Resultados dos ensaios com cloreto férrico

No diagrama de coagulação com cloreto férrico, é possível identificar diferentes regiões para as águas de estudo dos Tipos IA e IB, referentes aos diversos mecanismos

59 de coagulação. Os mecanismos atuantes na regiões A, B e C, conforme mostrado nas Figuras 17 e 18, são discutidos a seguir, com base nas eficiências de remoção obtidas nos ensaios e nos valores de dose e pH associados às regiões apresentadas em Johnson e Amirtharajah (1983) (Figura 9).

Pode-se observar, na Figura 17, que, para água Tipo IA, foi possível reduzir a concentração de arsênio de 50 µg/L, na água bruta, para valores por baixo de 10 µg/L na água decantada. A remoção de arsênio durante a coagulação se deu por dois mecanismos, adsorção e coprecipitação. Comparando com o diagrama de coagulação para o cloreto férrico elaborado por Johnson e Amirtharajah (Figura 9), pode-se perceber que, nas regiões onde houve maior remoção, a coagulação foi decorrente dos mecanismos de varredura, adsorção–neutralização de cargas e reestabilização.

Na região A, para valores de pH entre 4 e 5 e com doses de cloreto férrico de 5mg/L, encontra-se a zona de reestabilização de cargas. Essa zona surge devido ao excesso de Fe(OH)3 carregado positivamente que recobre a superfície do coloide e altera

sua carga líquida de negativa para positiva. Nesses valores de pH, encontram-se espécies de As (V) com carga negativa que foram adsorvidas nos hidróxidos carregados positivamente.

Na região B, na faixa de pH compreendida entre 5 e 6 com dose de FeCl3 de

5mg/L, a remoção do arsênio foi decorrente do mecanismo de adsorção-neutralização de cargas devido à presença de hidróxido de ferro carregado positivamente. O Fe(OH)3

adere ou forma complexos superficiais com os coloides (CEPIS, 2004), desestabilizando-os e permitindo a formação de flocos pequenos, coesos e com boa capacidade adsortiva, nos quais o arsenato se adsorve.

Entre pH 6 a 8 e para doses de 5 a 15 mg/L de cloreto férrico esta localizada a região C, na qual a remoção de arsênio ocorreu pelo mecanismo de coagulação de varredura. Nessa região houve formação do precipitado Fe(OH)3, que arrasta da

suspensão as partículas coloidais para formar flocos maiores, com maior peso – se comparados aos flocos formados na adsorção de cargas –, e maior facilidade de sedimentação nas unidades de decantação. O hidróxido de ferro formado coprecipita com o arsênio.

60 Figura 17 - Remoção de arsênio da água Tipo IA após sedimentação, em função do pH inicial e da dose de cloreto férrico (mg/L).

Na faixa de pH compreendida entre 4 e 5, para doses de FeCl3 maiores que 5

mg/L, foram observadas eficiências de remoção de arsênio muito baixas (valores entre

0,56 – 40 %). A partir da análise dos dados de ΔpH (diferença entre pH inicial da água bruta e pH final da água decantada) e dos gráficos de especiação do arsênio (Figuras 1 e 2), é possível obter uma indicação de que uma menor remoção de arsênio ocorreu devido à redução no valor do pH após a adição do coagulante. Nos valores de pH < 3, as espécies de As (V) encontram-se eletricamente neutras, o que dificulta a remoção. Adicionalmente, foi observada eficiência de remoção de turbidez negativa ou igual a zero (Apêndice C). Esses valores de eficiência indicam que, provavelmente, devido ao recobrimento dos coloides com o hidróxido de ferro (Fe(OH)3) carregado

positivamente, houve alteração da carga do coloide de negativa para positiva, mantendo, assim, o coloide com carga superficial estabilizada e não contribuindo para a formação de flocos.

Na faixa de pH compreendida entre 5 e 6, para doses de FeCl3 maiores do que 5

mg/L, também foram encontradas eficiências de remoção de arsênio baixas, as quais, igualmente, podem ser esclarecidas pela análise de ΔpH e dos gráficos de especiação do arsênio. Nos resultados apresentados no Apêndice C, pode ser observado que os valores

de ΔpH estão entre 1,3 e 2,7, o que pode indicar que o pH da água bruta pode ter

diminuído até o valor de 3,2 depois da adição do cloreto férrico (como no caso de pH inicial 6 e dose de 30 mg/L), valor no qual as espécies de arsenato encontram-se

61 eletricamente neutras. Analogamente, podem ser explicadas as baixas eficiências de remoção de arsênio para doses maiores que 15 mg/L e pH entre 7 e 8. Para esse pares de valores de pH e dose foram obtidos valores de ΔpH entre 1,8 – 4,1. Entre maior foi o valor da dose de cloreto férrico menor foi a eficiência de remoção de arsênio alcançada. De forma geral, verifica-se aumento da turbidez remanescente em valores de pH menores do que 7 e para todas as doses de FeCl3, com eficiência de remoção negativa

na maioria dos dados (Apêndice C). Nessa região é possível que esteja ocorrendo a reestabilização da carga dos coloides, não contribuindo, portanto, para a formação de flocos.

Analisando os resultados de remoção de arsênio para o cloreto férrico na água de estudo Tipo IB (Figura 18), nota-se que, assim como aconteceu com o PAC, alcançou- se eficiências de remoção elevadas (> 80 %), mas que não foram suficientes para atingir a concentração máxima de 10 µg/L de arsênio na água decantada, em nenhum par de valores de pH e dose. As regiões com elevada eficiência de remoção são aquelas na quais predominaram os mecanismos de varredura e adsorção–neutralização de cargas. Assim como nos resultados para o cloreto férrico com a água de estudo Tipo IA, os mecanismos de remoção de arsênio foram a adsorção e a coprecipitação.

Analogamente aos resultados para cloreto férrico com água de estudo Tipo IA, entre maior foi a dose utilizada maior foi o valor do ΔpH, indicando redução acentuada no pH da água, além da presença de espécies de As (V) eletricamente neutras em maior quantidade, tornando mais difícil sua remoção. A adição de coagulante em excesso pode consumir toda a alcalinidade disponível, fazendo diminuir o pH, que pode se deslocar para fora do intervalo ótimo para um tratamento efetivo. Além disso, a eficiência de remoção de turbidez foi baixa (Apêndice C), o que pode ser explicado de forma semelhante ao observado nos resultados da água Tipo IA.

62 Figura 18 Remoção de arsênio da água Tipo IB após sedimentação, em função do pH inicial e da dose de cloreto férrico (mg/L).

5.2.1.4 Resultados dos ensaios com a combinação de sulfato de alumínio e cloreto