Artigos Técnicos

Floculação: Poliacrilamidas aceleram remoção de sólidos suspensos dos efluentes tratados

Petroleo e Energia
28 de janeiro de 2016
    -(reset)+

    ? = ?0exp[-?x], para superfícies planas (1a)

    ? = ?0(R/r) exp[-?(r-R)], para superfícies esféricas (1b)

    Onde ?0 é o potencial da superfície, x é a distância a partir da superfície plana carregada, r é a distância de qualquer ponto até o centro da partícula carregada, R é o raio da partícula carregada, a partir da superfície plana carregada e ? é o parâmetro de Debye-Hückel.

    O parâmetro de Debye-Hückel (?) é inversamente proporcional à constante dielétrica do meio (e) e à temperatura (T), e diretamente proporcional à força iônica do meio, expressa pela concentração de eletrólitos:

    ?² = [e²/(ekBT)]Szi²ni (2)

    onde e é a carga de elétron, kB é a constante de Boltzmann, zi e ni correspondem à carga e número de íons presentes no meio, respectivamente. A unidade de ? é m-1. ?-1e é comumente denominado de espessura da camada difusa.

    A variação de entropia do sistema também deve ser considerada quando polieletrólitos são adicionados ao meio aquoso contendo partículas carregadas. Polieletrólitos, relativamente maiores comparados aos sais, quando migram de sua forma livre em solução para serem adsorvidos na superfície da partícula, causam a dessorção de eletrólitos pequenos originalmente adsorvidos sobre as partículas. Consequentemente há um ganho entrópico para o sistema, pois a entropia combinatória de solvatação de eletrólitos pequenos é muito maior do que a entropia combinatorial de polieletrólitos.

    A agregação e dispersão são condições que definem a estabilidade coloidal. Tais condições são resultantes, principalmente, do balanço de dois tipos de interações: as forças atrativas de van der Waals e as forças repulsivas provenientes da dupla camada elétrica (Daltin, 2011) (Shaw, 1992).

    As forças de van der Waals são sempre atrativas, independentemente do tipo de solvente (fase dispersante) em que se encontram. Estas forças são dependentes da natureza das partículas coloidais (fase dispersa) e da distância entre elas. A soma das energias das forças atrativas de van der Waals (EW) e das forças repulsivas eletrostáticas (EE), resulta na energia total de interação (ET) em função da distância de separação (H) entre as partículas. Quando somente estas duas energias são consideradas para a determinação do grau de estabilidade das emulsões, temos a chamada teoria DLVO, referenciando Derjaguin-Landau e Verwey-Overbeek, duas duplas de cientistas russos e holandeses que nos anos 1940 desenvolveram esta teoria independentemente. A Figura 2 esquematiza a variação de energia de interação quando duas partículas se aproximam, de acordo com a teoria DLVO (Daltin, 2011) (Shaw, 1992).

    Figura 2 – Balanço energético referente à teoria DLVO. Acompanhando-se ET, podem-se visualizar dois mínimos de energia, o primário (ou de coagulação) e o secundário (ou de floculação) (Daltin, 2011).

    Petróleo & Energia, Floculação: Poliacrilamidas aceleram remoção de sólidos suspensos dos efluentes tratados

    Quando duas partículas se aproximam, a soma das energias é dada pela curva ET através da redução da distância como mostrado na Figura 2. Esta aproximação pode ocorrer de duas formas:

    Aproximação lenta (baixa força de colisão): ao passar pelo primeiro ponto mínimo de energia (mínimo secundário), as partículas se tocam, mas uma camada de líquido (de espessura H1) impede que a aproximação continue; neste caso o fenômeno envolvido é a floculação (Daltin, 2011) (Shaw, 1992). Qualquer perturbação (agitação, vibração etc) facilmente causa a redispersão do sistema coloidal.

    Aproximação rápida (alta força de colisão): com o aumento da força de colisão a redução da distância se estende à H3 (ou máximo de energia), que é a pequena região para garantir um filme do meio dispersante para manter as partículas distantes entre si, ou em outras palavras, ponto de estabilidade máxima do sistema; caso a força de colisão seja alta o suficiente para ultrapassar H3, a distância de estabilização passa a ser H2 (mínimo primário), desestabilizando o sistema, ocorrendo o fenômeno de coagulação (Daltin, 2011) (Shaw, 1992).

    Portanto, as energias envolvidas na floculação e coagulação diferem entre si. O processo de floculação ocorre em situações em que o balanço entre os potenciais atrativo e repulsivo é ligeiramente negativo e o processo de coagulação ocorre quando o potencial é atrativo é bem maior que o repulsivo.



    Recomendamos também:








    0 Comentários


    Seja o primeiro a comentar!


    Deixe uma resposta

    O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *