TCC- Ana Paula Silva Azevedo Souza

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CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DE CONSELHEIRO LAFAIETE – CES-CL 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
REMOÇÃO DE FLUORETO EM EFLUENTES SIDERÚRGICOS POR 
ELETROCOAGULAÇÃO 
 
 ANA PAULA SILVA AZEVEDO SOUZA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONSELHEIRO LAFAIETE – MG 
2021
ANA PAULA SILVA AZEVEDO SOUZA 
 
 
 
 
 
 
 
 
REMOÇÃO DE FLUORETO EM EFLUENTES SIDERÚRGICOS POR 
ELETROCOAGULAÇÃO 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 
Centro de Ensino Superior de Conselheiro Lafaiete 
– CES-CL, como requisito para obtenção do título 
de bacharel em Engenharia Química. 
 
Orientador: Prof. MSc. Rodrigo Tavares de Paula 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONSELHEIRO LAFAIETE – MG 
2021 
1 
 
 
ANA PAULA SILVA AZEVEDO SOUZA 
 
 
 
 
 
 
 
 
REMOÇÃO DE FLUORETO EM EFLUENTES SIDERÚRGICOS POR 
ELETROCOAGULAÇÃO 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 
Centro de Ensino Superior de Conselheiro Lafaiete 
– CES-CL, como requisito para obtenção do título 
de bacharel em Engenharia Química. 
 
DATA DE APROVAÇÃO: 27/11/2021 
 
Conselheiro Lafaiete, MG 
 
 
 
 
 
______________________________________________________________________ 
Orientador: Prof. Msc. Rodrigo Tavares de Paula 
 
 
 
 ______________________________________________________________________ 
Prof. Msc. Diego Henriques Aguiar de Melo 
 
 
 
______________________________________________________________________ 
Prof. Msc. Sabrina Mara de Macedo Vieira 
 
2 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço a Deus por me permitir viver tudo o que vivi, por estar cada vez mais perto de 
realizar o meu sonho, por me dar força e a não desistir e que em todos os momentos de 
dificuldade eu me tornasse mais forte. 
Ao meu esposo Rangel que além de ter me apoiado, viveu esse sonho comigo, estando sempre 
disposto a me ajudar. 
A minha mãe pelo apoio incondicional, por entenderem a minha ausência em alguns 
momentos, por ser símbolo de força e honestidade. 
Ao meu orientador Msc. Rodrigo Tavares de Paula por me permitir ser sua orientada e 
contribuir de forma ímpar no meu aprendizado e na minha formação. 
Aos meus companheiros de grupo Carlos e Tatiane que compartilharam essa jornada desde o 
início. 
Ao Centro de Ensino Superior de Conselheiro Lafaiete – CES-CL e a todos os professores, 
funcionários que puderam estar presentes nessa trajetória, contribuindo de alguma forma no 
meu aprendizado. 
A todos que diretamente ou indiretamente se fizeram presente durante esse percurso e que 
torcem pelo meu sucesso. 
 
3 
 
 
RESUMO 
 
O flúor encontrado na natureza está na sua forma iônica como fluoreto, podendo ser de 
origem natural devido características das rochas ou antrópica como algumas atividades 
industriais com destaque as siderúrgicas. A concentração desse íon de caráter poluidor tem 
aumentado a sua concentração com o passar dos anos nos sistemas hídricos, tal elevação pode 
causar grandes impactos nos biomas aquáticos e na saúde humana. Em função disso buscam-
se alternativas para a redução da concentração antes do seu lançamento aos corpos receptores 
com o intuito de reduzir os danos à natureza. No estudo foram empregados análises de 
fluoreto no efluente do lingotamento contínuo, através da técnica SPADNS no 
espectrofotômetro em um comprimento de onda de 580 nm. O método aplicado para a 
remoção de fluoreto é a eletrocoagulação que utiliza eletrodos de sacrífico (alumínio) sob a 
aplicação de corrente elétrica fazendo com que os contaminantes coagulem e possam ser 
removidos. Em bancada foram alteradas algumas variáveis como a tensão, espessura das 
placas e o distanciamento entre elas, com o intuito de atingir concentrações finais que estejam 
em conformidade com a legislação. Com base nos resultados obtidos, em determinadas 
condições operacionais, foi possível obter uma concentração final de 1,48 mg/L o que 
corresponde uma remoção efetiva de à 96,09% se mostrando um processo eficiente para 
remoção desse contaminante. 
 
Palavras chaves: Lingotamento Contínuo. Efluente. Fluoreto. Eletrocoagulação. 
 
4 
 
 
ABSTRACT 
 
Fluoride found in nature is in its ionic form as fluoride, and may be of natural origin due to 
characteristics of rocks or anthropic as some industrial activities, especially steel mills. The 
concentration of this polluting ion has increased its concentration over the years in water 
systems, such an increase can cause great impacts on aquatic biomes and human health. As a 
result, alternatives are sought to reduce concentration before its release to the receiving bodies 
in order to reduce damage to nature. In the study, fluoride analysis was used in the effluent of 
continuous casting, using the SPADNS technique on the spectrophotometer at a wavelength 
of 580 nm. The method applied for fluoride removal is electrocoagulation that uses sacrific 
(aluminum) electrodes under the application of electric current causing contaminants to 
coagulate and can be removed. On the bench, some variables were changed such as the 
tension, thickness of the plates and the distance between them, in order to achieve final 
concentrations that comply with the legislation. Based on the results obtained, under certain 
operating conditions, it was possible to obtain a final concentration of 1.48 mg/L which 
corresponds to an effective removal of 96.09% proving to be an efficient process for 
removing this contaminant. 
 
 
Keywords: Continuous Lingotation. Effluent. Fluoride. Electrocoagulation 
 
 
 
 
 
5 
 
 
LISTA DE ABREVEATURAS E SIGLAS 
 
pH – Potencial Hidrogeniônico 
UNT – Unidade Nefelométrica de Turbidez 
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente 
AE – Antes da Eletrocoagulação 
DE – Depois da Eletrocoagulação 
µS – MicroSiemens 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
LISTAS DE FIGURAS 
 
FIGURA 1 - Representação de uma máquina de lingotamento contínuo ...............................18 
FIGURA 2 - Esquema do reator monopolar em série .............................................................29 
FIGURA 3 - Esquema do reator monopolar em paralelo.........................................................29 
FIGURA 4 - Esquema do reator bipolar em paralelo ..............................................................30 
FIGURA 5 – Espectrofotômetro .............................................................................................32 
FIGURA 6 – Turbidímetro ......................................................................................................32 
FIGURA 7 – Clorímetro ..........................................................................................................33 
FIGURA 8 – pHmetro..............................................................................................................33 
FIGURA 9 - Balança Analítica ................................................................................................34 
FIGURA 10 - Fluxograma do plano de análises ......................................................................36 
FIGURA 11 - Recipiente do reator de eletrocoagulação .........................................................37 
FIGURA 12 - Esquema do arranjo de placas ...........................................................................38 
FIGURA 13 - Fonte de corrente contínua ................................................................................38 
FIGURA 14 - Agitador Magnético...........................................................................................39 
FIGURA 15 - Esquema do reator eletroquímico .....................................................................39 
FIGURA 16 - Reação entre o Zr- SPADNS e o fluoreto .........................................................42 
FIGURA 17 - Reator de eletrocoagulação ...............................................................................44FIGURA 18 - Características do efluente em temperatura elevada .........................................48 
FIGURA 19 - Características do efluente em temperatura baixa ............................................49 
 
 
7 
 
 
LISTAS DE TABELAS 
 
TABELA 02 - Obtenção da absorbância da curva padrão .......................................................41 
TABELA 03 - Análises de turbidez .........................................................................................43 
TABELA 04 - Análises físico-químicas ..................................................................................43 
TABELA 05 - Redução da concentração .................................................................................45 
TABELA 06 - Dados a partir da espessura ..............................................................................47 
TABELA 07 - Eficiência de remoção ......................................................................................50 
TABELA 07 - Consumo de energia .........................................................................................52 
 
8 
 
 
LISTAS DE GRÁFICOS 
 
GRÁFICO 01 - Obtenção da equação da reta ..........................................................................41 
GRÁFICO 02 - Comportamento do pH na eletrocoagulação ..................................................46 
GRÁFICO 03 - Eficiência versus Distanciamento ..................................................................47 
GRÁFICO 04 - Eficiência versus Tempo ................................................................................49 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
LISTAS DE QUADROS 
 
QUADRO 01- Composição química dos pós fluxantes.......................................................... 21 
 
 
10 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 12 
1.1 Questão de Pesquisa ......................................................................................................... 14 
1.2 Objetivos ........................................................................................................................... 14 
1.2.1 Objetivo Geral ................................................................................................................. 14 
1.2.2 Objetivos Específicos ...................................................................................................... 14 
1.3 Justificativas ..................................................................................................................... 14 
2 REFERENCIAL TEÓRICO .............................................................................................. 15 
2.1 Efluentes Industriais ........................................................................................................ 15 
2.2 Flúor .................................................................................................................................. 16 
2.3 Indústrias Siderúrgicas .................................................................................................... 17 
2.4 Refrigeração ...................................................................................................................... 21 
2.5 Efluente siderúrgico ......................................................................................................... 22 
2.5.1 Circuitos de resfriamento indireto ................................................................................... 22 
2.5.2 Circuitos de resfriamento diretos .................................................................................... 22 
2.6 Etapas de tratamento para o circuito de resfriamento direto ...................................... 23 
2.7 Legislação .......................................................................................................................... 24 
2.8 Processo de Remoção do Íon Fluoreto ............................................................................ 25 
2.8.1 Remoção por tratamento químico ................................................................................... 25 
2.8.2 Remoção por adsorção .................................................................................................... 25 
2.8.3 Remoção por membranas ................................................................................................ 26 
2.8.4 Eletrocoagulação ............................................................................................................. 26 
2.9 Reatores da eletrocoagulação .......................................................................................... 28 
2.9.1 Reatores monopolares ..................................................................................................... 28 
2.9.2 Reator Bipolar ................................................................................................................. 29 
2.9.3 Lodo gerado ..................................................................................................................... 30 
3 METODOLOGIA ............................................................................................................... 31 
11 
 
