Resumo Química Ambiental 3 - Poluição do Ar

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Poluição do ar
→ Legislação nacional faz monitoramento
de 8 principais poluentes ambientais
atmosféricos, que são emitidos por muitas
fontes e acabam se concentrando em
grande quantidade ocasionando em
doenças respiratórias e outros riscos à
saúde humana.
Resolução 491/2018 → legislação vigente.
Fontes de poluição do Ar
*Naturais: poluição provocada por
processos naturais. EX: emissões
vulcânicas, processos microbiológicos.
*Antropogênicas: poluição provocada
pela ação humana. EX. Indústrias,
transporte, geração de energia.
- Fontes fixas = Processos
industriais, queima de resíduos
sólidos.
- Fontes móveis = veículos, barcos,
trens.
Classificação de poluentes gasosos
*Primários: São aqueles lançados
diretamente na atmosfera, como resultados
de processos industriais, gases de exaustão
de motores de combustão interna.
EX. SOx, NOx e material particulado.
*Secundários: São os produtos de reações
fotoquímicas, que ocorrem na atmosfera
entre os poluentes primários.
EX. Reação de NOx e hidrocarbonetos
gera O3 e PAN (peroxiacetil nitrato).
Alguns poluentes do ar e suas fontes
Monóxido de carbono (CO): combustão
incompleta de combustíveis fósseis ou que
contenham carbono.
Dióxido de carbono (CO2): combustão
completa, além de gerado no processo de
respiração aeróbica dos seres vivos.
Óxidos de enxofre (SO2 e SO3): queima
de combustíveis que tem enxofre e gerados
em processos biogênicos naturais (água e
solo).
Óxidos de nitrogênio (NOx): processos
de combustão e de descargas elétricas na
atmosfera.
𝑁
2
+ 𝑂
2
→ 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 2 𝑁𝑂*(ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑛í𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜)
Hidrocarbonetos: queima incompleta de
combustíveis e evaporação dos mesmos.
Oxidantes Fotoquímicos: são compostos
gerados a partir de outros poluentes
(primários) , que foram lançados à
atmosfera por meio de reações químicas
catalisadas pela radiação solar . EX. O3 e
PAN.
Material Particulado(MP): partículas de
material sólido e líquido capazes de
permanecer em suspensão, que podem ter
origem nos processos de combustão ou
fenômenos naturais. EX. Poeira, fuligem,
pólen.
*Tamanhos vão determinar onde vai
parar, nariz ou brônquios, ocasionando em
problemas respiratórios.
Asbestos: gerado em etapas de mineração
do amianto ou nos processos de
beneficiamento do material.
Metais: MP dos processos de mineração,
combustão de carvão e processos
siderúrgicos.
Gás fluorídrico (HF): processos de
produção de alumínio, fertilizantes e
refinarias de petróleo.
Amônia (NH3): indústrias químicas e de
fertilizante, principalmente aquelas à base
de nitrogênio, e processos biogênicos.
Gás Sulfídrico (H2S): Subproduto nos
processos de refinamento de petróleo,
indústria química, tratamento de
efluentes*, indústria de celulose e papel, e
processos biogênicos.
Pesticidas, Herbicidas (organoclorados,
organofosforados e carbamatos): indústrias
de pesticidas, onde agricultores pulverizam
as plantações e o solo.
* Metano (CH4) não está, pois tem a
capacidade de se dissolver no ar em uma
concentração que não apresenta risco.
Amostragem atmosférica
*Ativa (Tecnologia cara e complicada)
→ Força o ar a passar pelo amostrador,
sendo o volume amostrado um valor
conhecido.
→ Amostragem em diferentes intervalos
de tempo e diferentes volumes.
*Passiva (Tecnologia barata e simples)
→ fenômeno da difusão, de membrana.
→ Contém um filtro “impregnado” onde
poluente vai ‘grudar’, que através de
métodos analíticos determina a média de
concentração do poluente estudado.
(cromatografia iônica, espectrofotometria
UV-VIS)
**Difusão: passagem do meio mais
concentrado para o menos concentrado.
𝑄
𝐴
=
𝐷
𝐴𝐵
× 𝐶
𝐴 
× π × 𝑟2×𝑡
𝑧
Onde,
quantidade de gás transferido (mol)𝑄
𝐴
=
coeficiente de difusão do gás,𝐷
𝐴𝐵
=
exemplo: ozônio em Ar (0,144 cm²s-1)
concentração de gás no ambiente𝐶
𝐴
= 
(mol cm-³)
Área da base do cilindro (cm²)π𝑟2 =
Caminho de difusão (cm)𝑧 =
tempo de amostragem (s)𝑡 = 
Determinação de NO2 → curva analítica
entre a absorbância e concentração do
mesmo.
