Otimização dos tempos de mistura e decantação no processo de coagulacao-floculação artigo

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Acta Scientiarum. Technology
ISSN: 1806-2563
eduem@uem.br
Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Cordeiro Cardoso, Karina; Bergamasco, Rosângela; Sala Cossich, Eneida; Konradt Moraes, Leila
Cristina
Otimização dos tempos de mistura e decantação no processo de coagulação/floculação da água bruta
por meio da Moringa oleifera Lam
Acta Scientiarum. Technology, vol. 30, núm. 2, 2008, pp. 193-198
Universidade Estadual de Maringá
Maringá, Brasil
Disponível em: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=303226522010
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DOI: 10.4025/actascitechnol.v30i2.5493 
Acta Sci. Tech. Maringá, v. 30, n. 2, p. 193-198, 2008 
Otimização dos tempos de mistura e decantação no processo de Otimização dos tempos de mistura e decantação no processo de Otimização dos tempos de mistura e decantação no processo de Otimização dos tempos de mistura e decantação no processo de 
coagulação/floculação da água bruta por meio da coagulação/floculação da água bruta por meio da coagulação/floculação da água bruta por meio da coagulação/floculação da água bruta por meio da Moringa oleiferaMoringa oleiferaMoringa oleiferaMoringa oleifera 
LamLamLamLam 
Karina Cordeiro Cardoso *, Rosângela Bergamasco, Eneida Sala Cossich e Leila 
Cristina Konradt Moraes 
Departamento de Engenharia Química, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo 5790, 87020-900, Maringá, Paraná, 
Brasil. *Autor para correspondência. E-mail: karinacordeirocardoso@hotmail.com 
RESUMO. Diversos coagulantes/floculantes estão sendo estudados ao que se refere à 
remoção de cor e turbidez da água bruta, entretanto, os coagulantes naturais têm demonstrado 
vantagens em relação aos químicos. A Moringa oleifera Lam é um polímero natural que vem 
ganhando destaque no tratamento de água, pois atua como agente clarificante pela presença de 
uma proteína catiônica que desestabiliza as partículas contidas na água em meio líquido. Este 
trabalho propõe a otimização dos tempos de coagulação, floculação e decantação, utilizando 
como coagulante diferentes concentrações da solução extraída da polpa da semente de Moringa 
oleifera Lam, para verificar a eficiência de remoção da cor e turbidez da água. Os ensaios foram 
realizados em “Jar Test”, utilizando diferentes tempos de mistura e decantação, com várias 
concentrações do biopolímero. Verificou-se que o tempo para propiciar a mistura rápida e 
lenta, assim como a concentração do coagulante influenciaram a remoção dos parâmetros 
durante a coagulação/floculação/sedimentação. 
Palavras-chave: água, coagulação/floculação, Moringa oleifera Lam, tempo de mistura. 
ABSTRACT. Otimizing mixture and decantation times in the process of 
coagulation/flocculation of raw water using Moringa oleifera Lam. Several natural 
coagulants/flocculants are being studied to remove color and turbidity from raw water; 
however, natural coagulants have demonstrated advantages over chemical ones. Moringa 
oleifera Lam is a natural polymer that has become an important alternative in water 
treatment, acting as a clarifying agent due to the presence of a cationic protein that 
destabilizes the particles contained in water in liquid form. This work proposes the 
optimization of the coagulation, flocculation and decantation times, using different 
concentrations of the solution extracted from the pulp of Moringa oleifera Lam seeds as 
coagulant, in order to verify its efficiency in removing color and turbidity from water. Jar 
tests were carried out, using different mixture and decantation times, with varying 
concentrations of the biopolymer. It was verified that the time required to achieve a fast and 
slow mixture, as well as the concentration of the coagulant, influenced the removal of 
parameters during the process of coagulation/flocculation/sedimentation. 
Key words: water, coagulation/flocculation, Moringa oleifera Lam, mixture time. 
IntroduçãoIntroduçãoIntroduçãoIntrodução 
Sabe-se que, atualmente, a qualidade e a quantidade 
de água doce disponível para o abastecimento da 
população mundial estão comprometidas, sendo 
necessária, então, a realização de tratamentos alternativos 
a fim de que a qualidade da água tratada seja assegurada. 
De acordo com a Portaria nº 518 de 25 de março 
de 2004 do Ministério da Saúde (Brasil, 2004), toda 
água destinada ao consumo humano deve obedecer 
ao padrão de potabilidade, ou seja, os parâmetros 
físicos, químicos, microbiológicos e radioativos 
devem ser atendidos. 
Dessa forma, diversos coagulantes/floculantes 
estão sendo utilizados, para remoção de cor e 
turbidez da água bruta de forma a torná-la potável. 
Os termos coagulação e floculação são utilizados 
como sinônimos, uma vez que ambos significam o 
processo integral de aglomeração das partículas. Mas 
pode-se dizer que a coagulação é o processo pelo qual o 
agente coagulante é adicionado à água, reduzindo as 
forças que tendem a manter separadas as partículas em 
suspensão, e a floculação é a aglomeração dessas 
partículas por meio de transporte de fluido, de modo a 
formar partículas maiores que possam sedimentar 
(Ritcher e Azevedo Netto, 2003). 
194 Cardoso et al. 
Acta Sci. Tech. Maringá, v. 30, n. 2, p. 193-198, 2008 
Na unidade de mistura rápida, ocorrem 
interações entre o coagulante e a água e formam-se 
espécies hidrolisadas, sendo geralmente necessária 
agitação intensa para que o processo de coagulação 
seja eficiente (Di Bernardo e Dantas, 2005). 
Na floculação ocorre a agregação das partículas 
em suspensão, em função das forças de Van Der 
Waals. A formação dos flocos pode ocorrer de 
maneira espontânea, apenas pelos sucessivos 
choques entre as várias partículas presentes, desde 
que o sistema possua energia disponível para tal, 
decorrente da agitação dele. No entanto, uma 
agitação muito intensa pode fazer com que os flocos 
formados se desagreguem espontaneamente (Paula, 
2004). 
O sulfato de alumínio destaca-se como o 
coagulante químico mais utilizado no Brasil, pela 
boa eficiência e pelo baixo custo. Porém, como o 
alumínio não é biodegradável, elevadas 
concentrações desse composto podem ocasionar 
problemas à saúde humana, inclusive o 
aceleramento do processo degenerativo do Mal de 
Alzheimer (Clayton, 1989). 
Os coagulantes/floculantes naturais têm 
demonstrado vantagens em relação aos químicos, 
especificamente em relação à biodegradabilidade, 
baixa toxicidade e baixo índice de produção de lodos 
residuais (Moraes, 2004). 
Em vários países asiáticos, africanos e sul-
americanos, inúmeras plantas estão sendo utilizadas 
como coagulantes/floculantes naturais. Em geral, os 
estudos são aplicados ao tratamento de águas para 
fins potáveis. 
A Moringa oleifera Lam (Figura 1) pertence à 
família Moringaceae, que é composta apenas de um 
gênero (Moringa) e 14 espécies. É uma árvore de 
pequeno porte, nativa do Norte da Índia, de 
crescimento rápido, que se adapta a uma ampla faixa 
de solo e é tolerante à seca. 
 
