176468

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COMUNICAÇÃO TÉCNICA 
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Nº 176468 
 
Separação por membranas 
 
 
 
 
Luciano Zanela 
 
 
 
 
 
 
Palestra apresentada em Curso de Tecnologia de Tratamento de Águas e 
Resíduos, 2019, Belém. 
 
A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu 
conteúdo apresentar relevância pública. 
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Separação por membranas 
Prof. Dr. Luciano Zanella 
Filtração 
• Filtração 
 
– Separação de um ou mais componentes de uma fase 
líquida ou gasosa baseada, principalmente, na diferença de 
tamanho dos compostos; 
 
– Separação de partículas sólidas imiscíveis, em uma barreira 
porosa; 
 
– Toda a corrente a ser tratada atravessa o meio poroso, 
deixando para trás os contaminantes; 
 
– A força motriz que promove a separação é a pressão 
hidráulica. 
 
Filtração 
Separação por membranas 
• Pode separar sólidos imiscíveis e solutos que se encontram 
dissolvidos; 
 
• Permite a passagem de determinados componentes 
enquanto impede a passagem de outros;  membrana 
atua como barreira seletiva 
 
• O fluxo é, usualmente, tangencial à membrana; 
 
• Em alguns casos são as espécies de interesse são as que 
não atravessam a membrana; 
 
• São produzidas duas correntes, o concentrado e o 
permeado ou purificado 
 
Separação por membranas 
Eletrodiálise 
Separação por membranas 
• Processos de separação por membranas 
 
– Microfiltração (MF); 
 
– Ultrafiltração (UF); 
 
– Nanofiltração (NF); 
 
– Osmose Reversa (OR); 
 
– Eletrodiálise (ED). 
 
MF – Microfiltração - 0,1 a 10 µm 
Bactérias, sólidos suspensos 
 
UF – Ultrafiltração - 0,002 a 0,1 µm 
Vírus, colóides 
 
NF – Nanofiltração - 0,0005 a 0,005 µm 
Dureza, íons bivalentes, orgânicos e pesticidas 
Água 
OR - Osmose Reversa - 0,0001 a 0,001 µm 
Íons monovalentes, sais dissolvidos (99%) 
Separação por membranas 
Separação por membranas 
Separação por memebranas 
 
Separação por membranas 
• Fatores relevantes para o desempenho dos sistemas 
 
– Tipo da membrana; 
 
– Características da água ou efluentes a ser processado; 
 
– Contaminantes a serem removidos; 
 
– Mecanismo de separação; 
 
– Condições de operação; 
 
– Presença de microrganismos; 
 
– Operações de limpeza química e sanitização. 
 
Separação por membranas 
Classificação das 
membranas 
Natureza 
Sintética 
Orgânica 
Polimérica 
Emborrachado 
Vitrificado 
Inorgânica 
Cerâmica 
Metálica 
Zeólita 
Vítrea 
Carbônica 
Biológica 
Estrutura 
Simétrica Assimétrica 
Integralmente 
assimetrica 
Composta 
Geometria 
Tubular 
Fibra-
oca Plana 
Mec. de 
transporte 
Densa 
Solução-
difusão 
Transporte 
facilitado 
Condução 
iônica 
Porosa 
Difusão de 
Knudsen 
Filtração 
molecular 
Fluxo 
superficial 
seletivo 
Separação por membranas 
poliméricas 
mais amplamente utilizadas 
 mais utilizadas cerâmicas 
orgânicos 
inorgânicos 
 
• Afinidade à água 
– membranas hidrofílica 
• apresentam afinidade à água 
– membranas hidrofóbicas 
• não têm afinidade à água 
 
• Tratamento de água e efluentes aquosos  membrana 
hidrofílica 
 
Separação por membranas 
Separação por membranas 
Separação por membranas 
• Em relação à morfologia 
 
– isotrópicas (simétricas)  poros de diâmetros 
regulares ao longo da espessura da membrana 
 
– anisotrópicas (assimétricas)  poros muito 
menores em sua camada superior 
 
Separação por membranas 
Membranas assimétricas (anisotrópica) 
Separação por membranas 
Separação por membranas 
• Geometria 
– Planas 
• placas planas 
• enroladas em espiral 
 
• Tubulares 
– Fibra oca (φ < 0,5 mm) 
– Capilar (0,5 < φ < 5 mm) 
– Tubular (φ > 5 mm). 
 
• Materiais poliméricos  qualquer configuração 
 
• Materiais cerâmicos  tubulares mais comuns 
 
Separação por membranas 
• Membrana de fibra oca 
Separação por membranas 
• Módulo 
 
– unidade operacional na qual as membranas são 
mantidas para uso 
 
– constituído pela membrana, estrutura para 
suportar a pressão e dispositivos de entrada e 
saída 
 
– diferem para cada fabricante 
 
Separação por membranas 
• Módulo 
 
– projetados para atender a três objetivos: 
 
• assegurar uma vazão de circulação do fluído a ser tratado para limitar 
o fenômeno de polarização de concentrações; 
 
• ser uma estrutura compacta, fornecendo a máxima superfície por 
unidade de volume; 
 
• evitar qualquer vazamento entre os compartimentos de alimentação e 
permeado 
 
– devem atender aos seguintes requisitos: 
 
• facilidade de limpeza; 
• facilidade de montagem e desmontagem; 
• manter o menor volume de fluído no seu interior 
 
Separação por membranas 
• Módulo 
 
– Principais tipos de módulos 
• Placas planas 
 
• Tubulares 
 
• Fibra oca 
 
• Enrolados em espiral 
 
Separação por membranas 
Módulo de fibras ocas 
Separação por membranas 
Módulo de fibras ocas 
Separação por membranas 
Módulo de fibras ocas 
Separação por membranas 
Módulo de fibras ocas 
Separação por membranas 
Módulo de fibras ocas 
Separação por membranas 
Módulo de placas planas 
Separação por membranas 
Módulo de placas planas 
Separação por membranas 
Módulo de tubular 
Separação por membranas 
Módulo de tubular 
Separação por membranas 
Módulo de tubular 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
Módulo de membranas enroladas em espiral 
Separação por membranas 
• Fatores associados ao desempenho dos 
sistemas de separação por membranas 
 
– polarização de concentração 
 
– depósitos 
 
– formação de biofilme 
Separação por membranas 
• Polarização de concentração 
 
– Quando um fluído escoa próximo a uma superfície 
ocorre a formação da camada limite; 
 
– O atrito entre as paredes e o líquido resulta no 
atraso das moléculas junto à parede e acelera 
aquelas mais afastadas 
 
– como uma parcela do solvente atravessa a 
membrana, haverá um aumento na concentração 
junto à superfície. 
Separação por membranas 
• Polarização de concentração 
 
– fenômeno resultante da separação de solutos 
retidos pelas membranas; 
 
– formação de camada sobre a superfície da 
membrana a partir dos compostos que são 
rejeitados; 
 
– camada bastante viscosa ou até mesmo formação 
de gel dependendo do tipo de soluto e condições 
de operação. 
Separação por membranas 
• Polarização de concentração 
 
– fenômeno resultante da separação de solutos 
retidos pelas membranas; 
 
– formação de camada sobre a superfície da 
membrana a partir dos compostos que são 
rejeitados; 
 
– camada bastante viscosa ou até mesmo formação 
de gel dependendo do tipo de soluto e condições 
de operação. 
Separação por membranas 
• Polarização de concentração 
 
– aumento da resistência ao fluxo de permeado 
 
– com a compressão da camada de polarização de 
concentração o fluxo se torna independente dapressão 
 
– fenômeno diferente do depósito, este decorrente 
das interações entre o soluto e a membrana 
Separação por membranas 
• Polarização de concentração 
 
Separação por membranas 
• Polarização de concentração 
 
Separação por membranas 
• Polarização de concentração 
 
Separação por membranas 
• Depósitos (fouling) 
 
– A sua ocorrência é resultado do processo de deposição de: 
 
• Partículas 
• Coloides 
• Emulsões 
• Suspensões 
• Macromoléculas 
• Sais 
 
– Ao contrário da polarização de concentração, a formação 
de depósito é caracterizada por uma redução irreversível 
ou dificilmente reversível (limpeza química) no fluxo 
 
Separação por membranas 
• Depósitos (fouling) 
 
– processos responsáveis pela formação de depósitos: 
• adsorção; 
• obstrução de poros; 
• precipitação; 
• formação de torta. 
 
– ocorrem com maior frequência nos sistemas de MF e 
UF 
 
– membranas de OR  depósito de sílica pode ser 
problemático  atenção especial para água 
subterrânea 
 
Separação por membranas 
Separação por membranas 
• Formação de biofilme 
 
– problema crítico nos processos de membranas; 
 
– formação de uma camada viscosa sobre a superfície 
da membrana pelo acúmulo de microrganismos; 
 
– usualmente  biofilme mais problemático que 
incrustações 
 
– microrganismos se multiplicam causando danos às 
membranas 
 
– a formação de biofilme é inevitável 
 
Separação por membranas 
• Formação de biofilme 
 
– Inicialmente  fixação da bactéria na membrana por meio 
de forças físicas; 
 
– bactéria excreta substâncias adesiva  substância 
polimérica extracelular (SPE) 
 
– SPE  fixação das bactérias e atuação como uma barreira 
física e química reativa que retarda o fluxo hidráulico e a 
penetração de agentes de desinfecção no biofilme 
 
– efeitos mais pronunciados em sistemas de NF e OR devido 
à pequena espessura e à fragilidade das membranas; 
 
Separação por membranas 
• Formação de biofilme 
 
Seção transversal de um biofilme 
formado sobre uma membrana de 
UF (AWWA, 1996) 
Separação por membranas 
• Formação de biofilme 
 
degradação de membranas por 
microrganismos (AWWA, 1996) 
Separação por membranas 
• Taxa de recuperação 
 
 
 
 
 
– de 10 a 15% por passagem 
– o rejeito em alguns casos pode ser superior a 50% 
 
𝑡𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 =
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑑𝑜
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜
 
Separação por membranas 
• valores típicos do fluxo de água através das 
membranas são: 
 
– Osmose reversa 
• 15 a 25 L/h.m2; 
– Nanofiltração 
• 20 a 30 L/h.m2; 
– Ultrafiltração 
• 25 a 50 L/h.m2; 
– Microfiltração 
• não há uma regra 
• valores máximos situam-se na faixa de 50 a 70 L/h.m2. 
Separação por membranas 
• Arranjos de sistemas 
 
– Sistemas contínuos 
• de passagem única 
• com recirculação parcial 
• de múltiplo estágio 
• com tratamento parcial 
• de duplo passe 
 
– objetivos: 
• aumentar da taxa de recuperação 
• Obtenção de permeado dentro da qualidade desejada 
 
Separação por membranas 
• exemplo de arranjos de sistemas 
 
arranjo com recirculação de concentrado 
Separação por membranas 
• exemplo de arranjos de sistemas 
 
arranjo com duplo passo 
Separação por membrana 
 
dessalinização 
Separação por membrana 
 
osmose reversa 
Separação por membrana 
• ETE Capivari II – Sanasa (Campinas) 
Tanque de aeração 
Tanque anaeróbio e anóxico Tanque de 
membranas 
Tanque de 
desoxigenação 
Separação por membrana 
• ETE Capivari II – Sanasa (Campinas) 
Vista das membranas 
Separação por membrana 
• ETE Capivari II – Sanasa 
(Campinas) 
 
– 6 trens com 8 cassetes 
de 48 módulos 
 
– Total ~ 72.000m² de 
área de filtração 
Separação por membrana 
 
Separação por membrana 
 
Separação por membrana 
 
Separação por membrana 
 
Separação por membrana 
 
Processos Oxidativos Avançados 
tratamento de efluentes 
transferência de fase 
coagulação, floculação, flotação, sedimentação, etc 
destruição de poluentes 
incineração, processos oxidativos avançados, etc 
convencionais avançados 
processos oxidativos 
incineração 
processos biológicos 
ozônio 
peróxido de hidrogênio 
fenton, etc 
OXIDAÇÃO QUÍMICA 
 
processo no qual elétrons são removidos 
de uma substância, aumentando o seu 
estado de oxidação 
processos oxidativos avançados 
• Oxidação química 
 
– Oxidantes comumente utilizados 
• Peróxido de hidrogênio - H2O2 
• Cloro - Cl2 
• Ácido hipocloroso - HClO 
• Permanganato de Potássio – KMnO4 
• Ozônio - O3 
 
 
processos oxidativos avançados 
oxidantes contaminantes 
 
• cloro/hipoclorito 
• ácido crômico/dicromato 
• ácido nítrico 
• permanganato 
oxidantes limpos 
 
• oxigênio 
• ozônio 
• peróxido de hidrogênio 
• radicais hidroxila 
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS 
 
degradação dos contaminantes pela 
ação principal de radicais ●OH 
processos oxidativos avançados 
• Processos oxidativos avançados 
 
– possibilita a completa mineralização de uma série de 
poluentes orgânicos 
 
CnHmOp + 
●OH  H2O + CO2 
 
– transformação de moléculas ambientalmente indesejáveis 
em outras menos tóxicas ou mais facilmente tratáveis por 
outros métodos 
 
– Reações pouco seletivas 
 
– Considerados como processos limpos 
processos oxidativos avançados 
• Processos oxidativos avançados 
 
– Primeiro estudo reconhecido 
• 1886 – De Meritens 
• utilização de ozônio (03) para desinfecção de água 
 
– 1972 – oxidação da água 
• Fujishima e Honda descrevem a oxidação da água em suspensão de TiO2 
gerando hidrogênio e oxigênio 
 
– Termo “Tecnologia de oxidação avançada” 
• Surge em 1973 durante o primeiro Simpósio Internacional em Ozônio para 
Tratamento de Águas e Efluentes 
• trabalho que combinava ozônio e UV para oxidar complexos de cianeto 
 
– 1976 – fotocatálise heterogênea 
• publicado o primeiro trabalho utilizando fotocatálise heterogênea na 
degradação de contaminantes em fase aquosa e gasosa 
 
processos oxidativos avançados 
• Processos oxidativos avançados 
 
– Potencial redox de alguns oxidantes 
processos oxidativos avançados 
Espécie Potencial redox (V) 
flúor 3,03 
radical hidroxila (●OH) 2,80 
oxigênio atômico (O) 2,42 
ozônio (O3) 2,07 
peróxido de hidrogênio (H2O2) 1,78 
permanganato (KMnO4) 1,68 
dióxido de cloro (ClO2) 1,57 
cloro (Cl2) 1,36 
iodo 0,54 
Fonte: Teixeira e Jardim (2004) 
●OH 
O3/UV 
H2O2/O3 
H2O2/UV 
raios 
gama 
TiO2/UV 
fenton 
H2O2/Fe
2+ 
foto 
fenton 
feixe de 
elétrons 
cavitação 
ultrassom 
plasma 
não 
térmico 
• Formas de geração de ●OH 
 
processos oxidativos avançados 
• Processos oxidativos avançados 
 
– Classificação: 
 
– Sistemas Homogêneos 
• Sistemas onde não existe a presença de catalisadores na 
forma sólida 
 
– Sistemas Heterogêneos 
• Necessária a presença de catalisadores sólidos 
semicondutores que aumentam a velocidade de reação 
 
processos oxidativos avançados 
• Sistemas homogêneos 
 
 
– Dois mecanismos de ação: 
• Fotólise direta com ultravioleta (UV) 
– menor eficiência 
– luz única fonte de destruição do poluente 
– pouco usual para remoção isolada de poluentes 
 
• Geração de radical hidroxila (●OH) 
– alto poder oxidante 
– oxidantes fortes (H2O2; O3) combinados ou não com irradiação (UV) 
– oxidação eletroquímica; radiação ionizante, feixe de elétrons, 
ultrassom, plasma, etc 
processos oxidativos avançados 
• Sistemas homogêneos 
 
– oxidação eletroquímica 
• Aplicação de corrente elétrica (de 2 a 20A) em solução aquosa, entre 2 
eletrodos. Modificação mais utilizada é o processo de Eletro-Fenton 
onde o ânodo de sacrifício é de Fe 
 
– radiação ionizante, feixe de elétrons 
• Geração de radicais hidroxila quando as ondas eletromagnéticas, 
penetrando na água, perdem energia 
 
– Ultrassom 
• US de alta potência (15 kHz a 1 MHz), promove o crescimento e 
rompimento de bolhas de gás, que alcançamtemperaturas e pressões 
muito altas (4.000 a 10.000 °C e 1.000 a 10.000 atm). Neste caso as 
reações podem ocorrer por 3 mecanismos: pela água supercrítica, pela 
pirólise direta, com os radicais gerados pelo processo térmico (radical 
hidroxila e peróxido de hidrogênio) 
processos oxidativos avançados 
• Sistemas heterogêneos 
 
– Catalisadores 
 
• catalisadores com pesquisas relatadas: 
– TiO2, ZnO, Fe2O3, kaolin, SiO2, Al2O3, ZnS, CdS, V2O5
 
 
• mais utilizado  TiO2 
– mais ativo 
– mais estudado 
» redução de metais pesados 
» degradação de cianotoxinas 
» inativação de bactérias... 
– Baixo custo 
– Baixa toxicidade 
– Insolúvel em água 
– Fotoestável 
– Quimicamente estável 
– Possibilidade de imobilização sobre sólidos 
– Possibilidade de ativação por luz solar 
processos oxidativos avançados 
• Sistemas heterogêneos 
 
– Catalisadores 
 
• A energia necessária para ativar o TiO2 é cerca de 3,2 eV 
(elétron volts) que corresponde à irradiação UV de comprimento 
de onda menor que 387 nm. 
 
• comprimentos de onda nesta faixa  ~ 3% do espectro solar 
que atinge a superfície da terra. 
 
 utilização da luz solar como fonte de radiação 
processos oxidativos avançados 
• Sistemas heterogêneos 
 
– Fotoativação do TiO2 
 
 TiO2 hBV
+ + eBC
- 
 
 
– Reação entre a lacuna e a água adsorvida 
 
 H2O(ads) + hBV
+ ●OH 
 
processos oxidativos avançados 
hv 
fóton 
lacuna na banda de valência 
elétron na banda de condução 
radical hidroxila 
• Principais processos utilizados 
 
 
processos oxidativos avançados 
sistema homogêneos 
com irradiação sem irradiação 
O3/UV O3/(OH)
- 
H2O2/UV O3/H2O2 
H2O2/Fe2
+/UV (vis) H2O2/Fe2
+ 
sistemas heterogêneos 
com irradiação sem irradiação 
TiO3/UV eletro fenton 
TiO3/H2O2/UV 
• Radiação ultravioleta 
 
– Radiação eletromagnética com comprimento de onda 
menor que a luz visível e maior que o raio X (entre 100nm 
e 400nm) 
 
– Pode ser aplicada tanto em processos oxidativos 
avançados como na desinfecção de efluentes (254nm) 
 
– Pode ser utilizada na degradação de compostos orgânicos 
em processos fotoquímicos e fotocatalíticos 
 
– Aumenta a produção de radicais hidroxila quando utilizada 
de forma combinada ao ozônio ou peróxido 
processos oxidativos avançados 
• Radiação ultravioleta 
 
– Radiação gerada por descarga elétrica através de lâmpadas de 
vapor de mercúrio suspensas ou imersas no líquido a ser 
tratado; 
 
– Lâmpadas UV com comprimento de onda de 254nm são 
utilizadas para desinfecção 
 
– Lâmpadas de UV com comprimento de onda abaixo de 200nm 
são utilizadas em processos de fotólise de água produzindo ●OH 
 
– Dosagens usuais de cerca de 30 a 200 mW.s/cm² 
 
– Para sistemas de fotocatálise heterogênea com TiO2 pode ser 
utilizada radiação UV proveniente da luz solar 
processos oxidativos avançados 
• Radiação ultravioleta 
 
– Cuidados na utilização 
• lâminas delgadas de líquido 
• efluentes com baixa turbidez 
• efluentes isentos de sólidos em suspensão 
• manutenção da limpeza dos tubos de quartzo que protegem as 
lâmpadas 
 
– Podem ser utilizadas isoladamente ou associadas a outros 
oxidantes químicos 
• Fotólise (UV) 
• H2O2/UV 
• O3/UV 
• Foto-Fenton H2O2/Fe
2+/UV 
processos oxidativos avançados 
• Radiação ultravioleta 
 
 
processos oxidativos avançados 
Sistema de desinfecção de água por UV 
• Radiação ultravioleta 
 
 
processos oxidativos avançados 
Sistema de desinfecção de esgoto por UV 
• Radiação ultravioleta 
 
 
processos oxidativos avançados 
Sistema de desinfecção de esgoto por UV 
• Radiação ultravioleta 
 
 
processos oxidativos avançados 
Sistema de desinfecção de esgoto por UV 
• Radiação ultravioleta 
 
 
processos oxidativos avançados 
• Radiação ultravioleta 
 
 
processos oxidativos avançados 
• Radiação ultravioleta 
 
 
processos oxidativos avançados 
Consumo máximo de energia – 10W 
Capacidade de tratamento – 0,5m³/h Consumo máximo de energia – 12500W 
Capacidade de tratamento –500m³/h 
• Ozônio 
 
– Descoberto em 1785 pelo físico holandês Van Marum 
 
– Batizado pelo químico suíço Christian Friedrich em 
1840 
 
– Ozônio origina-se do grego ozein e significa cheiro 
 
– Forma triatômica do oxigênio O3 
 
– É um gás instável em solução (~3s) 
 
processos oxidativos avançados 
• Ozônio 
 
– Gerado in situ 
• irradiação de uma corrente de ar atmosférico 
• passagem de ar por uma corrente elétrica - efeito corona 
• eletrólise da água 
 
– Efeito corona 
processos oxidativos avançados 
+ 
 
+ 
 
O2 
 O
- 
 
O- 
 
O2 
 
O2 
 
O3 
 
O3 
 
• Ozônio 
 
– Pode atuar como oxidante de forma direta ou indireta 
pela geração de radicais hidroxila 
 
• O3/UV 
3 O3 + H2O 2 
●OH +4 O2 
 
• O3/H2O2 (peroxônio) 
 H2O2 + 2 O3 3 O2 + 2 
●OH 
 
• O3/OH
- (solução de pH neutro a alto) 
 2 O3 + H2O 
 ●OH + O2 + HO2 
processos oxidativos avançados 
hv 
• Ozônio 
 
– No tratamento de efluentes 
• indústria têxtil 
• papel e celulose 
• indústria química 
• industria alimentícia 
• industria farmacêutica 
• remoção de ferro e manganês 
• desinfecção 
• efluentes agrícolas 
• pré-tratamento em sistemas de membranas 
• etc 
processos oxidativos avançados 
• Ozônio 
 
– município de Wichita – Kansas - EUA 
• abastecimento realizado por água subterrânea 
• contaminação do aquífero com antrazina 
• ultrafiltração seguida de O3/H2O2 para potabilização 
 
processos oxidativos avançados 
• Ozônio 
 
processos oxidativos avançados 
gerador de O3 – Wichita - EUA 
• Ozônio 
 
 
processos oxidativos avançados 
reatores de contato – Wichita - EUA 
• Ozônio 
 
 
processos oxidativos avançados 
remoção de ozônio – Wichita - EUA 
• Ozônio 
 
 
processos oxidativos avançados 
gerador de ozônio 
• Peróxido de hidrogênio 
 
– fórmula química H2O2 
 
– líquido bastante reativo 
 
– facilmente miscível em água 
 
– não é persistente no ambiente 
 
– decompõe-se espontaneamente em água e oxigênio 
 
– possibilidade de estoque no local 
 
– possibilidade de geração de dois ●OH por molécula de H2O2 
processos oxidativos avançados 
• Peróxido de hidrogênio 
 
– líquido bastante reativo 
• concentrações usuais 35%, 50%, 70% 
• mais indicada para tratamento de efluentes  50% 
• solução de 70% pode produzir misturas explosivas 
 
– pode ser aplicado diretamente ou em associação a outros 
oxidantes 
 
 
 
 
 
 
processos oxidativos avançados 
associação poluentes alvo 
Aplicação direta Cianetos, sulfetos, sulfitos, nitritos, DQO, metais 
Fenton (H2O2/Fe
2+) Fenóis, corantes, derivados de petróleo, recalcitrantes 
O3/H2O2 Amônia, corantes, recalcitrantes 
H2O2/UV Fenóis, corantes, DQO, recalcitrantes 
• Peróxido de hidrogênio 
 
– H2O2/UV 
 
• processo mais eficiente que cada um deles utilizado de 
forma isolada 
 
• fotólise do H2O2 em 2
 ●OH 
 
• Utilizado na degradação de corantes e no pré-tratamento de 
surfactantes 
processos oxidativos avançados 
• Peróxido de hidrogênio 
 
• Reação de Fenton H2O2/Fe
2+ 
 
– descoberto por H. J. H. Fenton em 1894 
 
– uso para oxidar matéria orgânica tóxica  ~ 1960 
 
– necessita de pH ácido  ótimo entre 3 e 5 
• correção de pH com ácido acético indicada 
• ácido sulfúrico e fosfórico levam à formação de Fe3+ estável 
 
– reação ocorre a temperaturas próximas da ambiente 
• ideal entre 10 e 40°C  acima disto H2O2 é instável 
• reação de Fenton é exotérmica – prever resfriamento 
 
– possibilidade de utilização em soluções opacas 
processos oxidativos avançados 
• Peróxido de hidrogênio 
 
– Fenton - Formação do radical hidroxila 
 
Fe2+ +H2O2 Fe
3+ + ●OH + OH- 
 
 
– em pH ácido 
OH- + H+ H2O 
 
 
 
 
 
processos oxidativos avançados 
• Peróxido de hidrogênio 
 
– Principais desvantagens (Fenton) 
 
• etapa de separação de sólidos ao final do tratamento (coagulação 
química e uso de polímeros)• tratamento eletrolítico para regeneração dos íons ferrosos no caso 
de reutilização 
 
• formação de intermediários resistentes, como acetonas 
 
• perda de eficiência caso ocorra: 
– complexação dos íons férricos pelos produtos da degradação 
– rotas competitivas dos radicais 
 
 
 
processos oxidativos avançados 
• Peróxido de hidrogênio 
 
– Aplicações 
• hidrocarbonetos de petróleo 
• benzeno 
• fenóis e clorofenóis 
• surfactantes 
• hidrocarbonetos aromáticos polialogenados 
• etenos e etanos clorados 
• PCBs (bifenil policlorado) 
• dioxinas cloradas 
• melhoria da biodegradabilidade 
• redução de toxicidade antes de tratamento biológico 
 
 
 
 
processos oxidativos avançados 
troca entre íons presentes numa 
solução (contaminantes) por íons 
menos agressivos presentes em 
uma resina 
 
• Classificação 
 
• Pelo grupo Funcional: 
– Resinas Catódicas de Ácido forte 
– Resinas Catódicas de Ácido fraca 
– Resinas Aniônicas de Base Forte 
– Resinas Aniônicas de Base fraca 
– Resinas quelantes 
 
• Resinas orgânicas naturais 
 
– Quitina: É um polímero linear de elevado peso molecular, que 
existe nas paredes celulares de alguns fungos e na crosta de 
crustáceos. 
 
