Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: ESTUDO DO PRÉ-TRATAMENTO COM BASES FORTES PARA REMOÇÃO DA SÍLICA DISSOLVIDA EM SISTEMAS DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS VIA OSMOSE INVERSA
AUTORES: Barbosa, T. (UFCG) ; França, M. (UEPB) ; França, K. (UFCG) ; Pereira, D. (UFCG) ; Alves, R. (UFCG)
RESUMO: A sílica presente nas águas in natura representa um dos maiores problemas de
incrustações nas superfícies das membranas, durante o processo de dessalinização
via osmose inversa. É necessário um pré-tratamento eficaz uma vez que a
incrustações de sílica limita a recuperação do sistema de dessalinização,
compromete a vida útil das membranas e é praticamente impossível de ser removida
na superfície. Atualmente, não há registros na literatura de anti-incrustantes
para a sílica que sejam realmente eficientes, devido à natureza mutável da sílica
quando em solução. Visando contribuir na prevenção desse tipo de scaling, vem
sendo estudado um pré-tratamento químico com bases fortes aplicado na remoção de
sílica em soluções sintéticas.
PALAVRAS CHAVES: Sílica; Dessalinização via OI; Incrustações
INTRODUÇÃO: A água é considerada um recurso ambiental e um bem econômico de ordem finita,
uma vez que é considerada essencial para a conservação da vida e do meio
ambiente, além de ser indispensável para o desenvolvimento e manutenção da
atividade econômica (FERREIRA & CUNHA, 2005). O processo de dessalinização de
águas via osmose inversa vem se consolidando,nos últimos anos principalmente no
semiárido brasileiro, como uma das alternativas de oferta de água de excelente
qualidade físico-química e bacteriológica, em aplicações de pequena, média e
grande escala (WOLF et al.,2005).As águas subterrâneas do semiárido brasileiro
apresentam alguns constituintes nocivos para as membranas de osmose inversa,
necessitando de pré-tratamentos eficazes que retardam as incrustações na
superfície da membrana. O problema se agrava consideravelmente quando a água de
alimentação do sistema de dessalinização contém sílica em teores suficientes
para acarretar a formação de scaling. Segundo SHEIKHOLESLAMI (2001), a presença
das incrustações de sílica limita a recuperação do sistema de dessalinização,
diminuindo a taxa de produção de água dessalinizada, compromete a vida útil das
membranas e é praticamente impossível de ser removida ou limpa. O presente
trabalho tem como objetivo estudar o pré-tratamento químico com a injeção de
bases fortes para diminuir o teor de sílica presente em águas salobras para fins
de processos de dessalinização via osmose inversa.
MATERIAL E MÉTODOS: As pesquisas foram realizadas no âmbito do Laboratório de Referência em
Dessalinização – LABDES, na Universidade Federal de Campina Grande. As bateladas
ocorreram à temperatura ambiente, utilizando-se 5L de água sintética preparada
com os seguintes reagentes: metassilicato de sódio nonohidratado (Na2SiO3•9H2O);
cloreto de cálcio anidro (CaCl2) e sulfato de magnésio heptahidratado
(MgSO4•7H2O). Os experimentos realizados o volume total da solução foi dividido
em alíquotas de 500 mL, sendo que a primeira alíquota foi reservada para
determinações das concentrações iniciais de sílica, cálcio, magnésio e pH. No
experimento 1 foi adicionado diferentes volumes de NaOH a 1,25 M para que cada
incremento de 0,5 mL representasse 50 mg/L de NaOH. Já no experimento 2 preparo-
se uma solução de Ca(OH)2 a 0,08M, e variando os volumes adicionados para obter
incrementos de 100 mg/L. Os experimentos 1 e 2 utilizou-se uma concentração
inicial de 60,0 mg/L de SiO2, dureza total de 300,0 mg/L de CaCO3, razão entre
as concentrações de magnésio e cálcio fixada em dois ([Mg2+]/[Ca2+]=2), fixou-se
