A precipitação, também conhecida como precipitação, é um processo químico no qual as substâncias dissolvidas num líquido são convertidas numa fase sólida por reação química. Estes sólidos, conhecidos como precipitados, podem então ser removidos da água ou das águas residuais por sedimentação, filtração ou flotação. A precipitação é um dos métodos centrais no tratamento de águas industriais e de águas residuais, uma vez que contribui efetivamente para a remoção de poluentes dissolvidos, tais como metais pesados, fosfatos e substâncias orgânicas.

Noções básicas de precipitação

Definição de

A precipitação refere-se à formação de um sólido pouco solúvel a partir de uma solução através da adição de um agente precipitante. precipitanteO precipitante é uma substância que entra em reação com as substâncias dissolvidas. Isto ocorre normalmente através de uma alteração das condições químicas, como o valor do pH, a concentração ou a temperatura.

Princípio de reação

As reacções químicas baseiam-se no facto de o produto de solubilidade de uma determinada substância ser ultrapassado, provocando a sua precipitação para fora da solução. 

Tipos de precipitação

É feita uma distinção entre diferentes formas de precipitação em função do objetivo e do domínio de aplicação:

1. precipitação química
2. coagulação e floculação
  • Objetivo: Eliminação de substâncias coloidais dissolvidas por desestabilização.
  • Mecanismo:
    • Coagulação: Neutralização das cargas superficiais por precipitantes.
    • Floculação: Formação de partículas maiores (flocos) por polímeros ou auxiliares de floculação.
3. precipitação oxidativa
  • Objetivo: Conversão de substâncias dissolvidas em formas pouco solúveis por oxidação.
  • Exemplo:
    • Oxidação do ferro(II) em ferro(III) e subsequente precipitação.
Instalação químico-física para o tratamento de águas residuais industriais.

Foto: O nosso sistema CP ALMA CHEM MCW para a precipitação e floculação de metais pesados, AOX, hidrocarbonetos e cianetos

Produtos químicos e materiais para precipitação

A seleção e a utilização orientada de precipitantes e aditivos são cruciais para a eficiência e eficácia da precipitação no tratamento de água e de águas residuais. Estes produtos químicos influenciam o tipo e a velocidade das reacções, bem como a estabilidade e a capacidade de separação dos precipitados formados. Uma combinação óptima destas substâncias permite a remoção de poluentes, o ajuste da qualidade da água e o cumprimento dos requisitos legais.

Precipitante

Os precipitantes são substâncias químicas que são deliberadamente introduzidas no fluxo de água ou de águas residuais com o objetivo de converter as substâncias dissolvidas numa forma insolúvel. A escolha do precipitantedepende do tipo de substâncias a remover, das propriedades químicas do meio e dos valores-alvo a atingir.

Precipitação de hidróxidos metálicos
  • Aplicação: A precipitação de hidróxidos metálicos é frequentemente utilizada para remover metais pesados como o cobre, o zinco ou o níquel. Estas substâncias formam hidróxidos pouco solúveis em ambientes alcalinos, que são fáceis de separar.
  • Precipitantes típicos:
    • Hidróxido de sódio (NaOH): É frequentemente utilizado porque é fácil de dosear e permite uma reação rápida.
    • Hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂): Também conhecido como leite de cal, é económico e também pode ser utilizado como regulador de pH.
    • Hidróxido de magnésio (Mg(OH)₂): Proporciona uma regulação ligeira do pH e é adequado para sistemas mais sensíveis.
Precipitação de fosfatos
  • Aplicação: O objetivo da precipitação de fosfatos é reduzir os níveis de fósforo que podem levar à eutrofização das massas de água. A precipitação ocorre através da formação de fosfatos pouco solúveis.
  • Precipitantes típicos:
    • Compostos de alumínio (Al₂(SO₄)₃): O alumínio forma compostos insolúveis de AlPO₄ com fosfatos, que são facilmente sedimentados.
    • Cloreto de ferro(III) (FeCl₃): Particularmente eficiente na precipitação de fosfatos e, ao mesmo tempo, eficaz contra cargas orgânicas.
    • Sulfato de ferro(II) (FeSO₄): Adequado para precipitação em condições redutoras, por exemplo, em sistemas anaeróbios.
Precipitação de sulfuretos
  • Aplicação: A precipitação de sulfuretos é frequentemente utilizada para remover metais pesados, uma vez que estes formam sulfuretos extremamente pouco solúveis com compostos de enxofre. É principalmente utilizada na indústria de galvanoplastia e em águas residuais industriais.
  • Precipitantes típicos:
    • Organossulfureto: Utilizado em ambientes controlados para a precipitação direta de sulfuretos.
    • Sulfureto de sódio (Na₂S): Um precipitante seguro e fácil de utilizar para a precipitação de sulfuretos.
Precipitação de cal
  • Aplicação: A precipitação de cal é utilizada principalmente para remover os formadores de dureza, como o cálcio e o magnésio, ou para neutralizar águas residuais ácidas.
  • Precipitantes típicos:
    • Carbonato de cálcio (CaCO₃): Utilizado para reduzir a acidez e precipitar metais pesados.
    • Hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂): Aumenta o valor do pH e, ao mesmo tempo, suporta a precipitação de metais ou fosfatos.

Aditivos

Para além dos precipitantes, são frequentemente utilizados floculantes e agentes neutralizantes são frequentemente utilizados para aumentar a eficácia da precipitação e facilitar a separação dos sólidos formados.

Floculante
  • Função: Os floculantes promovem a formação de flocos maiores e mais estáveis a partir de precipitados finamente dispersos. Ligam as partículas mais pequenas em aglomerados maiores que são mais fáceis de assentar ou filtrar.
  • Substâncias típicas:
    • Polímeros orgânicos: por exemplo, poliacrilamidas, que actuam por neutralização de cargas ou formação de pontes.
    • Aditivos inorgânicos: por exemplo, bentonite, que suporta a formação de flocos devido à sua grande área de superfície.
  • Aplicações: Em instalações de sedimentação e flotação para otimizar o desempenho da separação.
Agente neutralizante
  • Função: Muitas reacções de precipitação são fortemente dependentes do pH. Um valor de pH exato é crucial para minimizar a solubilidade das substâncias alvo e para formar precipitados estáveis.
  • Substâncias típicas:
  • Aplicação: O valor do pH é controlado com precisão por sistemas de dosagem automatizados baseados em medições em tempo real.
Estação de dosagem de um sistema CP contentorizado

Foto: Estação de dosagem IBC para precipitantes e neutralizantes, estação de dosagem e preparação para floculantes e estação de dosagem para bissulfito de sódio e peróxido de hidrogénio, instaladas no contentor da sala técnica do ALMA MODUL

Construção do sistema CP para a precipitação

Um projeto preciso do sistema de PC é crucial para a eficiência do processo de precipitação. Ele inclui os seguintes componentes:

1ª estação de dosagem

A estação de dosagem é o primeiro passo na linha de reação e desempenha um papel central na adição precisa e orientada para a procura de precipitantes e floculantes.

  • Objetivo:

    • Assegurar que os produtos químicos necessários são introduzidos no sistema na quantidade correta e no ponto ideal.
    • Adaptação do doseamento às condições reais do processo, tais como flutuações na carga de alimentação ou no valor do pH.

  • Tecnologia:

    • Bombas doseadoras:
      • Bombas de alta precisão (por exemplo, bombas de diafragma ou peristálticas) garantem uma dosagem exacta dos produtos químicos.
      • Integração de circuitos de controlo que reagem a sinais de medição (por exemplo, pH, condutividade).
    • Contentor de armazenamento:
      • Armazenamento de precipitantes, por exemplo, soluções de alumínio ou ferro, em recipientes resistentes a produtos químicos (PE, aço inoxidável).
      • Os sistemas de reabastecimento automático e os agitadores evitam depósitos e garantem uma solução homogénea.
    • Sistemas de mistura:
      • Os misturadores estáticos ou injectores asseguram uma distribuição uniforme dos precipitantes na água de alimentação.
2. Vaso de reação

As reacções químicas que levam à formação de precipitados têm lugar no tanque de reação. Tempo de permanência suficiente, mistura uniforme e condições químicas óptimas são cruciais aqui.