 
Figura 1. Sementes de Moringa oleifera Lam com e sem casca. 
Segundo Jahn (1989), foi isolado o produto 
coagulante presente nas sementes de Moringa oleifera 
Lam; dessa forma, foram identificados seis 
polipeptídios, que são formados por várias unidades 
de aminoácidos. 
Enfim, a fração ativa deste coagulante se deve à 
presença de uma proteína catiônica de alto peso 
molecular, que desestabiliza as partículas contidas na 
água e coagula os colóides (Ndabigengesereet al., 
1995). 
De acordo com Gallão et al. (2006), a proteína é o 
composto encontrado em maior quantidade nas 
sementes de Moringa oleifera Lam, em torno de 40%. 
O mecanismo de coagulação/floculação 
provocado pela proteína existente na polpa da 
Moringa oleifera Lam assemelha-se ao mecanismo 
provocado pelos polieletrólitos (Davino, 1976). 
Quando a coagulação/floculação é realizada por 
polieletrólitos, não há reações de neutralização entre 
o coagulante e a água para formar complexos 
gelatinosos, como ocorre com os coagulantes 
derivados de sais de alumínio e ferro. Isso ocorre 
porque esses polieletrólitos são constituídos de 
complexos de grandes cadeias moleculares, que 
apresentam sítios com cargas positivas ou negativas, 
com grande capacidade de adsorção de partículas ao 
seu redor. Assim, esse tipo de coagulação/floculação 
praticamente independe da alcalinidade da água, 
podendo ocorrer numa grande faixa de valores de 
pH, entre 4,0 e 12,0 (Borba, 2001). 
Borba (2001) acredita que o mau estado de 
conservação das sementes de Moringa oleifera Lam é 
responsável pela degradação de sua proteína 
coagulante, sendo ideal utilizar sementes colhidas 
recentemente para o tratamento de água. 
Até o momento, nenhuma evidência de que estas 
sementes possam causar algum efeito nos seres 
humanos foi encontrada, especialmente com as 
doses necessárias para o tratamento de água 
(Schwarz, 2000 apud Embrapa, 2006). 
Dessa forma, pode-se afirmar que o tratamento 
da água com a Moringa oleifera Lam não apresenta 
nenhum risco à saúde, já que além de atuar como 
agente clarificante de águas turvas e coloridas, essas 
sementes também possuem inúmeros usos na 
alimentação humana. 
Este estudo propõe avaliar a eficiência do 
coagulante natural Moringa oleifera Lam na remoção 
de cor e turbidez da água, em função da alteração 
dos tempos de coagulação/floculação e 
sedimentação, a fim de se obter as condições de 
operação ideais. 
Tempos de mistura na coagulação/floculação 195 
Acta Sci. Tech. Maringá, v. 30, n. 2, p. 193-198, 2008 
Material e métodosMaterial e métodosMaterial e métodosMaterial e métodos 
Os ensaios de coagulação/floculação foram 
realizados em “Jar Test”, Milan – Modelo JT 101/6 
de seis provas, com regulador de rotação das hastes 
misturadoras, utilizando a água bruta do Rio Pirapó 
– Maringá, Estado do Paraná, coletada no ponto de 
captação de água de abastecimento da Sanepar 
(Companhia de Saneamento do Paraná). 
Utilizaram-se béqueres contendo 200 mL de 
água bruta. Em cada um deles, foram adicionadas 
quantidades pré-determinadas da solução-padrão de 
Moringa oleifera Lam. 
A temperatura da água foi mantida na faixa de 
25,0 ± 3,0oC em todos os ensaios, uma vez que a 
temperatura influi significativamente na viscosidade 
da água. 
Para a preparação da solução-padrão de Moringa 
oleifera Lam, foi considerada uma concentração de 
1% m/v, ou seja, para cada 1 g de polpa de semente 
da Moringa oleifera Lam, adicionaram-se 100 mL de 
água destilada. Esta foi triturada em liquidificador e, 
após, filtrada a vácuo. 
A solução de Moringa oleifera Lam foi preparada 
no momento do ensaio, pois estudos demonstram 
que o armazenamento da solução por alguns dias 
pode ocasionar ineficiência do processo. 
As dosagens da solução-padrão de Moringa oleifera 
Lam utilizadas nos ensaios realizados foram de 50, 
100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550 e 600 
ppm. 
Para minimizar os erros experimentais, os 
ensaios foram realizados ao mesmo tempo em dois 
equipamentos “Jar Test”, de modo a garantir que as 
mesmas condições de operação fossem repetidas em 
todas dosagens da solução-padrão. 
A velocidade utilizada no “Jar Test” para 
propiciar a mistura rápida foi fixada em 95 rpm, 
enquanto a velocidade para propiciar a mistura lenta, 
em 10 rpm, durante toda a pesquisa. Esses valores 
foram baseados em dados da literatura (Borba, 
2001). 
Ainda baseado em dados da literatura (Borba, 
2001), variou-se o tempo de mistura rápida (TMR) e 
tempo de mistura lenta (TML), conforme 
demonstrado na Tabela 1. 
Tabela 1. Variação do tempo de mistura rápida e tempo de 
mistura lenta. 
Ensaio TMR (min.) TML (min.) 
1 2 15 
2 3 15 
3 4 15 
4 2 16 
5 3 16 
6 4 16 
 