a velocidade de agitação vigorosa em 300 rpm durante 10 min. Em seguida foi
realizado uma agitação lenta por 15 minutos a 40 rpm. O tempo de decantação para
formação do precipitado foi de 2 horas em todos os ensaios, passado o tempo
decantação filtrar o sobrenadante e realizar as análises físico-químicas de
sílica, cálcio, magnésio e pH na solução filtrada. Para os dois experimentos
estudou-se a influência das bases fortes como pré-tratamento químico na remoção
da sílica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O estudo realizado baseia-se na avaliação do percentual de redução da sílica em
função do aumento da concentração dos agentes precipitantes o hidróxido de sódio
e o hidróxido de cálcio introduzido no meio, além das reduções de concentrações
do magnésio e do cálcio e a variação do pH. Podemos observa na figura 1 o
crescimento do percentual de remoção da sílica em função do aumento da
concentração de hidróxido de sódio no meio, e demonstra em função da
concentração de sílica presente na solução, há uma concentração ideal da base a
ser introduzida no meio e que o aumento dessa concentração não traz benefícios
ao processo em termos do percentual de sílica removida, tendo uma concentração
ideal de 300 mg/L de NaOH. A figura 2 mostra o hidróxido de cálcio como reagente
precipitante também se mostrou eficiente no processo de redução da concentração
de sílica, tendo sido obtidos remoções em torno de 70%. Porém, quando comparados
os experimentos 1 e 2, o qual foi realizado sob condições operacionais
idênticas, e variando-se apenas o reagente precipitante, observa-se que
praticamente os percentuais de remoção da sílica foram mantidos constantes, não
sendo observado variações significativas de um experimento para outro. No
entanto, é preferível a utilização do hidróxido de sódio, pois o volume da
solução reagente usada em cada ensaio é muito pequeno, uma vez que a solução foi
preparada a 1,25M. Com relação ao hidróxido de cálcio, a solução reagente foi
preparada a 0,08M, devido à baixa solubilidade do mesmo, tendo sido necessário
um volume muito maior para se atingir a mesma concentração no meio, o que
dificulta na operação do processo. Outro problema da injeção de hidróxido cálcio
é a formação do carbonato de cálcio outro agente incrustante das membranas.
Figura 1
Remoção de SiO2, Ca2+ e Mg2+ , variação do pH, para
uma concentração inicial de SiO2 = 60 mg/L, em
função do aumento da concentração de NaOH no meio.
Figura 2
Remoção de SiO2, Ca2+e Mg2+, variação do pH, para
uma concentração inicial de SiO2 = 60 mg/L, em
função do aumento da concentração de Ca(OH)2 no
meio.
CONCLUSÕES: O processo de remoção da sílica pela adição de hidróxido de sódio em soluções
sintéticas mostrou-se viável, tendo sido observadas remoções entre 60 a 70% de
sílica. A remoção da sílica aumentou com a elevação da concentração de hidróxido
de sódio no meio, tendo sua remoção ideal com 300 mg/L e que o aumento dessa
concentração não traz benefícios ao processo. Comparando-se o NaOH e o Ca(OH)2
como reagente precipitante, os resultados em termos de remoção de sílica
apresentaram valores similares. Porém, o hidróxido de sódio é preferível por
necessitar de menor volume de solução no pré-tratamento.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FERREIRA & CUNHA, C. Sustentabilidade ambiental da água consumida no Município do Rio de Janeiro. Revista Panamericana de Salud Pública, n. 18, v. 1, p.93-99, 2005.
WOLF, P. H., SIVERNS, S., MONTI, S., UF membranes for RO desalination pretreatment. Desalination, vol. 182, pp 293-300, 2005.
SHEIKHOLESLAMI, R., KOO, T., LEE, R.., Silica fouling and cleaning of reverse osmosis membranes, Desalination, vol 139, pp 43-56, 2001b.