 
3.1 Coleta de Amostras .......................................................................................................... 31 
3.2 Reagentes ........................................................................................................................... 31 
3.3 Equipamentos e vidrarias utilizados nas análises ......................................................... 31 
3.4 Preparo de Soluções para detecção de fluoreto nas amostras ...................................... 34 
3.4.2 Cálculos para determinação de íon fluoreto .................................................................... 36 
3.5 Análises Físicas- Químicas ............................................................................................... 36 
3.6 Fluxogramas do Plano de Análise ................................................................................... 36 
3.7 Construção do protótipo .................................................................................................. 37 
3.8 Reator eletroquímico ........................................................................................................ 39 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 41 
4.1 Análises espectrofotométricas para obtenção da concentração de fluoreto. .............. 41 
4.1.2 Características do efluente .............................................................................................. 43 
4.2 Reator de Eletrocoagulação ............................................................................................. 44 
4.3 Parâmetros para a legislação .......................................................................................... 45 
4.4 Parâmetros de Controle Operacional ............................................................................. 46 
4.4.2 Distância entre os eletrodos ............................................................................................. 47 
4.4.3 Espessura dos eletrodos ................................................................................................... 47 
4.4.4 Temperatura .................................................................................................................... 48 
4.5 Eficiência de remoção ...................................................................................................... 50 
4.6 Comparação com outras técnicas de remoção ............................................................... 53 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................. 55REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 56 
 
 
 
12 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Nos últimos anos a preocupação e a conscientização com a qualidade dos efluentes que estão 
sendo lançados nos corpos hídricos têm gerado grandes debates. O crescimento populacional, 
industrial e agrícola são algumas das atividades que contribuem para o aumento da geração de 
efluentes com concentrações de íons com potencial poluidor, se não tratado de forma correta 
podem ocasionar desequilíbrios irreparáveis no bioma aquático e consequentemente na 
qualidade da água para o consumo humano. 
 
O ânion fluoreto é considerado um íon poluidor. Em águas destinadas ao consumo humano, o 
fluoreto encontrado em concentrações adequadas é benéfico, porém em elevadas 
concentrações, causa efeitos adversos à saúde humana, como exemplo a fluorose dentária que 
acarreta problemas no desenvolvimento do esmalte dentário, a fluorese esquelética em casos 
mais leves e em situações mais graves pode ocasionar complicações neurológicas 
(TEIXEIRA,2017). 
 
A Resolução CONAMA n° 430/2011 estabelece os padrões de lançamento dos efluentes em 
corpos d'água receptores e fixa como concentração máxima de fluoreto permitida nestes 
efluentes o valor de 10 mg/L (CONAMA,2011). 
 
O flúor é um composto reativo e eletronegativo, porém na natureza ele está presente na sua 
forma iônica, o fluoreto, formando ligações com hidrogênio e os metais. Os compostos de 
flúor podem ser obtidos como gás ou particulado. Ele pode ser encontrado em condição 
natural (ar, água, solo e rochas) e principalmente em águas subterrâneas ou pelas ações 
antrópicas através de diversos setores industriais, como por exemplo, a indústria siderúrgica. 
 
A indústria do aço vem sendo desafiada para criar rotas de tratamento para a remoção desse 
ânion, pois, ele necessita de um tratamento específico. Em algumas dessas atividades 
exercidas pelo setor siderúrgico obtêm-se altas carga desse contaminante, em um dos seus 
processos no lingotamento contínuo de aços, o flúor é aplicado na produção de pós fluxantes, 
a fluorita (CaF2). Os fluxantes são escórias sintéticas que tem como objetivo a lubrificação e o 
controle da transferência de calor entre a casca do aço e a parede do molde. A água residuária 
13 
 
 
resultante da refrigeração dos moldes após a adição do pó fluxante possui altas concentrações 
do íon fluoreto. 
 
Em meio a alguns tratamentos desenvolvidos nos efluentes a precipitação química, a 
adsorção, eletrocoagulação e separação por membranas, se mostram eficientes quando o 
assunto é remoção de fluoreto. 
 
A eletrocoagulação é um processo de operação simples, com o propósito de tratar efluentes 
complexos, sendo efetiva na remoção de poluentes orgânicos e inorgânicos. Esse método vem 
se mostrado bastante promissor e cada vez mais sendo empregada em pesquisa por apresentar 
algumas vantagens como facilidade de operação, baixos custo de instalação, não faz uso de 
produtos químicos, menor tempo de detenção do efluente no reator eletrolítico quando 
comparado aos tratamentos convencionais. 
 
O método de eletrocoagulação faz uso de eletrodos metálicos de sacrífico sendo os mais 
comuns de ferro e alumínio, com uma aplicação de corrente elétrica. Esse método ocorre em 
três etapas: na primeira etapa a corrente elétrica provoca a oxidação do anodo metálico, esses 
íons metálicos gerados no meio são responsáveis pela formação do agente coagulante. A 
segunda etapa os contaminantes contidos no efluente serão desestabilizados e interagem com 
os agentes coagulantes, formando os coágulos. Na última etapa com a formação de coágulos 
maiores denominados de flocos irá precipitar de forma estequiométrica a quantidade fluoreto 
existente no efluente (DROUICHE, 2009). 
 
A eletrocoagulação tem sido estudada na remoção de contaminantes provenientes de 
diferentes ramos da indústria. No entanto, observa-se uma deficiência de estudos no que se 
refere a águas residuais do setor siderúrgico. 
 
É de grande importância novos estudos, tecnologias e técnicas de tratamento de águas e 
efluentes capazes de minimizar a presença deste contaminante no meio aquático, bem como o 
uso destas para descontaminar/enquadrar as águas com fins de potabilidade, em especial, 
aquelas provenientes de fontes naturalmente ricas em flúor. 
 
14 
 
 
1.1 Questão de Pesquisa 
 
Os eletrodos de alumínio são capazes de reduzir os teores de fluoreto do efluente oriundo do 
processo de lingotamento contínuos de aços? 
 
1.2 Objetivos 
 
1.2.1 Objetivo Geral 
 
O presente trabalho visa avaliar a remoção de fluoreto no efluente proveniente do 
lingotamento contínuo de aços de uma siderúrgica através da eletrocoagulação, até reduzir o 
teor de fluoreto no efluente a fim de atingir valores inferiores ao estabelecido pela legislação 
brasileira o CONAMA. 
 
1.2.2 Objetivos Específicos 
 
 Investigar quais são as condições ótimas do processo para que se atinja o máximo de 
remoção do contaminante. 
 Determinar alguns parâmetros fundamentais como: quantidade de energia fornecia, pH, 
temperatura e o tempo necessário para que as reações de oxi- redução ocorram. 
 Determinar a capacidade de remoção do contaminante através de experimentos buscando 
a otimização dos resultados. 
 Comparar a eficácia de remoção com outras metodologias. 
 
1.3 Justificativas 
 
Com a crescente degradação ambiental em função da poluição, sendo os corpos hídricos o 
alvo principal, a pesquisa irá contribuir como uma alternativa de remoção de fluoreto em 
águas residuais do lingotamento contínuo de aços, no intuito de minimizar o impacto 
ambiental na área de tratamento de efluentes. 
 
 
15 
 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
2.1 Efluentes Industriais 
 
Em Christe (2011) os efluentes industriais são provenientes de diferentes unidades produtivas 
da indústria, suas características dependem na natureza da indústria, e do tipo de matéria 
prima processada, das etapas de transformação e do porte da indústria. Em sua grande maioria 
a água residual, originada desse processo é prejudicial ao meio ambiente. Os contaminantes 
presentes nesses efluentes também vão depender do tipo de matéria prima aplicado no 
processo de produção. 
 
 Os resíduos poluidores são orgânicos, inorgânicos, solvidos, suspensão, voláteis ou fixos, 
sendo o material em suspensão podendo ser removido através métodos físico-químicos em 
que a escolha irá depender das características do material particulado como tamanho, 
densidade, carga elétrica etc. Por outro lado, o material solúvel pode ser removido por método 
biológico ou físico-químico (CHISTE, 2011). 
 
Os resíduos industriais podem ser classificados em dois grupos conforme Eckenfelder1 (1970, 
apud Archela et al., 2003): 
 
 Os resíduos industriais orgânicos são substâncias orgânicas constituídas principalmente: 
de 40% a 60% compostos de proteínas, 25 a 50% de carboidratos, 10% de óleos e 
gorduras e em menor quantidade são a ureia, sulfatos, fenóis e derivados de petróleo. 
 Os resíduos industriais inorgânicos são constituídos de materiais sólidos como a areia, 
substâncias químicas pertencentes ao grupo de metais pesados. 
 
Para Piveli (2006, apud por Souza, Santos e Santos), as indústrias, como por exemplo, de 
vidro, fertilizante e fios condutores de eletricidade, siderúrgicas, a água utilizada durante seu 
processo produtivo, possui cargas de fluoreto em sua composição. 
 
 
1 ECKENFELDER, W. Water Quality Engineering for Practicing Engineers. New York: Barns & Noble, 1970. 
16 
 
 
2.2 Flúor 
 
No contexto Albuquerque (2002, apud ESTEVES, 2010) o flúor é um elemento natural e, 
encontrado em pequenas quantidades em águas naturais (0,1 a 2,0 mg/L). Oriundo do 
intemperismo de minerais ele faz partede forma primária ou secundária na composição da: 
fluorita, apatita, flúor- apatita, turmalina, topázio e mica. Em forma de solução através de 
ações intempéricas desses minerais ele adquire a forma do íon fluoreto, capaz de formar 
complexos estáveis com o alumínio, ferro, cálcio e boro, devido a sua alta mobilidade. Em 
sistemas de abastecimento público ele é adicionado a água, pois em pequenas quantidades, o 
flúor traz benefícios a saúde humana, principalmente ao público infantil, pois promove o 
enrijecimento da matriz mineral dos dentes, além disso se mostra um excelente agente 
químico na prevenção de cárie dentária, por isso, essa prática é amplamente utilizada. No 
entanto, concentrações mais elevadas se torna nocivo à saúde humana e dos animais, 
causando fluorese dental e esquelética. As concentrações máximas são determinadas em 
função da quantidade de água ingerida e da idade do consumidor. Regiões onde a ingestão de 
água é maior como em países tropicais, o controle de adição de flúor é mais rigoroso as águas 
de abastecimento a população. Para a Organização Mundial da Saúde a concentração de flúor 
dita como ótima para a água potável está em torno de 0,7 a 1,2 mg/L, de acordo com as 
temperaturas médias anuais. 
 