Após o ensaio de coagulação/floculação, o “Jar 
Test” foi desligado, e as amostras foram mantidas 
em repouso, para que ocorresse a decantação do 
material floculado. 
Em seguida, foram coletados, aproximadamente, 
30 mL de amostra de cada béquer, em intervalos de 
tempos de 30 min., em um período total de 120 
min. de decantação, para análise dos parâmetros de 
qualidade cor e turbidez, a fim de verificar a 
eficiência de remoção pela comparação dos 
resultados com a água bruta. 
Os parâmetros foram avaliados por meio de 
análise realizada em espectrofotômetro HACH 
DR/2010, segundo procedimento recomendado pelo 
Standard Methods (APHA, 1995). 
Resultados e discussãoResultados e discussãoResultados e discussãoResultados e discussão 
As características da água bruta utilizada nos 
ensaios de variação dos tempos de mistura e 
decantação, cujo coagulante foi a Moringa oleifera 
Lam, estão apresentadas na Tabela 2. 
Tabela 2. Características da água bruta utilizada nos ensaios de 
“Jar Test”. 
Parâmetro Unidade Valores 
Cor Aparente uH(1) 533 
Turbidez uT(2) 247 
Temperatura ºC 24,2 
pH - 7,68 
SDT(3) mg L-1 1576 
COT(4) mg C L-1 5,2 
(1) unidade Hanzen = (mgPt-Co L-1); (2) unidade de turbidez; (3) sólidos dissolvidos 
totais; (4) carbono orgânico total. 
Foram realizados seis ensaios com as 
concentrações de Moringa oleifera Lam, variando de 
50 a 600 ppm, conforme já descrito anteriormente 
na metodologia, com o objetivo de otimizar os 
tempos de mistura rápida e lenta e decantação. 
Entretanto, as Tabelas 3 a 6 destacam, para os 
diferentes tempos de decantação, as dosagens da 
solução-padrão de Moringa oleifera Lam que 
resultaram nas melhores remoções de cor e turbidez 
da água bruta. 
Vale citar que a velocidade utilizada no “Jar Test” 
em todos os ensaios foi de 95 e 10 rpm, 
respectivamente, para propiciar a mistura rápida e a 
mistura lenta. 
Tabela 3. Tempo de decantação de 30 min. 
% Remoção 
Ensaio 
TMR 
(min.) 
TML 
(min.) 
Dosagem 
Moringa Cor Turbidez 
1 2 15 400 80,7 87,0 
2 3 15 250 83,2 87,9 
3 4 15 450 85,4 91,7 
4 2 16 500 78,9 84,0 
5 3 16 550 89,8 93,2 
6 4 16 550 56,1 61,8 
 
