ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Preparação de floculante inorgânico para utilização em tratamento de água
AUTORES: Pereira, M.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS)
RESUMO: Zeólita natural foi modificada com alumínio para utilização como floculante em
tratamento de água. Primeiramente a zeólita foi modificada com sais de sódio e
amônia, obtendo-se uma zeólita quase homoiônica com maior capacidade de troca
iônica e posteriormente a sua modificação com sais de alumínio. Análises de
absorção atômica foram empregadas para verificação do ponto máximo de adsorção
dos íons à estrutura zeolítica. As amostras foram caracterizadas por
fluorescência de raios X, difração de raios X, microscopia eletrônica de
varredura e área superficial BET. Análises de Potencial Zeta e Ponto Isoelétrico foram efetuados para verificar a carga superficial. A zeólita modificada com alumínio foi empregada como floculante em ensaios de jar test, obtendo resultados satisfatórios.
PALAVRAS CHAVES: Zeólita natural; Floculante; Tratamento de água
INTRODUÇÃO: A busca por novos métodos e materiais que possibilitem a melhoria dos sistemas
de tratamento de água se faz cada vez mais necessário, tendo em vista o
crescente aumento populacional e industrial, o que provoca um consumo de água
cada vez maior. As eficiências dos coagulantes e dos floculantes empregados em
tratamento de água são testados por meio de ensaios de jar test, onde as etapas
que ocorrem no tratamento da água são simuladas e características como pH,
alcalinidade, turbidez, cor e dosagem dos produtos químicos são estudados para
posteriormente serem empregados em escala real. Zeólitas são aluminossilicatos
compostos de uma rede tridimensional de SiO4 e AlO4 ligados entre si por átomos
de oxigênio. Cada átomo de oxigênio é comum a dois tetraedros vizinhos,
originando uma estrutura microporosa, onde os canais comumente são ocupados por
moléculas de água ou cátions metálicos, que são, em geral, trocáveis.
Devido à sua origem, as zeólitas podem ser divididas em sintéticas e naturais,
utilizadas em processos de adsorção, catálise e troca iônica, sendo de
fundamental importância para cada aplicação as dimensões dos canais.
Tendo em vista estas propriedades e a busca por novos materiais com
potencialidade na utilização em processos de tratamento de água, estudou-se a
adsorção de alumínio à superfície da zeólita natural do tipo clinoptilolita com
a finalidade de se obter um material com carga superficial positiva quando em
meio aquoso em pH próximo de 7, o qual pode provocar a neutralização das cargas
dos coloides presentes na água, promovendo a aglomeração destes.
MATERIAL E MÉTODOS: Uma zeólita natural do tipo clinoptilolita foi modificada primeiramente com íons sódio e amônio para obtenção de uma zeólita quase homoiônica, com maior capacidade de troca iônica. Posteriormente, íons alumínio foram empregados na modificação para obtenção de um material com carga superficial negativa. Análises de absorção atômica foram empregadas para verificação do ponto máximo de incorporação do alumínio às zeólitas modificadas. A caracterização do material ocorreu empregando as seguintes técnicas: microscopia eletrônica de varredura, para verificação da morfologia do material; difração de raio X, para estudo da composição mineralógica; fluorescência de raio X, para verificação da composição química; área superficial BET, para análise de tamanho dos poros e da área superficial. Medidas eletroforéticas de potencial zeta e ponto isoelétrico foram empregadas para estudo da carga superficial dos materiais modificados. Após as modificações e caracterizações, a zeólita modificada com alumínio foi testada como floculante em ensaios de jar test, sendo utilizado como coagulante o sulfato de alumínio.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: No estudo de adsorção de alumínio às zeólitas modificadas ZNa e ZNH4, à temperatura ambiente, verificou-se uma completa adsorção do alumínio às estruturas zeolíticas adsorventes na faixa de concentração estudada (5 a 600 mg/L). Conforme será discutido nos resultados de área superficial BET e composição química, o alumínio adsorve-se especificamente às estruturas zeolíticas, promovendo a formação de multicamadas em torno da estrutura. Dessa forma, todo alumínio presente em solução tende a se adsorver ao mineral zeolítico. Após as análises de adsorção, a modificação da zeólita natural com alumínio para efeito de produção do floculante ocorreu utilizando a forma homoiônica com sódio e sulfato de alumínio. A microscopia eletrônica de varredura, observa-se que o material não possui uma forma definida, pois a amostra contém diversos outros constituintes, como o quartzo, zeólita natural modernita, entre outros constituintes. Os resultados de difração de raio X, verificou-se a presença de outros constituintes, com quartzo, zeólita natural modernita, entre outros. Os resultados obtidos por fluorescência de raio X mostrou uma maior quantidade de silício em relação ao alumínio, características de zeólitas naturais, contribuindo com os resultados de área superficial, em que se observa poros e área superficiais pequenos, característica de zeólitas naturais. As medidas eletroforéticas demonstraram que a zeólita natural possui carga superficial negativa e que a modificação com alumínio provocou a inversão da carga. Os ensaios de jar test demonstrou a eficiência da zeólita modificada com alumínio, observando diminuição da concentração de sulfato de alumínio e menor turbidez final com relação a utilização somente do coagulante sulfato de alumínio.
Ponto isoelétrico
Ponto isoelétrico da zeólita natural (ZNatural) e da forma modificada com alumínio (ZAl).
Ensaios de jar test
Ensaios de jar test utilizando como floculante a forma zeolítica modificada com alumínio (ZAl).
CONCLUSÕES: Empregando-se a zeólita modificada com íons Al3+ (ZAl), verificou-se uma maior diminuição da turbidez e da concentração de sulfato de alumínio normalmente utilizada para a mesma faixa de turbidez inicial. Com a utilização da amostra ZAl como floculante em ensaios com pH entre 7 e 9, a turbidez final esteve próximo de 1,5 UT, enquanto que com a utilização somente do sulfato de alumínio a turbidez final ficou em torno de 2,5 UT. O material preparado ZAl mostrou potencial aplicação como floculante em tratamento de água, facilitando a etapa de filtração posterior.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ALKAN, M.; DEMIRBAS, Ö.; DOGAN, M. Electrokinetic properties of kaolinite in mono- and multivalent electrolyte solutions. Microporous and Mesoporous Materials, v. 83, p. 51-59, 2005.
ERSOY, B.; ÇELIK, M. S. Electrokinetic properties of clinoptilolita with mono- and multivalent electrolytes. Turquia, Microporous and Mesoporous Materials 55 (2002) 305–312, 2002.
GUISNET, Michel. ZEÓLITAS Um Nanomundo ao Serviço da Catálise. 1. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 17 p. 2004.
RAMÓN, B. E. V. Identificación y caracterización de La zeolita natural tipo clinoptilolita. 1998. 98f.. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Facultad de Ciencias Físicas-Matemáticas, Universidad Autónoma de Nuevo León, 1998.