2.2.1 Fluoreto Pela Ação Antrópica 
 
No texto Mendes e Oliveira (2004 apud LOCKS, 2017) o flúor por possui alta reatividade 
está sempre combinado com outras substâncias na forma de fluoreto, por isso em seu estado 
livre é raramente encontrado na natureza. Em função da sua forte tendência a formar íons de 
carga negativa (F-), e devida ser um elemento muito eletronegativo o denominamos de 
fluoreto. 
 
Segundo Albuquerque (2002, apud ESTEVES, 2010) o flúor obtido pela ação humana, pode 
ser originado de diversos setores industriais como: a fabricação de alumínio, as siderurgias, 
fabricação de vidros, louças e esmaltados, teflon, fertilizantes, dentre outras. Essas atividades 
industriais são algumas das responsáveis pelo aumento do seu teor no ciclo hidrológico, nos 
corpos hídricos superficiais ou na atmosfera. 
 
17 
 
 
A indústria siderúrgica em específico, ainda em Albuquerque (2002, apud ESTEVES, 2010) o 
fluoreto está presente na composição dos escoriantes (fundentes e fluxantes), com o intuito de 
formar escórias com características, que obtenham o máximo de absorção das impurezas 
oriundas da matéria prima e combustíveis que possam ser separadas do metal líquido. 
 
Como afirma Esteves (2010), no processo de lingotamento contínuo de aços da siderurgia ele 
está presente no pó fluxante que é aplicado a superfície do aço. 
 
2.3 Indústrias Siderúrgicas 
 
A indústria siderúrgica se caracteriza pela produção de insumos para os diferentes setores 
econômicos. O complexo industrial que tem como objetivo a fabricação de aço é capaz de 
transformar o minério de ferro em bens de consumo duráveis e bens de capital (BARRAL, 
2006). 
 
O fluoreto é amplamente aplicado na preparação de carga, redução, pré-tratamento de gusa, 
refino primário e secundário e no lingotamento. 
 
2.3.1 Lingotamento Contínuo 
 
No texto Barbosa (2005) o processo de lingotamento contínuo é considerado um dos 
principais desenvolvimentos tecnológicos para a obtenção de produtos siderúrgicos. 
 
No lingotamento ocorre a modificação do aço líquido em um produto sólido. Dentre as 
principais características desse processo, destacam-se seu elevado rendimento, alta, 
produtividade e obtenção de boa qualidade superficial e interna do produto (BARRAL, 2006). 
 
O processo do lingotamento contínuo consiste no vazamento de aço líquido em um molde de 
cobre resfriado à água. A remoção de calor do veio é realizada por meio de sprays de água de 
resfriamento e continuamente a remoção de calor é realizada por convecção natural e radiação 
e em seguida é efetuado o corte, até que se obtenha a forma desejada, seja ele um perfil, 
tarugo ou placa (OLIVEIRA, 2009). O sistema maquinário que compõem o lingotamento 
contínuo são destacados três equipamentos para a sua instalação: panela, distribuidor e molde. 
Esses equipamentos possuem uma definição, tratando-se de reatores. Atualmente é a forma 
18 
 
 
mais utilizada para processar o aço líquido (ROCHA, 2014). A FIGURA 01 demonstra 
esquematicamente uma máquina de lingotamento contínuo, além dos três equipamentos 
citados anteriormente com mais detalhes. 
 
FIGURA 1 – Representação de uma máquina de lingotamento contínuo 
 
 Fonte: UNICAMP, 2018. 
 
A panela representada na FIGURA 01 possui função de homogeneizar e transportar o aço 
líquido, até a máquina do lingotamento contínuo, além de servir como um reservatório 
durante a operação do equipamento. Nela são realizados acertos de temperatura do aço 
líquido, que é uma etapa muito importante, pois, um superaquecimento elevado pode provocar 
rupturas nos veios ou uma estrutura fortemente colunar, caso a temperatura fique abaixo do 
desejável pode provocar entupimento das válvulas de alimentação do aço. A uniformidade da 
temperatura da panela é geralmente obtida através de agitação com argônio ou nitrogênio. Tal 
reator também pode ser aplicado no refino secundário do aço como a descarburação, 
desoxidação e a dessulfuração (PEREIRA, 2004). 
 
Para Garcia (2006, apud Rocha, 2014) o distribuidor, fornece aço ainda líquido, pelos veios a 
uma vazão mais constante possível até o molde, esse controle de vazão pode ser feito por uma 
válvula gaveta ou um tampão. O dimensionamento do distribuidor tem que ser capaz em que 
haja a troca das panelas sem interrupção do lingotamento. Outro item que exige atenção é que 
seja mínima a queda de temperatura do aço líquido no distribuidor. Esse reator intermediário 
19 
 
 
deve ser revestido com refratário interno, visando a manutenção da temperatura. O 
distribuidor também tem como função a limpeza do aço. 
 
No texto Seabra (1982, apud ROCHA, 2014) dentro do distribuidor, pode ocorrer a flotação 
que é a separação das inclusões não metálicas e o controle de reoxidação, nesse processo à 
ganhos com aumento da qualidade interna do produto, devido a maior limpidez. As inclusões 
não metálicas que são espécies químicas oriundas pelas ligações de metal/ não metal, podendo 
ser os não metais o oxigênio, enxofre, silício, carbono e mais dificilmente o fósforo ou 
nitrogênio. 
 
O molde é onde se inicia a solidificação e a definição da produção da peça, nele é realizada a 
retirada de calor para a formação de uma casca sólida, denominada zona de resfriamento 
primário. Ao sair do molde essa casca ainda irá conter metal no estado líquido no seu interior, 
onde serão resfriadas por jatos de água até sua completa solidificação do veio em que se 
denomina zona de resfriamento secundário (BARRAL, 2006). 
 
A zona de resfriamento secundário está localizada entre a região dos sprays e a região de corte 
do produto, essa região também pode ser chamada pôr zona de radiação livre, onde a 
transferência de calor se dá por radiação, convecção com o ambiente. Um dos fenômenos 
importantes que também ocorre no molde é a captura de pó fluxante (BARRAL, 2006). 
 
2.3.2 Pó Fluxante 
 
Os pós fluxantes estão em constante desenvolvimento, em busca de promover produtos de 
melhor qualidade superficial no processo do lingotamento contínuo (MARTINS, 2019). 
 
Chamados de pós moldes o pó fluxante, são escórias sintéticas que é utilizado como função 
principal a lubrificação dos moldes no processo de lingotamento contínuo de aços 
(MARTINS, 2019). 
 
Além da função de lubrificação, segundo Branion (1986, apud BARRAL, 2006) o fluxante 
possui outras funções importantes como: 
 
20 
 
 
 Isolante térmico para o aço líquido, como forma de prevenção da solidificação do molde, 
pois o fluxante possui uma condutividade térmica baixa, quando fundido, nessa condição 
ele é inerte; 
 Evita que haja contato do aço líquido com a atmosfera oxidante,prevenindo contra a 
reoxidação; 
 Absorção de inclusões que está relacionado com a composição química do fluxante; 
 Minimização de rompimento da pele solidificada durante o lingotamento, pois há uma 
lubrificação entre a casca solidificada e o molde, porém, essa habilidade de lubrificação é 
determinada pela viscosidade e temperatura de cristalização do pó fluxante; 
 Controle da transferência de calor (uniformização) entre o molde e o aço, caso essa 
transferência de calor não seja uniforme pode resultar na formação de trincas. 
 
Para Barral (2006, p.10) “o pó fluxante é alimentado na superfície do aço líquido, formando 
uma poça líquida que escoa pelas paredes do molde, diminuindo o atrito entre a casca 
solidificada do aço e a parede do molde”. A densidade do pó fluxante é inferior à do molde, 
ele fica sobre o aço de líquido e são imiscíveis, porém, devido a temperatura elevada do aço 
líquido, provoca a fusão do pó. A realização de uma lubrificação adequada reduz as forças de 
atrito e consequentemente a melhora na qualidade do produto (ROCHA, 2014). 
 
2.3.3 Composição Química do Pó Fluxante 
 
Os fluxantes utilizados no lingotamento contínuo são constituídos de CaO, SiO2, Al2O3 e 
Na2O e CaF2 (PEREIRA, 2004). Conforme Pereira (2014, p. 372) explicita que “o fluoreto de 
cálcio (CaF2) e o carbonato de sódio (Na2CO3), geralmente são utilizados para reduzir a 
viscosidade a temperatura liquidus dos produtos”. A temperatura liquidus é onde se encontra 
o pó fluxante no estado de fundição, onde ele irá penetrar na interface placa/molde durante 
toda a operação do lingotamento contínuo. A composição química do pó fluxante é uma das 
suas principais características, pois é capaz e afetar vários fatores como: a viscosidade, taxa 
de fusão, temperatura de solidificação e de cristalização (BARRAL, 2006). A TABELA 01 
demonstra a composição química dos pós fluxantes para o lingotamento, de acordo com 
Vieira (2002, apud BARRAL, 2014). 
 
 
21 
 
 
QUADRO 01 – Composição química típica dos pós fluxantes 
Elemento Faixa de composição química 
(%) 
CaO 25 - 45 
SiO2 20 - 50 
Al2O3 0 - 10 
TiO2 0 - 5 
C 1 - 25 
Na2O 1 - 20 
K2O 0 - 5 
FeO 0 - 5 
MgO 0 - 10 
MnO 0 - 10 
BaO 0 - 10 
Li2O 0 - 4 
B2O3 0 - 10 
F 4 - 10 
 Fonte: Vieira, 2002 apud Barral, 2014. 
 
A especificação da sua composição química está diretamente relacionada ao tipo específico de 
aço a ser lingotado, a condição do lingotamento contínuo e ao fornecedor, de forma que a que 
a composição química varie conforme as propriedades requeridas (ROCHA, 2014). Em 
Martins (2019) o pó fluxantes é constituído de uma mistura de óxidos naturais ou sintéticos 
com adição de carbono, essa adição resulta na prevenção a reoxidação do aço, isso ocorre pelo 
fato da facilidade com que o carbono reage com o oxigênio. 
 
2.4 Refrigeração 
 
Durante o processo de refino, o aço se encontra no estado líquido e por isso é preciso, que seja 
solidificado de maneira adequada em função da sua utilização final. A máquina de 
lingotamento contínuo é responsável pelo envaze contínuo do aço líquido em moldes de cobre 
e resfriado, formando um produto semiacabado como: tarugo, placas e perfis para que 
posteriormente possam ser laminados (BEZERRA, 2016). 
 
Esse sistema realiza o resfriamento do aço de forma controlada e uniforme utilizando a água 
em um conjunto de sprays durante todo o processo de lingotamento, além disso, a distribuição 
de água é rigorosa e controlada, pelos bicos e aspersores, onde será de acordo com a 
especificação do material a ser lingotado (ESTEVES, 2010). 
 
22 
 
 
A água ainda possui outra função importante, na remoção do calor indesejável presente no 
molde, isso contribui para que o íon fluoreto esteja presente no efluente desse processo, pelo 
fato do contato direto da água com o pó fluxante presente na superfície do aço (BEZERRA, 
2016). 
 
2.5 Efluente siderúrgico 
 
O efluente siderúrgico é geralmente obtido pelo processo de resfriamento de equipamentos e o 
produto final, através de circuitos diretos ou indiretos (SILVEIRA, 2010). 
 
2.5.1 Circuitos de resfriamento indireto 
 
Os circuitos de resfriamento sem contato, também denominados de circuitos indiretos, 
possuem o sistema de tratamento do efluente simples, pois é um circuito que não sofre 
grandes contaminações, isso devido o efluente ser utilizado apenas para a troca térmica 
indireta, ou seja, o resfriamento de equipamentos, sistemas hidráulicos não ocorre o contato 
direto com o produto (SANTOS, 2014). 
 
O tipo de tratamento nesse sistema conforme mencionado por Santos (2014, p.33) “ocorre 
apenas com a correção de pH, adição de inibidores de corrosão, dispersante, a fim de evitar a 
deposição de material na tubulação” 
 
2.5.2 Circuitos de resfriamento diretos 
 
Em circuitos em que há o contato direto da água com o produto, são denominados de circuitos 
de resfriamentos diretos, nesse processo a contaminação da água faz parte do processo, 
estando presente nesse efluente a carepa, óleos e graxas e outros contaminantes de acordo 
com o processo (SANTOS, 2014). 
 
Na siderúrgica é comum a utilização dessa prática, porém ela é usada em processos que não 
possuem grandes restrições quanto à qualidade da água, no texto Mierzwa, Hespanhol (2005) 
características físico-químicas devem ser controladas para a obtenção de uma melhor 
qualidade do produto. 
23 
 
 
 
2.6 Etapas de tratamento para o circuito de resfriamento direto 
 
O processo de tratamento do efluente proveniente do sistema de resfriamento direto é 
realizado de três formas distintas, sendo eles o tratamento primário, secundário e terciário. O 
tratamento primário, a água utilizada no processo siderúrgico é contaminada, durante a 
produção do aço, ela é tratada para ser aplicada novamente ao processo. O poço de carepas 
que é um poço extremamente profundo recebe o efluente bruto, oriundo da produção, nele 
ocorre o processo de decantação das partículas maiores (carepa) presentes o efluente, essa 
primeira etapa pode ser denominada como pré-decantação ou tratamento primário (SANTOS, 
2014). 
 
A carepa é um produto originado pela oxidação da superfície do aço, durante o processo de 
lingotamento contínuo e da laminação. São compostas de óxidos de ferro como wustita (FeO), 
magnetita (Fe3O4) e hematita (Fe2O3), além do próprio ferro metálico (LOBATO,2014). 
 
O tratamento secundário é feito, após o efluente passar pelo poço de carepas, ele é 
direcionado a um tanque, onde ele receberá a adição de coagulante e floculante para auxiliar 
na decantação de partículas menores, que não foram decantadas no processo anterior 
(SANTOS, 2014). 
 
No processo de coagulação, ocorre uma estabilização das cargas e formação de coágulos, para 
posteriormente formar flocos maiores com a adição de floculante, porém nesse processo é 
necessário que o pH, agitação e as respectivas dosagens de coagulante e floculante, sejam 
adequados, para uma melhor performance do processo (SILVEIRA, 2010). 
 
Após a formação dos flocos, eles irão sedimentar em uma decantador de acordo com o seu 
tempo de residência, com o auxílio de raspadores a lama é concentrada ao fundo do 
decantador. Essa lama será retirada do fundo do decantador e passará por um processo de 
desidratação e o efluente clarificado que ainda possuem algumas partículas em suspensão 
serão encaminhados para os filtros de pressão e ocorrerá a filtração, a água filtrada seguirá 
para um posterior tratamento (SANTOS, 2014). 
 
24 
 
 
Os filtros de pressão podem ser constituídos com areia, antracito e podem ser classificados 
como lentos (Q/A=0,07 a 0,40 m³/h-1m - ²) ou rápidos s (Q/A=5 a 25 m³/h-1m - ²), sendo Q a 
quantidade de água em m³ e A área filtrante por onde a água irá passar, o que vai determinar é 
a vazão que o sistema opera e o dimensionamento do mesmo (SANTOS, 2014). 
 
Esses filtros necessitamda realização de retrolavagens, pois com algumas horas de operação 
ocorre uma deposição de partículas no seu leito provocando uma perda de carga, normalmente 
essas retrolavagens são realizadas com ar e água no sentido contrário ao da filtração, essa 
água utilizada na retrolavagem retorna para o início do processo (SILVEIRA 2010). 
 
No tratamento terciário, o efluente resultante do processo de filtração ainda possui algumas 
substâncias solúveis remanescentes. Para o tratamento desse efluente pode ser aplicado 
algumas tecnologias como: os processos de oxidação com hipoclorito de sódio, o carvão 
ativado ou a utilização da osmose reversa como menciona Cetrel (2007, apud SANTOS, 
2014). 
 
Nessa etapa o que irá determinar qual método a ser aplicado, será de acordo com as 
características da água que o processo siderúrgico necessita. A utilização da oxidação com 
hipoclorito é bastante aplicada, por remover, sabor, cor cargas orgânicas e alguns sais e o seu 
custo ser baixo, após essa adição o efluente é retornado para o processo (SANTOS, 2014). 
 
2.7 Legislação 
 
A resolução 430 /2011 do CONAMA completa e altera a resolução 357/2005 além de dispor 
sobre as condições e padrões de lançamento (CONAMA, 2011). 
 
A resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) na resolução CONAMA 
430/2011 estabelece o limite máximo de 10 mg/L de fluoreto nos corpos hídricos. Em casos 
que a concentração de fluoreto para lançamento exceda esse valor é necessário que haja 
alternativas de tratamento para que esse efluente não chegue aos corpos receptores 
(CONAMA, 2011). 
 
25 
 
 
2.8 Processo de Remoção do Íon Fluoreto 
 
 O fluoreto (F-) pode ser removido da água através de várias técnicas, sendo as mais utilizadas 
a de tratamento químico (precipitação-coagulação), adsorção, filtração por membranas, 
eletrocoagulação (SHINZATO et al.,2018). 
 
2.8.1 Remoção por tratamento químico 
 
Esse método é um dos mais utilizados para a remoção de fluoreto do efluente na indústria 
siderúrgica. Nesse processo o mecanismo envolvido é a precipitação e a coagulação, através 
da aplicação de agentes químicos. No primeiro instante é feito a adição de hidróxido de 
cálcio, onde o flúor irá precipitar como fluoreto de cálcio insolúvel conforme demonstrado na 
(REAÇÃO 1) e o pH dessa etapa se encontra em 11-12 (PINTO, 2020). 
 
Ca (OH)2 + 2F 
- → CaF2 + 2OH
- Reação 1 
 
Em seguida um sal de alumínio é adicionado, normalmente o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), 
onde ele irá coagular esse material. Com a adição de sulfato de alumínio obtém-se duas 
reações: a primeira ocorre a reação de parte da alcalinidade com o alumínio produzindo um 
hidróxido de alumínio insolúvel [Al (OH)3]. Para a segunda reação, o alumínio irá reagir com 
íons fluoretos presentes na água, a melhor remoção de fluoreto se tem na faixa de pH de 5,5 a 
7,5 conforme menciona Meenakshi e Maheshwari (2006). 
 
Esse método possui desvantagens, por possuir baixa capacidade de remoção e de ser 
necessárias grandes quantidades de produtos químicos para a remoção, além de trazer efeitos 
secundários como o aumento do teor de sulfato remanescente na água como apresenta 
Berenhauser (2001, apud SHINZATO et al. 2018). 
 
2.8.2 Remoção por adsorção 
 
Bastante aplicada no tratamento de águas e efluentes, os métodos de adsorção tem se 
mostrado muito eficiente na remoção de fluoreto. Essa técnica consiste em separar elementos 
de uma mistura líquida ou gasosa, através de afinidade por alguns componentes. As moléculas 
da mistura ficam retidas na superfície do material sólido, isso porque a superfície do sólido é 
26 
 
 
uma região rica em energia. O material sólido é denominado adsorvente, por fornecer a 
superfície para a adsorção e as espécies que serão adsorvidas são denominadas adsorvato 
(WORCH, 2012). 
 