196 Cardoso et al. 
Acta Sci. Tech. Maringá, v. 30, n. 2, p. 193-198, 2008 
Tabela 4. Tempo de decantação de 60 min. 
% Remoção 
Ensaio 
TMR 
(min.) 
TML 
(min.) 
Dosagem 
Moringa Cor Turbidez 
1 2 15 400 83,4 88,2 
2 3 15 250 84,9 87,9 
3 4 15 450 85,8 92,1 
4 2 16 500 81,2 88,6 
5 3 16 550 94,0 95,6 
6 4 16 550 57,2 71,6 
 
Tabela 5. Tempo de decantação de 90 min. 
% Remoção 
Ensaio 
TMR 
(min.) 
TML 
(min.) 
Dosagem 
Moringa Cor Turbidez 
1 2 15 400 85,1 90,3 
2 3 15 250 84,9 90,5 
3 4 15 450 87,6 92,5 
4 2 16 500 82,7 88,6 
5 3 16 550 94,0 95,6 
6 4 16 550 60,3 72,1 
 
Tabela 6. Tempo de decantação de 120 min. 
% Remoção 
Ensaio 
TMR 
(min.) 
TML 
(min.) 
Dosagem 
Moringa Cor Turbidez 
1 2 15 400 87,0 91,6 
2 3 15 250 87,4 91,4 
3 4 15 450 88,7 92,5 
4 2 16 500 85,2 90,7 
5 3 16 550 94,5 95,6 
6 4 16 550 67,0 73,0 
 
Os resultados apresentados, na Tabela 3, 
referem-se ao tempo de decantação de 30 min. 
Os ensaios 1, 3 e 4 demonstraram bons valores 
de remoção dos parâmetros de qualidade analisados, 
ou seja, acima de 80%. 
O ensaio 2 apresentou remoção acima de 83 e 
87% para os parâmetros cor e turbidez, 
respectivamente, com uma dosagem da solução-
padrão inferior às utilizadas nos demais ensaios, ou 
seja, de 250 ppm. 
Altas remoções de turbidez, em torno de 90%, 
podem ser observadas nos ensaios 3 e 5, porém 
com dosagens da solução-padrão de Moringa oleifera 
Lam relativamente altas, 450 e 550 ppm, 
respectivamente. 
Observou-se, no ensaio 6, que os valores de 
remoção encontrados foram muito inferiores em 
relação aos demais tempos de mistura estudados. 
SegundoDi Bernardo e Dantas (2005), os encontros 
entre as partículas causam agregação e formação de 
flocos, e o aumento do tempo de floculação causa o 
aumento da taxa de colisão. Entretanto, com agitação 
muito intensa, as forças de cisalhamento podem 
causar a ruptura dos flocos, e também, a partir de 
certo período de floculação, ocorre a erosão dos 
flocos. 
Nas Tabelas 4 a 6, estão demonstrados os 
resultados dos ensaios nos tempos de decantação de 
60, 90 e 120 min., respectivamente. 
Observou-se, de uma forma geral, que quanto 
maior o tempo de decantação, maior o valor obtido 
para a remoção dos parâmetros de qualidade 
avaliados. Isso se deve ao fato de que quanto maior o 
tempo de repouso, maior a quantidade de partículas 
floculadas que decantarão. 
Os ensaios realizados para um tempo de 
decantação superior a 60 min. apresentaram bons 
valores de remoção dos parâmetros, porém, com 
uma menor dosagem da solução-padrão de 
Moringa oleifera Lam (250 ppm), referente ao 
ensaio 2, obtém-se remoção de cor e turbidez 
superior a 84,9%. 
Assim, o tempo para propiciar a mistura rápida 
de 3 min. e o tempo para propiciar a mistura lenta 
de 15 min. foram considerados os mais adequados 
nas condições estudadas. Dessa forma, as Figuras 
2 a 5 referem-se aos resultados obtidos nesses 
ensaios. 
 
73,0
75,874,875,775,0
81,4
83,2
79,9
77,5
73,2
53,2
77,7
62,9
87,9
78,4
82,8
86,2
87,9
84,5
81,9 82,3
80,6 81,5 78,4
50,0
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Dosagens Solução Moringa (ppm)
%
 R
em
o
çã
o
% Remoção Cor
% Remoção T urbidez
 
Figura 2. Ensaio 2 (TMR = 3 min., TML = 15 min., Tempo de 
Decantação = 30 min.). 
 
