Considerações gerais do processo MLS

A separação eficiente de metais presentes em pequenas concentrações e a baixa solubilidade dos componentes da membrana orgânica em efluentes aquosos tornam a técnica MLS ideal para o tratamento de efluentes industriais. O sucesso de tal técnica depende do estabelecimento prévio de condições ótimas de operação, ou seja, de diversos fatores relativos tanto à composição das fases quanto à escolha dos equipamentos empregados no processo.

A baixa solubilidade dos componentes orgânicos no efluente é uma condição essencial para o emprego das MLS, evitando contaminação adicional. O uso de diluentes com cadeias alifáticas longas e de surfatantes com elevada massa molecular contribuem para uma baixa miscibilidade da membrana.

O tipo e concentração do extratante na fase membrana são fatores muito importantes para o processo, pois, na maior parte dos casos, a permeação ocorre por meio da formação de um complexo entre o soluto e esse transportador. Tal complexo deve apresentar boa capacidade de solubilização e não-afinidade com outros compostos da fase externa, para evitar contaminação (KONZEN, 2000).

Na escolha do extratante, deve-se considerar sua estabilidade química frente à variação de temperatura e substâncias aquosas, além das cinéticas de extração e reextração do(s) metal(is) em questão. A concentração do reagente responsável pela reextração do soluto na fase interna é outro fator importante na extração, bem como o pH referente à fase de alimentação (KONZEN, 2000).

Muitos surfatantes testados em estudo com a técnica MLS são capazes de estabilizar a membrana, mas poucos atendem aos requisitos de não afetar a transferência de massa, serem estáveis quimicamente e não contribuírem para o transporte de água. O surfatante tem papel crucial na emulsificação, e é importante que seja selecionado segundo propriedades apropriadas para estabilização do sistema, redução de quebra dos glóbulos e aumento na seletividade do soluto, sem inviabilizar a desemulsificação. Ele deve diminuir a tensão interfacial entre a fase membrana e a fase interna para estabilizar a emulsão, mas não deve afetar a tensão interfacial entre o

glóbulo de emulsão e o efluente. Tensões interfaciais muito baixas entre os glóbulos e o efluente podem ser evitadas aumentando-se a concentração de surfatante na fase membrana, o que produz gotículas menores de fase interna, às quais o surfatante fica aderido (DRAXLER & MARR, 1990). No entanto, deve-se ressaltar que, para um determinado sistema, existe sempre uma concentração ótima de surfatante, que favorece a estabilidade da emulsão sem prejudicar a permeação do soluto pelo aumento de viscosidade da membrana (SALUM, 1998).

A viscosidade da membrana afeta a eficiência da técnica por MLS, pois está diretamente relacionada à espessura dessa fase. Quanto maior a viscosidade, mais dificultado é o transporte de massa, porque a camada torna-se espessa; em contrapartida, membranas muito finas estão sujeitas a rompimento da interface. Tal propriedade está diretamente ligada à escolha da temperatura ideal de operação.

De acordo com SALUM (1998), há alguns fatores que determinam a estabilidade das emulsões:

 O filme interfacial deve ser resistente e elástico;

 A existência de uma barreira elétrica ou estérica entre as gotículas evita a coalescência das mesmas;

 A viscosidade da fase contínua deve ser alta, para diminuir os choques entre as gotículas, e reduzir a coalescência;

 O volume da fase dispersa deve ser menor que o da fase contínua, para evitar a inversão de fases;

 Emulsões com distribuição de tamanho uniforme de gotículas são mais estáveis, devido a efeitos interfaciais (gotículas de tamanhos iguais não possuem tendência à coalescência acentuada durante a etapa de permeação);

 A temperatura deve ser controlada, pois ela altera as propriedades físico-químicas dos componentes da emulsão, podendo causar a inversão de fases ou até mesmo a quebra da emulsão.

Com relação aos equipamentos, as colunas de extração em contracorrente são os contatores mais adequados para a aplicação industrial da técnica MLS. Nessas colunas, a interface glóbulos de

emulsão-efluente é continuamente renovada, favorecendo a transferência de massa e levando as concentrações dos metais nos efluentes para níveis mínimos. Porém, questões complexas relativas ao dimensionamento do equipamento trazem complicações ao processo e devem ser tratadas com cautela.

Outro equipamento que merece atenção no processo MLS é o desemulsificador. Como a técnica MLS requer faixa estreita de distribuição de tamanho de gotas de emulsão porque glóbulos muito grandes tendem à quebra e glóbulos muito pequenos dificultam a desemulsificação, dispositivos mais avançados para essa etapa são necessários para tornarem possível o uso de emulsões mais estáveis com glóbulos menores.

O método aplicável para a desemulsificação em MLS é a coalescência eletrostática, mas há vários parâmetros que podem ser otimizados para cada tipo de emulsão. Por exemplo, freqüências mais altas do campo elétrico alternado, na faixa de 3 a 30 kHz, aumentam a desemulsificação consideravelmente, mesmo a baixas voltagens (1kV), e diminuem a formação de emulsão esponjosa. A onda eletromagnética geradora de campo elétrico mais utilizada para esse fim é a de forma retangular, e os eletrodos devem estar isolados por vidro ou outro isolante para que não haja curto-circuito. O tipo do capacitor utilizado para gerar o campo (cilíndrico, placas paralelas, etc) tem pouca importância e é definido de acordo com os custos (DRAXLER & MARR, 1990).

As variáveis, velocidade de agitação e tempo de permeação devem ser estabelecidas por critérios que incluam uma alta porcentagem de extração, baixa quebra de glóbulos de emulsão e pequeno transporte de água. O aumento da velocidade de agitação durante a permeação acelera a transferência de massa da fase externa para a fase membrana, devido ao maior contato entre o soluto e o transportador, provocado pelo aumento da área superficial disponível e pela redução do filme interfacial. Contudo, o transporte de água também é favorecido e rotações elevadas podem levar à quebra dos glóbulos (SALUM, 1998).