Os materiais mais aplicados na remoção de fluoreto são: a alumina ativa, carvão ativado e 
resinas sintéticas (SHINZATO et al., 2018). Esse método apresenta como vantagem o seu 
baixo custo de instalação e manutenção, sendo possível encontrar vários adsorventes naturais, 
viáveis e já testados (RIBEIRO, 2011). 
 
2.8.3 Remoção por membranas 
 
As membranas semipermeáveis são utilizadas nesse caso, para o sistema de osmose reversa a 
fim de produzir água de elevada pureza. Nela é aplicada uma pressão que força a passagem do 
efluente na membrana onde os íons ficam retidos nas membranas e posteriormente são 
rejeitados com salmouras (RIBEIRO, 2011). 
 
Tal mecanismo e capaz de garantir a remoção de fluoreto, sólidos em suspensão, poluentes 
inorgânicos, micro poluentes orgânicos, pesticidas, microrganismos etc. Este processo se 
mostra bastante eficiente, chegando a remover 98% de fluoreto, porém é um método muito 
caro devido o gasto de energia, mas essa técnica pose ser otimizada realizando o tratamento 
parcial do volume de água (SHINZATO et al. 2018). 
 
A vida útil das membranas é duradoura, não sendo necessárias trocas frequentes das mesmas, 
não faz uso de produtos químicos e a demanda com a manutenção é baixa (RIBEIRO, 2011). 
 
2.8.4 Eletrocoagulação 
 
A eletrocoagulação também pode ser denominada como eletrofloculação ou eletroflotação, 
tem a finalidade de tratar efluentes complexos que possuem misturas de diferentes substâncias 
de forma eficiente, sustentável e econômica trazendo viabilidade para a sua aplicação no 
tratamento de efluente siderúrgico (VIEIRA; CAVALCANTI, 2018). 
 
Para esse tratamento será necessário placas metálicas de sacrífico imersos (eletrodos) que 
geralmente são de alumínio ou ferro, sob a aplicação de uma corrente elétrica, que irão formar 
27 
 
 
coagulante “in situ” através de um processo eletroquímico, onde ocorrerá a dissolução de íons 
de alumínio ou de ferro de acordo com o respectivo material que está sendo usado nas placas 
(VIEIRA; CAVALCANTI, 2018). 
 
O eletrodo positivo sofrerá oxidação ele será chamado de ânodo, esse eletrodo será o 
responsável por gerar íons positivos do metal. Após a dissolução iônica em um meio que o pH 
esteja favorável levara a formação de hidróxidos metálicos que são capazes de desestabilizar 
os poluentes que estão em suspensão ou em emulsão contidos no efluentes, fazendo com que 
eles precipitem ou se agregam (AQUINO NETO et al., 2011). 
 
O outro eletrodo que sofrerá a redução é denominado cátodo, nele haverá formação de 
microbolhas de oxigênio no ânodo e hidrogênio no cátodo que é o processo de eletrólise da 
água que na última fase “arrastam” o material para a superfície promovendo a clarificação 
conforme demonstrado nas (REAÇÕES 2,3,4,5), fazendo uso do eletrodo de alumínio 
(BELAN, 2014). 
 
Esse processo de eletrocoagulação ocorre basicamente em três etapas. Na primeira etapa o 
coagulante é formado in situ através da oxidação do ânodo metálico de sacrifício, pela ação da 
corrente elétrica aplicada diretamente aos eletrodos, assim os cátions são formados e estes 
reagem com as moléculas da água formando os hidróxidos e os polihidróxidos (AQUINO 
NETO et al., 2011). 
 
 Oxidação do Alumínio Sólido (Reação anódica) 
 
𝐴𝑙 (𝑠) → 𝐴𝑙(𝑎𝑞) 3+ + 3𝑒 − Reação 2 
 
 Solvatação do Cátion Formado 
 
𝐴𝑙3+ (𝑎𝑞) + 6𝐻2𝑂(𝑙) → 𝐴𝑙(𝐻2𝑂) 6³+ (𝑎𝑞) Reação 3 
 
 Formação do Agente Coagulante 
 
 𝐴𝑙(𝐻2𝑂)63+ (𝑎𝑞) → 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 (𝑠) + 3𝐻2𝑂 (𝑙) Reação 4 
28 
 
 
 
 Eletrólise da água 
 
3H2 O + 3e → 3/2H2 + 3OH
- (cátodo) Reação 5 
 
Na segunda etapa, os hidróxidos presentes irão se adsorver nas partículas coloidais, formando 
os flocos resultando na remoção dos poluentes. Na última fase ocorre a flotação, que são a 
formação das microbolhas, originada pela eletrólise da água (AQUINO NETO et al., 2011). 
 
Alguns fatores podem influenciar nesse processo de eletrocoagulação, são eles: a corrente 
aplicada, a condutividadedo meio e a concentração dos constituintes, por outro lado o pH 
influência nas reações que ocorrem nos eletrodos e no meio aquoso, pois cada metal possui o 
seu valor de pH ótimo para que haja a formação dos hidróxidos metálicos (BELAN, 2014). 
 
2.9 Reatores da eletrocoagulação 
 
Existem dois tipos de reatores que possam ser usados na eletrocoagulação que são os 
monopolares e os bipolares. As características de ambos serão citadas a seguir (BELAN, 
2014). 
 
2.9.1 Reatores monopolares 
 
É um reator de forma mais simples, pode apresentar arranjos em série ou em paralelo. Nos 
reatores os ânodos são chamados de eletrodos de sacrifício, e para esse reator os eletrodos de 
sacrífico estão interligados uns aos outros, sem conexão com os eletrodos externos, o arranjo 
simples é similar ao arranjo em série dos eletrodos como demonstra a (FIGURA 2) em escala 
reduzida, com a diferença que são muitos eletrodos e interconexões, tal arranjo é necessário 
uma maior diferença de potencial para uma determinada corrente, pois esse arranjo possui 
uma maior resistência, porém a corrente percorre todos os eletrodos (BELAN, 2014). 
 
29 
 
 
FIGURA 02 - Esquema do reator monopolar em série 
 
 Fonte: Mollah et al., 2004. 
 
 O arranjo em paralelo, um par de placas metálicas condutoras (anodo) é interligado com 
outro par de placas metálicas (cátodo) associadas em paralelo conforme a (FIGURA 3) em 
escala reduzida, nesse arranjo a diferença de potencial necessária é menor, porém a corrente é 
dividida entre os eletrodos (BELAN, 2014). 
 
FIGURA 03 - Esquema do reator monopolar em paralelo
 
 Fonte: Mollah et al., 2004. 
 
2.9.2 Reator Bipolar 
 
Esse tipo de reator utiliza a associação em paralelo, em que os eletrodos de sacrífico são 
colocados em paralelo entre os eletrodos monopolares externos, sem nenhuma interconexão 
entre eles, conforme mostra a FIGURA 4, assim quando há passagem de corrente elétrica pela 
30 
 
 
solução ocorre uma bipolarização dos eletrodos de sacrífico, sendo assim cada lado da placa 
metálica apresenta uma carga oposta os eletrodos monopolares (BELAN, 2014). 
 
 FIGURA 04 - Esquema do reator bipolar em paralelo 
 
 Fonte: Mollah et al., 2004. 
 
2.9.3 Lodo gerado 
 
Uma das vantagens da eletrocoagulação é a baixa degradação de lodo residual em relação ao 
tratamento biológico, além disso, devido o lodo ser constituído principalmente por óxidos e 
hidróxidos metálicos, faz com que o lodo gerado pelo processo eletroquímico não precise 
passar por uma etapa intermediária de digestão e possa ser levado diretamente para os leitos 
de secagem como explica Sinoti (2004). Após a secagem, o lodo tem como possível 
destinação final os aterros sanitários, incineração, uso agrícola ou o reuso industrial como na 
fabricação de tijolos, cerâmicas e cimentos (BRITO; FERREIRA; SILVA, 2012). 
 
31 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
3.1 Coleta de Amostras 
 
As coletas das amostras referente ao efluente a ser tratado foram realizadas em uma unidade 
de estação de tratamento de efluentes (ETE) de uma siderúrgica localizada na cidade de 
Jeceaba- MG. As coletas foram feitas durante todo o período de realização dos testes, o 
efluente coletado é utilizado no processo do lingotamento contínuo de aços. As amostras 
foram acondicionadas em frascos de plástico e transportadas para o laboratório do Centro de 
Ensino Superior de Conselheiro Lafaiete (CES-CL) situado na cidade de Conselheiro 
Lafaiete, para a condução de análises e dos testes. 
 
3.2 Reagentes 
 
 Fluoreto de Lítio; 
 SPADNS; 
 Oxicloreto de Zircônio octahidratado (ZrOCl2 .8H2O); 
 Ácido Clorídrico concentrado; 
 Arsenito de Sódio (NaASO2); 
 
3.3 Equipamentos e vidrarias utilizados nas análises 
 
3.3.1 Vidrarias 
 
Para o preparo das soluções utilizadas nas análises de detecção do fluoreto (F-), foram 
utilizados balões volumétricos, béqueres, proveta e vidro relógio. 
 
3.3.2 Espectrofotômetro 
 
A análise para a determinação de fluoreto na água, foi utilizada a técnica espectrofotométrica, 
onde usou-se um espectrofotômetro LGi Scientific conforme a (FIGURA 5). 
 
32 
 
 
FIGURA 05 - Espectrofotômetro 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
 3.3.4 Turbidímetro 
 
A turbidez foi analisada através do equipamento da marca AKSO e o modelo TU430 
conforme ilustra a FIGURA 6 e os resultados são expressos em UNT (Unidades 
Nefeloméricas de Turbidez) 
 
FIGURA 06 - Turbidímetro 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.3.5 Clorímetro 
 
A análise de cloro do efluente bruto foi efetuado no local da coleta devido cloro se dissipar 
facilmente e assim obter um resultado de maior confiabilidade. O clorímetro utilizado foi da 
marca Digimed e modelo DM-CL como mostra FIGURA 7, os seus resultados são expressos 
em gramas por litro (g/L). 
 