  • Objetivo:

    • Assegurar a reação completa entre os poluentes dissolvidos e os precipitantes.
    • Fornecimento do tempo de reação e das condições físicas necessárias para a formação de precipitados estáveis e facilmente separáveis.

  • Conceção:

    • Agitadores:
      • Os agitadores mecânicos ou hidráulicos asseguram uma mistura uniforme para maximizar as superfícies de contacto entre os reagentes e as substâncias alvo.
      • A velocidade de rotação pode ser adaptada às propriedades dos precipitados, a fim de evitar a abrasão ou a destruição das partículas.
    • Reactores de várias fases:
      • Câmaras separadas para precipitação e floculação optimizam as condições do processo:
        • Zona de precipitação: Mistura rápida para permitir uma reação imediata.
        • Zona de floculação: As condições de fluxo lento promovem a agregação de precipitados em partículas maiores (flocos).
    • Controlo do pH:
      • Os circuitos de controlo para o ajuste automático do pH são essenciais, uma vez que muitas reacções de precipitação são fortemente dependentes do pH (por exemplo, precipitação de hidróxidos a pH 8-9).
3. Sistema de sedimentação ou de filtragem

A remoção dos precipitados formados é a etapa final após a ocorrência da reação química. São utilizadas diferentes técnicas de separação, consoante as propriedades dos precipitados e os requisitos do processo.

  • Objetivo:

    • Separação dos sólidos (precipitados) da fase líquida para obter água clarificada.
    • Preparação de sólidos para eliminação ou processamento posterior.

  • Técnicas:

    • Bacia de decantação:
      • Os tanques de sedimentação com dispositivos de limpeza (por exemplo, raspadores de lamas) recolhem os precipitados no fundo e descarregam-nos para tratamento das lamas.
      • As zonas de transbordo sem turvação asseguram a descarga da água clarificada.
    • Filtragem por pressão:
      • Utilização de prensas de filtro de câmara ou filtros de disco para separar sólidos de fluxos de líquidos altamente carregados.
      • Elevada taxa de retenção mesmo com os precipitados mais finos.
    • Flotação:

Foto: Sistema de flotação ALMA NeoDAF com circuito de reação para mistura de precipitante, agente neutralizante e floculante

Factores que influenciam a precipitação

1. valor do pH
  • Muitas reacções de precipitação são fortemente dependentes do pH.
  • Exemplo:
    • Intervalo de pH ótimo para a precipitação de hidróxidos: 8-9.
    • A ultrapassagem deste limite pode levar à redissolução.
2. concentração dos reagentes
  • A dosagem do precipitante deve ser exatamente adaptada à concentração das substâncias-alvo.
  • Dosagem insuficiente: Precipitação incompleta.
  • Sobredosagem: formação de subprodutos e aumento dos custos de funcionamento.
3. temperatura
  • As temperaturas mais elevadas promovem frequentemente a velocidade de reação, mas podem também aumentar a solubilidade.
4. Tempo de permanência
  • É necessário um tempo de contacto suficiente na secção de reação para garantir a formação de precipitados estáveis.

Conclusão

A precipitação é um método versátil e eficaz para remover poluentes dissolvidos da água e das águas residuais. Requer um planeamento e monitorização cuidadosos, uma vez que factores como o valor do pH, a concentração e o tempo de retenção têm uma influência significativa no sucesso. A utilização de tecnologia de controlo moderna e de secções de reação optimizadas pode aumentar a eficiência, reduzir os custos operacionais e garantir a conformidade com os requisitos legais. Por conseguinte, a precipitação continua a ser uma parte indispensável do tratamento moderno da água.

Para mais informações sobre os nossos produtos, não hesite em contactar-nos a qualquer momento!

info@almawatech.com

06073 687470