados, se for usada alta dosagem de coagulante,

adotando-se a coagulação por varredura, desde que considerável quantidade de precipitado de

hidróxido amorfo seja formada. Porém, para o uso adequado do mecanismo de coagulação por

neutralização e adsorção de cargas, deve-se adotar a tecnologia de tratamento por filtração direta,

onde não é necessário desenvolver flocos apropriados à sedimentação ou flotação, mas adequados

à adsorção nos grãos do material filtrante.

No documento USO DE POLÍMERO NATURAL DO QUIABO COMO AUXILIAR DE FLOCULAÇÃO E FILTRAÇÃO EM TRATAMENTO DE ÁGUA (páginas 52-55)