– Chitosan: É um polímero natural obtido pela hidrólise da 
quitina, é utilizado como um polímero quelante de metais. 
 
– Ácido algínico: É um componente da estrutura das algas 
marrons, é um polímero forte (dá suporte) e ao mesmo tempo 
flexível. 
 
– Celulose: A celulose natural tem propriedades de troca iônica 
devido aos grupos carboxilas que tem na sua estrutura. 
• Resinas inorgânicas 
 
–Naturais minerais: 
• Zeólitas (alumino-silicatos) 
• Argilas minerais 
• Feldespatos 
 
– Sintéticas: 
• Óxidos metálicos hidratados (óxido de titânio hidratado) 
• Sais insolúveis de metais polivalentes (fosfato de titânio) 
• Sais insolúveis de heteropoliácidos (molibdofosfato 
amônico) 
• Zeólitas sintéticas. 
• Características dos trocadores 
 
– Capacidade de Troca 
• quantidade de íons que uma resina pode trocar em 
determinadas condições experimentais 
• depende do tipo do sitio ativo 
 
– Capacidade especifica teórica 
• número máximo de sítios ativos da resina por grama. 
• valor pode ser maior que a capacidade de troca, já que nem 
todos os sítios ativos são acessíveis aos íons em solução 
 
– Seletividade 
• propriedade da resina de mostrar maior afinidade por um íon 
que por outro 
• maior afinidade com íons que formem uma ligação mais forte 
• Características dos trocadores 
 
• Seletividade 
– Catiônica 
 H+, Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+ 
 
 
– Aniônica 
 OH-, HCO3
-, HSiO3
-, CO3
2-, Cl-, SO4
2- 
• Funcionamento 
 
• Trocadores iônicos  matrizes sólidas com sítios ativos. 
• 2(R-—Na+)+Ca2+(aq)  (R2)—Ca + 2Na
+(aq) 
 
• Funcionamento 
 
extração 
Ca++ 
Mg++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ Mg++ 
Mg++ Mg++ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Ca++ Na+ 
Na+ 
• Funcionamento 
 
saturação 
Ca++ 
Mg++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ Mg++ 
Mg++ Mg++ 
Ca++ 
Mg++ 
Na+ 
Mg++ 
Ca++ 
Ca++ 
Mg++ 
Ca++ 
Mg++ 
Mg++ 
Ca++ Na+ 
Ca++ 
• Funcionamento 
 
Regeneração 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ Na
+ 
Na+ 
Na+ Na+ Na
+ 
Na+ Na+ 
Na+ Na
+ Na+ 
Na+ 
Na+ Na+ 
Na+ 
Na+ Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Ca++ 
Mg++ 
Mg++ 
Mg++ 
Mg++ 
Mg++ 
Mg++ 
Mg++ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
Na+ 
• Funcionamento 
 
• “Envenenamento” da resina 
 
– “envenenamento” da resina  quando íons se ligam 
de uma forma permanente à resina dificultando o 
processo de regeneração 
 
– diminuição da capacidade de troca 
 
– substâncias orgânicas, compostos sulfetados, alguns 
metais e a sílica são agentes comuns de 
envenenamento 
 
– não necessariamente um dano irrecuperável 
• Coluna de troca iônica 
 
• Resina de troca iônica 
 
• Utilização de resina de troca iônica 
– Tratamento de águas industriais 
– Indústria alimentícia 
– Indústria farmacêutica 
– Agricultura 
– Metalúrgica 
– Água de alimentação de caldeiras  remoção de 
materiais que causam incrustação ou corrosão: Cálcio, 
Magnésio, Sílica, Ferro, etc 
– Processos de abrandamento (redução da dureza) 
– Desmineralização 
• desmineralizador 
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	Separação por membranas-Luciano Zanella-Aula 7