33 
 
 
FIGURA 07 - Clorímetro 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.3.6 pHmetro 
 
Na análise de pH do efluente foi utilizado o pHmetro da marca ION e o modelo PHB-500-
NM como demostra a FIGURA 8, o parâmetro não possui unidade de medida. 
 
FIGURA 08 - pHmetro 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.3.7 Balança Analítica 
 
Para o preparo de algumas soluções, utilizou-se a balança analítica da marca Shimadzu e 
modelo AUY220 conforme a FIGURA 9 para a pesagem de alguns reagentes, a unidade 
expressa pela mesma é o grama (g). 
 
34 
 
 
FIGURA 09 – Balança Analítica 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.3.8 Termômetro 
 
O uso do termômetro será para comparativo de temperatura da amostra e as soluções, o seu 
resultado é expresso em graus Celsius (°C). 
 
3.4 Preparo de Soluções para detecção de fluoreto nas amostras 
 
 Solução estoque de fluoreto, segundo o manual da FUNASA (2012, p.44) “dissolva 221,0 
mg de fluoreto de sódio anidro (NaF), em água destilada e leve o volume para 1000 mL. 
Cada mL da solução contém 100 μg de F- ”. No entanto, devido a dificuldade na aquisição 
de fluoreto de sódio anidro foi utilizado fluoreto de lítio (LiF) e através de cálculos 
estequiométricos realizou-se o preparo da solução correspondente de fluoreto lítio em que 
foram dissolvidos 0,137g (LiF) em 1000 ml de água destilada, para que cada ml contenha 
100µg de F-. 
 
 Solução padrão de fluoreto foram diluídos 100 ml de solução de fluoreto de 100 µg/ ml 
para 1000 ml de água destilada, onde cada ml contém 10 µg de F-. 
 
 Solução SPADNS (Solução A): Foram dissolvidos 958 mg de spans em 500 ml de água 
destilada. A luz solar funciona como catalisador de decomposição desse reagente, por isso, 
esta solução é estável por um ano se protegida da luz solar direta. 
 
 
35 
 
 
 Solução de oxicloreto de zircônio octahidratado (ZrOCl2 .8H2O) (Solução B): Foram 
dissolvidos 133mg de cloreto de zircônio em 25 ml de água destilada. Adicionou-se 350 ml 
de HCl concentrado para 500 ml de água destilada. Em seguida foram misturados os 
volumes iguais das soluções A e B e obteve uma solução SPADNS estável por dois anos. 
 
 Solução referência: Foram adicionados 10 ml da solução de spadns em 100 ml de água 
destilada. Diluiu 7 ml de ácido clorídrico em água destilada e adicionou à solução de 
spadns. Está solução é estável indefinidamente e foi usada como ponto de referência para o 
espectrofotômetro ou fotômetro, podendo essa solução ser substituída por um dos padrões 
de fluoreto. 
 
 Solução de Arsenito de sódio NaASO2: Dissolveu 5,0 g de NaASO2 em 1000 ml de água 
destilada. 
 
3.4.1 Procedimento de Análise 
 
Há uma variedade de métodos para a determinação do íon fluoreto na água. Os métodos 
eletrométricos e os colorimétricos são atualmente considerados os mais satisfatórios. 
 
No espectrofotômetroé necessário usar o comprimento de onda de 580 nm e um percurso 
ótico de 1 cm conforme descrito no manual (FUNASA, 2012). O preparo de soluções padrão 
de fluoreto será feito dentro da faixa de 0 a 1,40 mg/L, sendo cinco concentrações conhecidas 
(0 mg/L - 0,25 mg/L - 0,5 mg/L – 1,0 mg/L -1,4 mg/L), diluindo quantidades apropriadas da 
solução padrão de fluoreto para 50 ml com água destilada. Foram pipetados 5 ml do reagente 
de ácido zircônio e 5 ml de solução SPADNS ou 10 ml do reagente misto de zircônio e spadns 
em cada padrão e misturou-se bem. 
 
O espectrofotômetro foi ajustado para o zero de adsorção com a solução referência e 
imediatamente efetuou-se a leitura de absorção de cada um dos padrões. Em seguida foram 
traçadas as curvas de calibração, as leituras obtidas em absorbância foram correlacionadas 
com as concentrações de fluoreto. 
 
36 
 
 
As análises foram realizadas em triplicata, a fim de obter maior confiabilidade nos resultados, 
além disso as amostras, tiveram que ser diluídas, para a obtenção do resultado dentro da curva 
analítica e ao final o seu resultado era multiplicado pela diluição que foi efetuada. 
 
Observações: Caso a amostra contenha cloro residual, é necessário removê-lo através da 
adição de 1 gota (0,05 ml) da solução de arsenito de sódio para cada 0,1 mg de cloro e 
misturar bem. Concentrações de arsenito de sódio de 1 300 mg/L produzem erros de 0,1 mg/L 
de F-. Porém para as amostras que foram utilizadas nos testes não havia residual de cloro. 
 
3.4.2 Cálculos para determinação de íon fluoreto 
 
A determinação desse íon é obtida em mg/L por meio da seguinte equação (Equação 1): 
 
mg/ L F- = 
𝐴
𝑚𝑙 𝑑𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
 𝑋 
B
𝐶
 Equação 1 
 
Onde: 
 
A = mg de fluoreto determinado; 
B= Volume final da diluição; 
C = alíquota tomada para a diluição. 
 
3.5 Análises Físico- Químicas 
 
As amostras em estudo foram submetidas a algumas análises anteriormente e posteriormente 
ao processo de eletrocoagulação, são elas: análises de pH, turbidez, cloro e temperatura. As 
análises de turbidez e cloro foram realizadas antes de efetuar a análise de fluoreto, pois ambos 
os parâmetros são interferentes para o método SPADNS. As análises de pH e temperatura são 
parâmetros importantes de controle operacional, visto que podem influenciar na velocidade 
das reações. 
 
3.6 Fluxogramas do Plano de Análise 
 
A FIGURA 10 demonstra o plano de análise realizado nas amostras. 
37 
 
 
 
FIGURA 10 – Fluxograma do plano de análises 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.7 Construção do protótipo 
 
Para a construção do protótipo, foi levada em consideração a redução dos custos, porém 
visando à garantia da remoção. 
 
Foi utilizado um recipiente retangular com 23 cm de comprimento, 14 cm de largura e 12 cm 
de profundidade, transparente, com capacidade de 2,2L conforme a (FIGURA 11). 
 
FIGURA 11 – Recipiente do reator de eletrocoagulação 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.7.2 Arranjos das Placas de Alumínio 
 
Para o arranjo foram usadas 6 placas de alumínio de dimensão 11,5cm de comprimento, 5,6 
cm de largura e espessura de 0,1 cm, no protótipo as placas serão monopolares associadas em 
Coleta de Amostra 
pH Turbidez Cloro Fluoreto Temperatura 
pH Turbidez Fluoreto Temperatura 
Eletrocoagulação 
38 
 
 
paralelo conforme a FIGURA 12 com o espaçamento de 2 cm entre elas. Entre as placas serão 
utilizados dispositivos de isolação elétrica para que se obtenha a associação em paralelo. Na 
sustentação das placas foram aplicados dois parafusos de 5,3 cm de comprimento e diâmetro 
de 0,4 cm para que se tivesse um distanciamento de 1 cm do fundo do reator até as placas. 
 
FIGURA 12 – Esquema do arranjo de placas 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.7.3 Fonte de Energia 
 
A fonte utilizada no protótipo, é uma fonte de corrente contínua como demonstra a FIGURA 
13 da marca Minipa e modelo MPS-3003D que permite o ajuste de tensão e corrente que será 
aplicado ao experimento. 
 
FIGURA 13 – Fonte de corrente contínua 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
 
39 
 
 
3.7.4 Agitador Magnético 
 
O protótipo necessita de agitação mecânica visto que o sistema funcionará em batelada, então 
utilizou-se um agitador mecânico conforme a FIGURA 14 da marca Warmnest. 
 
FIGURA 14 – Agitador Magnético 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
3.8 Reator eletroquímico 
 
O desenvolvimento do escopo principal do trabalho, será a montagem do reator de 
eletrocoagulação conforme a FIGURA 15 para a execução dos procedimentos experimentais. 
 
FIGURA 15- Esquema do reator eletroquímico 
 
 Fonte: Elaborado pela Autora, 2021. 
 
40 
 
 
O reator eletroquímico será operado em batelada, onde será analisado a taxa de remoção de 
fluoreto, turbidez, pH, quantidade de energia consumida, o tempo mínimo para uma boa 
remoção. A escolha pelo material da placa será o alumínio, devido ao fato que os sais de 
alumínio são muito utilizados como coagulantes em estações de tratamento de água. 
 
Taxa de remoção de fluoreto é calculada pela Equação 2: 
 
% 𝑟𝑒𝑚𝑜çã𝑜 =
𝐶𝑖−C𝑓
C𝑖
 𝑥 100 Equação 2 
 
Onde: 
 
Ci = Concentração inicial de fluoreto 
Cf = Concentração final de fluoreto 
 
O consumo de energia do reator durante a sua operação é calculado pela (Equação 3). 
 
C.E=
U . I
1000
 𝑥 𝑇 Equação 3 
 
Sendo: 
 
C.E = Consumo de energia (KW/h) 
U.I = Potência gerada (A) 
T = Tempo (H) 
 
 
 
 
41 
 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
4.1 Análises espectrofotométricas para obtenção da concentração de fluoreto 
 
Para a obtenção das concentrações de fluoreto, foram necessários os resultados médios de 
absorbância. Inicialmente foram verificadas no espectrofotômetro a absorbância das soluções, 
onde as concentrações eram conhecidas. A TABELA 01 mostra a leitura das médias dos 
resultados de absorbância para a curva padrão. 
 
 TABELA 01 – Obtenção da absorbância da curva padrão 
Conc. Padrão (mg/L) Média de absorbância (nm) 
0 0,258 
0,25 0,216 
0,5 
0,168 
1,0 
0,080 
1,4 
0,013 
Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
 
As curvas foram construídas com cinco pontos experimentais, onde, existe uma 
proporcionalidade direta entre a quantidade de luz absorvida em comprimentos de onda 
específicos e as concentrações das soluções (ALVES et al., 2019). A curva de calibração, 
correlaciona os valores de absorbância aos de concentração, então, aplicou-se a regressão 
linear para se obter a equação da reta conforme o GRÁFICO 01. 
 
GRÁFICO 01 – Obtenção da equação da reta 
 
 Fonte: Elaborado pelos autores, 2021. 
 
y = -0,1761x + 0,2579
R² = 0,9997
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
A
b
so
rb
â
n
ci
a
Concentração (mg L-1)
42 
 
 
O GRÁFICO 01 demonstra que quanto maior for a concentração de fluoreto, menor será a 
absorbância. Marques (2013), explica que o indicador Zr- SPADNS reage com o fluoreto, 
vindo a dissociar o complexo vermelho escuro e forma um complexo incolor de maior 
estabilidade que é o íon hexafluoretozirconato (ZrF6
2-), o mesmo liberava um indicador 
vermelho em meio aquoso, fazendo com que ocorresse a redução da cor da solução. Essa 
reação de descoloração do método SPADANS na presença de fluoreto ocorre forma imediata. 
 
A velocidade da reação entre o complexo indicador e o fluoreto é sensível as variações de pH, 
por isso, a solução indicadora deve ser preparada em meio ácido (HCl), para se obter uma 
maior estabilidade, além disso, ela é capaz de inibir possíveis interferente como o carbonato 
de cálcio (CaCO3) proveniente da alcalinidade e os íons cloreto e férrico (Fe (III)) conforme 
menciona Marques (2013). A FIGURA 16 ilustra as reações que ocorrem entre os íons 
fluoretocom o complexo Zr- SPADNS em meio ácido. 
 
FIGURA 16 – Reação entre o Zr- SPADNS e o fluoreto 
 
 Fonte: Marques, 2013. 
 
Ainda sobre o GRÁFICO 01, a curva de calibração, pôde ser descrita pela equação 
matemática: 
 
y = -0,1761x + 0,2579 Equação 4 
 
O coeficiente de determinação (R²) foi de 0,9997. Devido o resultado de R² ter sido muito 
próximo de 1, significou que houve uma boa reprodutibilidade no preparo das soluções, bem 
como a utilização do equipamento. 
 
43 
 
 
Os valores “x” e “y” na equação (4) são respectivamente a concentração de fluoreto e a 
absorbância mostrada do espectrofotômetro para as análises. A TABELA 02 demonstra o 
tratamento de dados para obtenção da concentração do ânion. 
 
TABELA 02 – Obtenção da absorbância nas amostras 
Abs. 1 Abs. 2 Abs. 3 Média da abs. Conc. diluída Diluição Conc. Final (mg/L) 
0,226 0,225 0,227 0,226 0,18115 (1:100) 18,1147 
0,230 0,232 0,232 0,231 0,15086 (1:100) 15,0861 
0,237 0,236 0,238 0,237 0,11868 (1:100) 11,8682 
0,241 0,241 0,240 0,241 0,09786 (1:100) 9,7861 
0,249 0,250 0,250 0,250 0,04675 (1:100) 4,6753 
Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
 
Os valores “y” foram encontrados através das médias realizadas das leituras de absorbância 
(Abs.), onde esse valor foi inserido na Equação (4) e então se chegou ao resultado da 
concentração de fluoreto em “x”, porém, os valores obtidos em “x” se tratavam de valores de 
amostras diluídas, sendo necessário posteriormente a multiplicação pela diluição realizada. 
 
4.1.2 Características do efluente 
 
As amostras utilizadas no presente estudo se referem a um efluente que já foi submetido a 
tratamento de remoção de sólidos, com isso as características do mesmo eram satisfatórias a 
submissão das análises espectrofotométricas, visto que a turbidez elevada e cloro residual 
nessa metodologia são interferentes (FUNASA, 2012). Além disso, as amostras também 
foram submetidas a análises de pH, temperatura, condutividade e fluoreto. A TABELA 03 
demonstra os resultados obtidos dos métodos citados acima, antes do processo de 
eletrocoagulação. 
 
 TABELA 03 - Análises físico-químicas 
Amostras Turbidez pH Cloro Fluoreto Temperatura Condutividade 
Amostra 1 3,26 UNT 7,76 0,0 mg/L 14,82 mg/L 18°C 775,6 µS/cm 
Amostra 2 6,41 UNT 7,77 0,0 mg/L 23,05 mg/L 22°C 778,2 µS/cm 
Amostra 3 14,9 UNT 7,58 0,0 mg/L 18,77mg/L 24°C 756,3 µS/cm 
Amostra 4 6,92 UNT 6,83 0,0 mg/L 37,98 mg/L 22°C 654,1 µS/cm 
Amostra 5 8,15 UNT 6,26 0,0 mg/L 86,68 mg/L 18°C 689,4 µS/cm 
Amostra 6 9,76 UNT 6,15 0,0 mg/L 24,52 mg/L 16°C 866,1 µS/cm 
Amostra 7 6,21 UNT 7,02 0,0 mg/L 66,18 mg/L 21°C 844,3 µS/cm 
Amostra 8 7,21 UNT 7,07 0,0 mg/L 36,03 mg/L 23°C 783,4 µS/cm 
Amostra 9 2,13 UNT 7,04 0,0 mg/L 24,10 mg/L 24°C 276,8 µS/cm 
 Nota: µS/cm – MicroSiemens por centímetro (unidade de medida de condutividade). 
 Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
44 
 
 
Conforme os dados da TABELA 03 podem ser observados que a turbidez e a concentração de 
cloro para a realização das análises espectrofotométrica, se encontram com os resultados 
satisfatórios, visto que os valores de turbidez estavam inferiores a 15UNT o que mostra boa 
qualidade para o método de análise sem que haja interferência na análise por esse parâmetro. 
As amostras não apresentaram residual de cloro, o que poderia também impactar nas análises, 
caso apresentassem valores maiores que 7000 mg/L, devido serem interferentes para análise 
de fluoreto no método SPADNS (FUNASA, 2012). 
 
Os demais parâmetros como o pH, temperatura, as concentrações do contaminante e a 
condutividade influenciam diretamente no processo de eletrocoagulação, conforme citado no 
texto de Mollah et al. (2004). 
 
4.2 Reator de Eletrocoagulação 
 
A montagem final do reator de eletrocoagulação está demonstrada na FIGURA 17, as 
amostras contidas nele, foram submetidas à variação de tensão, variação do tempo, a troca de 
espessura das placas e o distanciamento entre as placas, com o intuito de verificar a melhor 
condição para a remoção do íon fluoreto. 
 
O reator montado é do tipo monopolar, onde a célula eletrolítica é constituída de três 
eletrodos como ânodo e os outros três como cátodo, associados de forma paralela. Ao serem 
conectados a uma fonte de corrente contínua, obteve-se a formação do coagulante através da 
oxidação eletrolítica e a geração de microbolhas de oxigênio e hidrogênio que são as 
responsáveis por flotar os coágulos formados (CRESPILHO; SANTANA; REZENDE, 2004). 
 
FIGURA 17- Reator de eletrocoagulação 
 
 Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
45 
 
 
4.3 Parâmetros para a legislação 
 
Levando em consideração o objetivo de alcançar a concentração de fluoreto inferior a 10 
mg/L que é o estabelecido pela Resolução CONAMA N° 430/2011 a eletrocoagulação se 
mostrou eficiente para a remoção desse ânion, entretanto em determinadas condições de 
tensão, distanciamento entre os eletrodos, tempo no reator, espessura do eletrodo além disso 
observando a concentração inicial do contaminante. A TABELA 04 representa as 
concentrações finais inferiores a 10 mg/L e a condição de operação necessária para obtenção 
desse valor. 
 
TABELA 04 – Redução da concentração 
Amostras Fluoreto (AE) Fluoreto (DE) Tempo 
(Horas) 
Tensão (V) Distância entre 
os eletrodos 
Espessura 
eletrodos 
Amostra 1 14,82 mg/L 0,95 mg/L 30 min 18 V 220 mm 1 mm 
Amostra 2 23,05 mg/L 1,91 mg/L 30 min 20 V 220 mm 1 mm 
Amostra 3 18,77mg/L 1,38 mg/L 30 min 25 V 220 mm 1 mm 
Amostra 4 37,98 mg/L 1,48 mg/L 30 min 28 V 220 mm 1 mm 
Amostra 7 66,18 mg/L 4,67 mg/L 130 min 28 V 220 mm 0,4 mm 
 Nota: AE – Antes da eletrocoagulação; DE – Depois da eletrocoagulação. 
 Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
 
Diante dos testes realizados, a eletrocoagulação se mostrou eficiente para a redução da 
concentração final de fluoreto, mas foi necessário submeter às amostras em tensões maiores 
que 18 V, sendo necessário também um tempo mínimo de trinta minutos (0,5h) no reator e as 
concentrações iniciais inferiores as 40 mg /L para que se atingisse o valor adequado à 
legislação (TABELA 04). 
 
Quando as concentrações iniciais foram maiores que 40 mg/L, o sistema necessitou de um 
tempo maior na eletrocoagulação, como mostra na TABELA 04. A amostra 7 necessitou de 
duas horas e dez minutos (130 min), dentro do reator devido a concentração inicial da amostra 
ter sido maior quando comparada com as demais amostras, portanto, foi necessário o tempo 
maior para obter concentrações abaixo de 10 mg/L. Outro item, que vale ressaltar é a 
espessura fina do eletrodo ao qual essa amostra foi colocada e o aquecimento acabou 
dificultando a remoção. As demais amostras não houve um aquecimento tão acentuado como 
esta. 
 
46 
 
 
4.4 Parâmetros de Controle Operacional 
 
Para uma maior eficiência e acompanhamento do processo de eletrocoagulação, foi realizado 
o acompanhamento de alguns parâmetros importantes. O monitoramento desses parâmetros 
são fundamentais para a conquista de bons resultados. 
 
4.4.1 Potencial Hidrogeniônico – pH 
 
O tempo e as tensões de 28 volts no processo de eletrocoagulação afetaram de forma direta no 
pH, conforme mostra o GRÁFICO 02. 
 
