Fatores que afetam o processo de eletrocoagulação

Os sistemas de tratamento são controlados objetivando a eficiência de remoção dos poluentes e os custos operacionais. São realizados testes iniciais em escala de laboratório, nos quais o processo é testado e avaliado quanto à aplicação ao tratamento de efluentes específicos. Nestes testes são considerados parâmetros tais como: materiais dos eletrodos;

distância entre os eletrodos; diferença de potencial aplicado, densidade de corrente; pH do meio; temperatura e tempo de residência.

a) Densidade da corrente elétrica.

A corrente utilizada no sistema de eletroflotação determina a quantidade de íons de

equivalente é de 335.6 mg A^-1h^-1. Para o ferro o valor é de 1041 mg A^-1h^-1. Uma grande corrente elétrica aplicada significa uma pequena unidade de eletrocoagulação. Contudo, quando uma corrente elétrica muito grande é utilizada, há uma grande chance de haver desperdício de energia aquecendo demasiadamente a água. Para o sistema de eletrocoagulação operar por um longo período de tempo, sem que haja manutenção, é sugerido que sua corrente de densidade seja de 20-25A/m², a menos que hajam medidas para limpezas periódicas na superfície dos eletrodos. A seleção das correntes de densidade deve ser realizada com base em outros parâmetros operacionais, tais como pH, temperatura, bem como a taxa do fluxo para garantir uma alta eficiência da corrente (CHEN, 2004).

b) Presença de NaCl

Geralmente o sal de cozinha é empregado para melhorar a condutividade da água ou do efluente a ser tratado. Segundo Chen (2004), além de sua contribuição iônica no carregamento da carga elétrica, íons de cloro podem reduzir significativamente o efeito adverso de outros íons tais como HCO3-, SO4²^-. A existência de íons carbonato ou sulfato levaria a precipitação de íons Ca²⁺e Mg²⁺ formando uma camada de isolamento na superfície dos eletrodos. Esta camada de isolamento aumentaria acentuadamente o potencial entre eletrodos e resultaria em um significativo decréscimo na eficiência da corrente. Portanto, é recomendado que entre os ânions presentes deve haver 20% de Cl^- para garantir uma operação normal da eletrocoagulação no tratamento da água. A adição de NaCl também levaria a um decréscimo no consumo de energia devido ao aumento na condutividade. Além disso, o cloro gerado eletroquimicamente mostrou-se eficiente nas desinfecções da água.

c) pH

Uma das maiores vantagens da EF é a sua capacidade de neutralizar o pH do efluente, caso ele esteja acima ou abaixo de 7 (CRESPILHO e REZENDE, 2004).

O pH do efluente após o tratamento pelo processo de eletroflotação aumenta em um efluente ácido e diminui em um efluente alcalino. O aumento do pH em condições ácidas é atribuído a redução de hidrogênio no cátodo. Outras reações que participam do equilíbrio deste processo são formação de Al(OH)3 próximo ao ânodo, do oxigênio, a liberação de CO2 ( através do borbulhamento do hidrogênio) e a formação de outros hidróxidos insolúveis(CRESPILHO & REZENDE, 2004).

O desempenho do tratamento depende da natureza do poluente com a melhor remoção de poluentes sendo encontrada com pH próximo a 7. O consumo de energia é, contudo, maior em pH neutro devido a variação da condutividade. Quando a condutividade é alta, o efeito do pH não é significativo.

d)Temperatura

Embora a eletrocoagulação seja uma técnica com mais de 100 anos, até o presente momento há poucos estudos sobre o efeito que a temperatura exerce sobre o processo.

Visando o tratamento de água, alguns estudos realizados na antiga União Soviética mostraram que a eficiência da corrente de Al aumenta inicialmente com temperatura até cerca de 60ºC, onde foi verificada a máxima eficiência de corrente. Valores acima dessa temperatura resultam em um decréscimo na eficiência de corrente (CHEN, 2004). Segundo Chen (2004) altas temperaturas resultam em uma alta condutividade e, portanto um menor consumo de energia.

e) Potência do reator

Ao aplicar uma diferença de potencial (ddp) entre dois eletrodos imersos em uma solução eletrolítica, reações eletroquímicas de oxidação e redução começam a ocorrer no ânodo e no cátodo, respectivamente. Tais reações podem ser governadas por fenômenos associados à eletrólise, que, por sua vez, dependem da ddp aplicada. Por meio das leis estabelecidas por Faraday, o consumo de elétrons é associado à quantidade total de substâncias reagentes. Tal fato, na eletrocoagulação, está diretamente relacionado ao desgaste do eletrodo (corrosão) no processo de geração do agente coagulante. Isso significa que a geração de alumínio e ou ferro em solução está intimamente relacionada à carga, que, por sua vez, pode ser controlada pela corrente obtida. Assim, a corrente medida por um multímetro em um processo de eletrocoagulação é, a princípio, proporcional a quantidade de alumínio e/ou ferro carregado gerado em solução (CRESPILHO e REZENDE, 2004).

f) Distância entre eletrodos

Quanto maior à distância entre os eletrodos, maior deverá ser a ddp aplicada, pois a

características do efluente, a distância entre os eletrodos pode variar para melhor eficiência do processo. Por exemplo, distâncias maiores poderão ser impostas quando a condutividade do efluente for relativamente elevada; caso contrário, a distância deverá ser a menor possível para que não ocorra aumento exagerado da potência(CRESPILHO e REZENDE, 2004).

g) Passivação e polarização dos eletrodos

Quando a superfície do eletrodo do metal está em contato com o ar, ocorre sobre sua superfície a formação de um filme muito fino de óxido que faz com que o eletrodo não sofra corrosão facilmente. Essa camada de óxido pode ser chamada de filme passivo. Durante a eletrólise, na região próxima ao catodo há excesso de OH^-, fazendo com que a superfície seja atacada por esses ânions e promovendo a formação de um filme passivo. Uma vez formado o filme passivo, o processo de eletroflotação pode estar comprometido pela perda de eficiência em decorrência do aumento da resistividade do eletrodo (MOLLAH, 2001).

h) Inversão de polaridade

Com inversão de polaridade, o eletrodo, que se comporta como catodo por determinado tempo, passa a se comportar como anodo após a inversão de polaridade. Tal inversão diminui a passivação, aumentando a vida útil do eletrodo em até duas vezes e, ao mesmo tempo diminuindo a resistividade do sistema (MOLLAH, 2001). Diante disto, a intensidade da corrente elétrica no reator não decai rapidamente e o eletrodo passa a liberar mais íons alumínio e/ou ferro na solução e a formar maior quantidade de grupos hidroxila, aumentando o pH e a eficiência de remoção dos poluentes.