A precipitação é um processo químico-físico fundamental no tratamento de águas residuais industriais que tem como objetivo converter substâncias dissolvidas, como metais pesados, fosfatos e outros compostos inorgânicos e orgânicos, em sólidos insolúveis. Através da adição de precipitantes estas substâncias são convertidas numa forma sedimentável ou filtrável, tornando possível a sua remoção das águas residuais. A precipitação desempenha um papel fundamental no cumprimento dos limites legais e contribui para melhorar a qualidade da água.
Índice
Contexto técnico
Reação química da precipitação:
- A precipitação baseia-se na adição de precipitantes químicos , como o cloreto de ferro (III), o sulfato de alumínio ou o hidróxido de cálcio. Estes reagentes reagem com as substâncias dissolvidas nas águas residuais e formam hidróxidos, fosfatos ou sulfuretos pouco solúveis, consoante as substâncias presentes.
- Por exemplo, iões metálicos como o cobre, o zinco ou o níquel reagem com sais de ferro ou alumínio e formam compostos de hidróxido que precipitam sob a forma de partículas. Estas partículas são normalmente muito finas e têm de ser agregadas em flocos maiores através de outros processos (como a floculação) para poderem ser separadas eficientemente.
Ajuste do pH:
- Um fator decisivo para a eficiência da precipitação é o valor do pH das águas residuais. Muitas reacções de precipitação dependem do pH, uma vez que a solubilidade dos compostos a serem precipitados muda significativamente quando o valor do pH é ajustado. Na precipitação por neutralização, o valor do pH é, portanto, especificamente ajustado (por exemplo, através da adição de ácidos ou álcalis), a fim de otimizar a formação de compostos insolúveis.
- Por exemplo, a precipitação de hidróxidos metálicos é mais eficaz em valores de pH neutros a ligeiramente alcalinos (pH 8-9), uma vez que os compostos de hidróxido podem ser melhor separados da água nestes valores.
Métodos específicos de precipitação:
- Precipitação por neutralização: Neste processo, o valor do pH é ajustado de modo a que os metais dissolvidos sejam precipitados da água sob a forma de hidróxidos. Este é um processo amplamente utilizado na indústria de galvanoplastia e de processamento de metais para remover metais pesados como o níquel, o cobre ou o zinco. O ajuste do valor do pH é crucial aqui para garantir a precipitação máxima dos hidróxidos.
- Precipitação sulfídica: A precipitação sulfídica pode ser utilizada para concentrações particularmente elevadas de metais pesados ou em casos em que a simples precipitação com hidróxidos não é suficiente. Neste processo, adiciona-se sulfureto de sódio ou outro sulfureto para precipitar os metais sob a forma de sulfuretos metálicos. Estes sulfuretos são extremamente pouco solúveis, pelo que podem ser separados de forma muito eficaz. Esta técnica é frequentemente utilizada nas indústrias química e mineira, onde é necessário tratar metais tóxicos como o chumbo ou o mercúrio.
Foto: A nossa estação de tratamento de águas residuais ALMA CHEM MCW para a precipitação e floculação de metais pesados, AOX, hidrocarbonetos e cianetos
Domínios de aplicação
Indústria metalúrgica:
- Na indústria metalúrgica, particularmente na galvanoplastia, as águas residuais contêm frequentemente concentrações elevadas de metais pesados que têm de ser removidos por precipitação. Combinando a precipitação por neutralização e a precipitação de sulfuretos, os metais podem ser convertidos em compostos estáveis e pouco solúveis, sendo depois separados por sedimentação ou filtração.
Indústria alimentar e das bebidas:
- As águas residuais da indústria alimentar contêm frequentemente elevadas concentrações de fosfatos e substâncias orgânicas. A adição de sais de ferro ou alumínio converte os fosfatos em compostos insolúveis, que são depois agregados e separados por floculação. Isto é crucial para evitar a eutrofização das massas de água.
Indústria do papel e da pasta de papel:
- Esta indústria produz águas residuais ricas em fibras e sólidos orgânicos. A precipitação é utilizada para converter as fibras e a matéria orgânica dissolvida em compostos insolúveis, reduzindo assim a carência química de oxigénio (COD). Os compostos de cálcio são frequentemente utilizados neste caso para promover a formação de flocos, que podem depois ser facilmente sedimentados.
indústria têxtil:
- As águas residuais do processamento têxtil contêm frequentemente corantes, metais pesados e tensioactivos. Os processos de precipitação com sais de ferro e de alumínio, bem como com cal, são utilizados para precipitar as moléculas de corantes e os iões metálicos antes de os flocos serem removidos por filtração ou sedimentação. Esta técnica é indispensável para reduzir a cor e as cargas poluentes e garantir o respeito dos limites legais.
Indústria petroquímica:
- Neste caso, as águas residuais contêm frequentemente óleos, emulsões e hidrocarbonetos orgânicos. As reacções específicas de precipitação convertem estes compostos orgânicos em partículas sólidas, que são depois agregadas e separadas por floculação. Os precipitantes, como os sais de cálcio ou alumínio, são normalmente utilizados neste caso para maximizar a eficácia da remoção de poluentes.
Indústria farmacêutica:
- O fabrico de medicamentos produz águas residuais que contêm compostos orgânicos complexos e metais pesados. Os processos de precipitação são necessários para ligar poluentes específicos, como fosfatos, compostos de metais pesados e outras substâncias solúveis, e precipitá-los como compostos sólidos. Também aqui são utilizados produtos químicos especiais para garantir um tratamento direcionado.
Exploração mineira e processamento de minerais:
- Na indústria mineira, as águas residuais estão frequentemente contaminadas com elevadas concentrações de sulfatos e metais pesados. As técnicas de precipitação e floculação são utilizadas para remover estes poluentes por precipitação sob a forma de sólidos estáveis. Isto contribui significativamente para a desintoxicação das águas residuais e para a proteção do ambiente.
Indústria de tintas e vernizes:
- As águas residuais desta indústria contêm normalmente pigmentos, solventes e metais pesados. Os processos de precipitação são utilizados para converter os pigmentos e os iões de metais pesados em compostos insolúveis. A floculação é então efectuada para formar flocos maiores e sedimentáveis, que são separados por sedimentação ou flotação.
Tecnologia de superfície:
- Nos processos de tratamento de superfícies, como a galvanoplastia, as águas residuais contêm frequentemente níveis elevados de ácidos, álcalis e metais pesados. Metais como o crómio, o cobre e o níquel podem ser convertidos em compostos insolúveis e removidos por precipitação com sais de ferro ou alumínio. Estes processos são necessários para cumprir os regulamentos legais relativos às descargas de águas residuais e para melhorar a qualidade das mesmas.
Foto: Instalação de flotação ALMA NeoDAF com circuito de reação para a precipitação de fosfatos, azoto e CQO de águas residuais de laticínios
Conclusão
A precipitação é um processo indispensável no tratamento de águas residuais industriais que converte as impurezas dissolvidas em partículas sólidas através da utilização orientada de precipitantes químicos. Permite a remoção eficaz de metais pesados, fosfatos e outros poluentes, resultando numa elevada qualidade da água e no cumprimento dos limites legais. O controlo preciso do valor do pH e a seleção do precipitante adequado são cruciais para otimizar o processo de precipitação e garantir uma separação eficaz das partículas.
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