GRÁFICO 02 – Comportamento do pH na eletrocoagulação 
 
 Fonte: Elaborado pelos autores, 2021. 
 
Conforme Sossmeier (2009), a faixa de pH recomendável deve ser controlada em 6,5 a 7,0, 
pois quando se utiliza os eletrodos de alumínio as velocidades de reação maiores são obtidas 
próximas da neutralidade. O GRÁFICO 02 mostra que a faixa de pH inicial se manteve entre 
6 e 7. 
 
O GRÁFICO 02 apresenta que quanto maior o tempo de eletrocoagulação em uma 
determinada tensão maior será a tendência de elevação do pH no sistema. Conforme explica 
Andrade et al. (2011), com a utilização do eletrodo de alumínio, o comportamento do pH foi 
de aumento, apóso processo de eletrocoagulação, isso devido a dissolução dos eletrodos que 
resulta na formação de hidróxidos (OH). 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
05
min
10
min
15
min
20
min
25
min
30
min
40
min
50
min
60
min
70
min
80
min
90
min
100
min
p
H
Tempo (min)
pH final pH incial
47 
 
 
4.4.2 Distância entre os eletrodos 
 
Foram realizados testes com a variação do distanciamento entre os eletrodos, a fim de obter 
um distanciamento ideal nos mesmos, como demonstra o GRÁFICO 03. Para realização da 
análise em questão, foi verificada a eficiência em relação ao distanciamento entre os 
eletrodos, as amostras foram submetidas à mesma tensão de 28 volts e o mesmo período de 
trinta minutos (0,5h), tendo como concentração inicial de fluoreto 36,03 mg/L . 
 
GRÁFICO 03 – Eficiência versus Distanciamento
 
 Fonte: Elaborado pelos autores, 2021. 
 
Com base no GRÁFICO 03 observou-se que com o distanciamento maior entre as placas os 
resultados foram melhores, sendo à distância de 220 mm a de maior eficácia. No texto de 
Crespilho; Santana e Rezende (2004) cita que para efluentes que possuem maior 
condutividade, o distanciamento maior poderá ser imposto. A TABELA 03 mostra que o 
efluente possui condutividade elevada, ou seja, o distanciamento maior pôde ser aplicado. 
 
4.4.3 Espessura dos eletrodos 
 
A espessura dos eletrodos teve influência direta na remoção do contaminante, na alteração de 
temperatura das amostras e no aumento de turbidez. A TABELA 05 ilustra as alterações. 
 
TABELA 05 – Dada a partir da espessura 
Tensão Tempo Espessura dos 
eletrodos 
% Remoção Turbidez pH Temperatura 
28 V 0,5 hs 0,4 mm 32,1 % 19,2 UNT 9,48 35°C 
28 V 0,5 hs 1 mm 96,09% 11,76 UNT 8,63 27°C 
28 V 0,5 hs 2 mm 29,05 % 30,1 UNT 8,91 42°C 
Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
0
20
40
60
80
100
100 mm 200 mm 220 mm
E
fi
ci
ên
ci
a 
d
e 
R
em
o
çã
o
 (
%
)
Distância entre os eletrodos (mm)
48 
 
 
Com base nos dados da TABELA 05, foi possível observar que o eletrodo de espessura 1 mm, 
teve o melhor percentual de remoção, o valor de turbidez e pH ficaram menores quando 
comparados com os demais eletrodos, além disso, não houve aquecimento elevado, onde a 
temperatura máxima atingida foi de 27°C. O de menor espessura (0,4 mm) e o de maior 
espessura (2,0 mm), houve um aquecimento considerável das amostras, em que as mesmas 
ultrapassaram os 30°C, não houve uma remoção satisfatória, os resultados de pH ficaram 
superiores a 8,9 e a turbidez ficou maior que 19UNT em ambos os eletrodos. 
 
4.4.4 Temperatura 
 
Segundo Cerqueira (2006), a temperatura é capaz de alterar a solubilização dos compostos, no 
entanto, durante a realização dos testes, pôde ser observado que nos momentos em que a 
temperatura do sistema ultrapassou os 40°C o material flotado (espuma), formou bolhas 
maiores que posteriormente se solubilizou no efluente, vindo a formar depósitos no fundo do 
reator. A FIGURA 18 ilustra o comportamento do efluente a uma temperatura de 62°C em 
que houve a formação de depósitos e a formação de microbolhas maiores e pouco espessas. A 
maior geração dessas bolhas não permite a agregação com os contaminantes, reduzindo assim 
a eficiência de remoção como explica Gonzales (2008). 
 
FIGURA 18 – Características do efluente em temperatura elevada
 
 Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
 
Conforme Sossmeier (2009) explica com a elevação súbita da temperatura ocorre uma 
redução dos poros maiores do hidróxido de alumínio (Al(OH)3) resultando na compactação 
dos flocos, com isso a ocorrência de deposição dos flocos. 
 
49 
 
 
A FIGURA 19 demonstra o comportamento das características do efluente em temperaturas 
menores, nesse processo a temperatura máxima foi de 27°C. Houve a formação de 
microbolhas menores, mais espessas e sem presença de depósitos no fundo do reator. 
 
FIGURA 19 – Características do efluente em temperatura baixa 
 
 Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
 
4.4.5 Tempo de reação 
 
O tempo de reação para o melhor desempenho do sistema foi em trinta minutos conforme o 
GRÁFICO 04 mostra, porém esse tempo pode ser variado em função da distância entre os 
eletrodos e a espessura deles. Outro item de grande relevância, foi quanto à concentração 
inicial de fluoreto no sistema, cargas maiores, também demandaram de um período maior sob 
a eletrólise. 
 
GRÁFICO 04 – Eficiência versus Tempo 
 
 Fonte: Elaborado pelos autores, 2021. 
 
No processo em que o distanciamento dos eletrodos foi de 220 mm, a espessura deles foi de 
1,0 cm e a carga inicial de fluoreto de 37,8 mg/L, pode ser visto no GRÁFICO 04 que o 
sistema obteve remoção mesmo nos primeiros 5 minutos de operação. 
69,89
77,82
85,05
78,85
85,63
96,09
0
20
40
60
80
100
120
5 10 15 20 25 30
%
 R
em
o
çã
o
Tempo (min)
50 
 
 
Diante do GRÁFICO 04 apresentado nas condições citadas anteriormente, a eletrocoagulação 
apresentou bons resultados mesmo com pouco tempo de operação, chegando a atingir 96,09% 
de remoção, também pode ser observado que com a penas 5 minutos de operação do sistema 
ele já havia atingindo 69,89% da remoção. 
 
4.5 Eficiência de remoção 
 
A partir dos dados da TABELA 06, foi possível calcular a eficiência de remoção de fluoreto. 
 
 TABELA 06 – Eficiência de remoção 
Amostras Fluoreto 
(AE) 
Fluoreto 
(DE) 
Eficiência 
de 
remoção 
Tensão 
(V) 
Espessura 
eletrodos 
Distância 
entre os 
eletrodos 
Tempo 
(minutos) 
Amostra 1 14,82 mg/L 0,95 mg/L 93,58 % 18 V 1 mm 220 mm 30 min 
Amostra 2 23,05 mg/L 1,91 mg/L 91,72 % 20 V 1 mm 220 mm 30 min 
Amostra 3 18,77mg/L 1,38 mg/L 92,63% 25 V 1 mm 220 mm 30 min 
Amostra 4 37,98 mg/L 1,48 mg/L 96,09% 28 V 1 mm 220 mm 30 min 
Amostra 5 86,68 mg/L 14,15 mg/L 83,68% 2 V 1 mm 220 mm 30 min 
Amostra 6 24,52 mg/L 20,73 mg/L 15,44% 1 V 1 mm 220 mm 30 min 
Amostra 7 66,18 mg/L 4,67 mg/L 92,94% 28 V 0,4 mm 220 mm 130 min 
Amostra 8 36,03 mg/L 18,36 mg/L 49,03% 28 V 0,4 mm 200 mm 30 min 
Amostra 9 24,10 mg/L 17,09 mg/L 29,95% 31 V 2 mm 100 mm 30 min 
 Nota: AE – Antes da eletrocoagulação; DE – Depois da eletrocoagulação. 
 Fonte: Elaborada pelos autores, 2021. 
 
Conforme os dados apresentados, identificou-se que a condição ótima de remoção foi obtida 
na amostra 4, em virtude de o sistema operar com uma tensão de 28V, tempo de 30 minutos, 
espessura dos eletrodos de 1 mm e o distanciamento entre as placas de 220 mm. Nessas 
condições, remoção final foi de 96,09% de fluoreto, entretanto, com a tensão de 18V na 
amostra 1 também foi satisfatória a remoção, visto que se obteve 93,58% (TABELA 06). 
Porém, a concentração de fluoreto inicial nessa amostra estava menor que as demais amostras, 
o que foi possível observar que em amostras menos concentradas, tensões menores foram 
capazes de obter uma boa remoção. 
 
A amostra 5 atingiu bom resultado de remoção com apenas a aplicação de 2V, observa-se que 
houve uma diminuição de 83,68% de fluoreto, ou seja, foram reduzidos 72,53 mg/L do 
contaminante na amostra, embora a concentração final não estivesse em conformidade com a 
51 
 
 
legislação, foi possível observar que o sistema consegue obter uma remoção satisfatória 
mesmo com o fornecimento de energia menor. 
 
De acordo com a TABELA 06, pôde-se observar que não houve boa remoção nas amostras 6, 
8 e 9. A amostra 6 não apresentou boa remoção devido a tensão que ela foi submetida, a 
tensão de 1 volt não foi o suficiente para o que houvesse a redução da concentração de 
fluoreto. 
 
A amostra 8 não obteve uma boa eficiência, devido a espessura da placa de alumínio que ela 
foi submetida. A espessura do eletrodo de alumínio em questão era de 0,4 mm, os testes que 
foram realizados com essa espessura, não foram satisfatórios, em períodos inferiores a uma 
hora e trinta minutos (90 min). Durante os testes, houve um aquecimento