81,9
58,6
77,5
83,5 84,3 84,9 84,0
80,3 80,9 79,9 79,7 78,4
82,383,2
85,384,584,585,887,9
87,5 87,1
82,3
87,5
68,5
50,0
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Dosagens Solução Moringa (ppm)
%
 R
em
o
çã
o
% Remoção Cor
% Remoção T urbidez
 
Figura 3. Ensaio 2 (TMR = 3 min., TML = 15 min., Tempo de 
Decantação = 60 min.). 
Dosagens Solução Moringa (ppm) 
Dosagens Solução Moringa (ppm) 
Tempos de mistura na coagulação/floculação 197 
Acta Sci. Tech. Maringá, v. 30, n. 2, p. 193-198, 2008 
81,0
82,881,881,582,5
84,684,984,784,9
80,1
62,0
83,168,5
89,2
87,5 87,188,4
90,5 88,8
87,1 86,2 86,2 86,2
83,6
50,0
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Dosagens Solução Moringa (ppm)
%
 R
em
o
çã
o
% Remoção Cor
% Remoção Turbidez
 
Figura 4. Ensaio 2 (TMR = 3 min., TML = 15 min., Tempo de 
Decantação = 90 min.). 
 
83,785,285,685,285,4
87,087,486,887,0
82,6
65,0
86,0
77,2
91,8
84,9
90,191,4 91,4
91,8 90,5 90,1 90,1 89,2
85,3
50,0
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Dosagens Solução Moringa (ppm)
%
 R
em
o
çã
o
% Remoção Cor
% Remoção T urbidez
 
Figura 5. Ensaio 2 (TMR = 3 min., TML = 15 min., Tempo de 
Decantação = 120 min.). 
Para a concentração de Moringa oleifera Lam de 
250 ppm, verificou-se que o tempo de decantação de 
120 min. apresentou melhores porcentagens de 
remoção dos parâmetros analisados, ou seja, 87,4%, 
para cor, e 91,4%, para turbidez, no tempo de 
mistura considerado adequado. Porém, com um 
tempo de decantação de 90 min. percebeu-se 
remoção de cor de 84,9% e turbidez de 90,5%. 
Assim, o tempo de decantação de 90 min. foi 
escolhido como ideal, visto que apresentou boas 
remoções dos parâmetros de qualidade, apesar de os 
melhores resultados serem obtidos em um tempo de 
decantação de 120 min. Porém, a pequena diferença 
na eficiência de remoção de cor aparente e turbidez 
não justifica maior tempo de decantação e de 
tratamento. 
ConclusãoConclusãoConclusãoConclusão 
Observou-se que o tempo para propiciar a 
mistura rápida e lenta, o tempo de decantação, assim 
como a concentração de Moringa oleifera Lam 
influenciaram a remoção de cor e turbidez, durante 
o processo de coagulação/floculação. 
Verificou-se que os melhores resultados obtidos 
foram, no tempo de mistura rápida e lenta, de 3 e 15 
min., respectivamente, pois foram encontrados bons 
valores de remoção dos parâmetros avaliados, com 
baixa dosagem da solução-padrão utilizada. 
O tempo de decantação ideal foi de 90 min., para 
as condições estudadas. 
A Moringa oleifera Lam apresentou-se eficiente na 
remoção de cor e turbidez, sendo avaliada, então, 
como um processo promissor na etapa de 
coagulação/floculação de águas potáveis. 
A utilização dessa semente pode ser considerada 
como um tratamento alternativo ao tratamento 
convencional. 
No entanto, vale ressaltar que, para fins potáveis, 
deve-se acrescentar a etapa de filtração e desinfecção 
da água, de forma que os parâmetros de qualidade 
atendam aos valores máximos permitidos pela 
legislação vigente, citados pela Portaria nº 518 de 25 
de março de 2004 do Ministério da Saúde (Brasil, 
2004). 
ReferênciasReferênciasReferênciasReferências 
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Received on August 08, 2007. 
Accepted on March 19, 2008.