Coloides são partículas cujo o tamanho pode variar de 1 nanômetro a 1 micrômetro, sendo classificadas como sólidos em suspensão.
Trata-se do principal grupamento sólido presente em águas naturais, constituindo-se em objeto de remoção nas estações de tratamento de água.
Por conta do seu tamanho, os coloides estão sujeito ao chamado Movimento Browniano, o qual é impulsionado pelos inúmeros choques com moléculas de água, logo, elas não permanecem “paradas”, e sim em constante deslocamento na fase líquida.
Outro ponto importante diz respeito à sua característica eletrostática, essas partículas formam sistemas combinados com íons presentes na fase líquida, que conferem estabilidade elétrica, com uma predominância de carga negativa em sua superfície, fazendo com que haja um potencial de repulsão impedindo sua aproximação com outro coloide.
Em função de tais propriedades e características bem peculiares, os coloides são dotados de uma relativa dificuldade para sua separação da fase líquida.
Para consegui alterar esse quadro, faz-se necessário o emprego dos chamados Coagulantes, em geral sais metálicos, cuja principal característica e criar condições químicas de anular a estabilidade elétrica, e proporcionar o aumento das forças de atração, fazendo com que os coloides possam se agrupar formando os flocos, conferindo aumento de massa e, portanto, aumento na velocidade de separação por meio da sedimentação (ou flotação, é claro).
Assim, nas ETAs e em diversas plantas de tratamento de efluentes industriais, o uso de coagulantes é indispensável para o tratamento das águas, porém, para que sua ação seja efetiva, é necessário alinhar ao tipo adequado de coagulante, condições químicas (pH, sobretudo) e hidráulicas (gradiente de velocidade).
Coloides e a produção de água potável – Parte II
Ainda falando sobre as características das partículas coloidais, no que se refere à sua formatação eletrostática, a teoria que melhor explica essa condição é a denominada de Teoria da Dupla Camada.
A Teoria da Dupla Camada propõe que, sobre a superfície do coloide, depositam-se íons silicatos, conferindo condição elétrica negativa que ocasiona a atração de íons (cátions), formando uma densa “nuvem” ao seu derredor, sendo chamada de “camada de Stern”.
Na medida em que se afasta desse centro, a força eletroestática inicial vai diminuindo sua ação, sendo mesclada por forças secundárias, oriundas da presença dos cátions atraídos; disso resulta uma nova formação de “nuvem, porém, não compacta, mais dispersa, sendo denominada de “camada Difusa”, contendo tanto cátions como ânions.
Entre a camada de Stern e a Difusa, há uma zona de transição, o chamado “Plano de Cisalhamento”, onde se observa um fluxo de entrada e saída de íons de cada camada.
Assim, do conjunto: coloide + camada de Stern + camada Difusa, tem-se a formação do “Sistema Coloidal”, dotado de estabilidade elétrica em função dos arranjos de carga decorrentes da estrutura iônica existente.
Coloides e a produção de água potável – Parte III
O tratamento de água para fins de potabilidade envolve a adequação da água bruta a padrões definidos pela legislação, que confiram a geração de um produto esteticamente agradável e microbiologicamente seguro: a água potável.
Para se atingir esse intento, faz-se necessária a remoção das partículas coloidais presentes.
Ao se remover os coloides presentes na água bruta, por conseguinte, estará se removendo boa parte dos constituintes indesejáveis para o consumo humano e, como já apresentado em outros posts, isso torna-se possível por meio da aplicação dos coagulantes.
Contudo, para que o coagulante cumpra com seu papel, é mister que as condições operacionais sejam adequadas, sobretudo, em relação ao tipo, dose e pH de aplicação.
Nesse cenário surge o procedimento mais importante para fomentar tomada de decisão na definição de tais condições, o ensaio de Jar Test.
Por meio de ensaios de jar test é possível simular, em escala de laboratório, as condições aplicáveis na ETA e, assim, definir as melhores condições de dosagem/pH para se obter a tratabilidade da água bruta.
Aliás, o jar test permite avaliar, também, as condições hidrodinâmicas, em especial, os gradientes de velocidade aplicáveis nos processos de coagulação e floculação.
Coloides e a produção de água potável – Parte IV
Existem dois caminhos para calcularmos a dosagem de coagulante aplicado ao tratamento:
1) com base na informação comercial;
2) com base no princípio ativo.
Com a primeira opção, você considera apenas a densidade do produto, já com a segunda, além da densidade, o teor de princípio ativo presente é envolvido no cálculo.
A segunda opção representa uma maior fidelidade à concentração aplicada, uma vez traduz a quantidade de princípio ativo presente (%Al2O3, para PAC e sulfato de alumínio, por ex.); já com a primeira opção, além do princípio ativo, os demais aditivos entram na conta, já que a densidade do produto é resultante da combinação de todos os elementos presentes no coagulante.
Assim, uma dosagem de coagulante de 80mg/L geraria uma vazão de 90mL/m³ quando calculado com base na informação comercial, agora, admitindo-se o teor de princípio ativo (28%, no caso desse ex.), essa vazão passaria a ser de 250mL/m³.
Ou seja, a vazão de 90mL/m³ admite que é aplicado 100% de coagulante, desprezando a real quantidade de princípio ativo presente no produto (28%)!
Enfim, é muito importante saber lidar com essas condições e saber o que está fazendo, afinal, as duas formas de calcular estão corretas, contudo, há particularidades que precisam ser conhecidas e serem levadas em conta na operação.