Determinação de O3 → reação de
degradação do corante índigo, e assim se
tem uma curva analítica entre a
absorbância e concentração do mesmo.
Objetivos do monitoramento da
qualidade do ar
- Criar uma base científica para o
desenvolvimento/priorização de ações de
controle;
- Avaliar se os níveis de poluição estão
atendendo aos padrões legais;
- Avaliar a eficácia de ações de controle;
- Avaliar as tendências da qualidade do ar,
permitindo inclusive identificar futuros
problemas de poluição do ar;
- Avaliar os níveis de poluição aos quais a
população está exposta e fornecer
subsídios para a avaliação dos efeitos da
poluição sobre a saúde;
- Informar a população sobre os níveis de
poluição do ar;
- Fornecer informações para o
gerenciamento da qualidade do
ar, em termos de planejamento de tráfego e
uso do solo;
- Identificar as principais fontes
poluidoras;
- Avaliar o impacto de determinadas
fontes;
- Subsidiar desenvolvimento/validação de
ferramentas de gestão atmosférica.
Parâmetros ambientais monitorados
• Contaminantes Atmosféricos: Para
verificar os níveis de concentração de
poluentes no ar, e compará-los com os
padrões de qualidade.
• Condições Meteorológicas: Para
determinar as condições meteorológicas e
diagnosticar tendências de elevação e
redução da qualidade do ar, além de
fornecer dados para o estudo da região.
Parâmetros:
→ Direção e velocidade do vento,
precipitação pluviométrica, pressão e
temperatura da atmosfera e insolação.
Técnicas de medição e monitoramento
Biomonitoramento → faz uso de reações
da vida para identificar e/ou caracterizar
mudanças antropogênicas.
EX. planta de tabaco, fica verde com
manchas amarelas na presença de O3.
*EFEITOS VISUAIS: Descoloração em
vários níveis, senescência prematura,
alongamento ou encurtamento de caules e
ramos, necrose, etc.
*EFEITOS NÃO VISUAIS OU SUB
EFEITOS: Alterações nos processos
bioquímicos e fisiológicos, redução no
crescimento, queda na produtividade, etc.
Critérios importantes:
• Sensibilidade – resposta do organismo a
estímulos de diferentes intensidades;
• Especificidade – atribuição de um efeito
a determinado poluente;
• Duração das medições;
• Faixa de validade espacial e temporal –
medida da coerência de transferência dos
efeitos observados;
Escolha do método:
Passivo - organismos naturalmente
existentes na área de estudo.
Ativo - tempo definido em condições
controladas;
Quimioluminescência → produção de luz
quando a energia de excitação é
proveniente de uma reação química.
(gases)
UV-VIS
Pesagem de filtros e atenuação de um
feixe de luz e radiação → Material
particulado
Amostrador Ambiente de Alta Capacidade
(Hi-Vol).
Métodos qualitativos - redes de
percepção
Monitoramento de compostos odorantes :
A análise do impacto causado é efetuada
através da determinação da percepção do
odor pelos habitantes da região utilizando
a correlação entre limites de percepção de
mau-cheiro e níveis de concentração dos
compostos na atmosfera.
*qualidade do odor – relacionada a
característica do odor, por exemplo, H2S
apresenta odor semelhante a ovo podre,
enquanto (CH3)2NH apresenta odor de
peixe.
Exemplos
Monóxido de carbono (CO) Sensor
baseado na absorção de radiação IR pelo
CO,isto é, a quantidade de radiação
absorvida é proporcional à concentração
de CO.
Ozônio (O3) → Sensor baseado na
absorção de radiação UV pelo O3, isto é, a
quantidade de radiação absorvida é
proporcional à concentração de O3.
Amostrador Ambiente Contínuo (Tipo
Beta) → Entrada seleciona tamanho
superior das partículas aspiradas (TSP,
PM10, PM2,5 e PM1,0). Partículas são
depositadas em uma tira de filtro, em
movimento. Após a deposição mede-se a
atenuação de radiação Beta através da tira
de filtro. Atenuação associada à massa de
particulados depositada.
Dados de satélite (sensoriamento remoto)
Aspectos Gerais da Atmosfera
*Estrutura da atmosfera tendo por base
o gradiente térmico em função da
altitude e pressão.
Termosfera → moléculas que liberam
calor reagindo com a radiação solar. Ex. N
e O.
Mesosfera→ Queda de temperatura.
*Estratosfera → ozônio sofre
decomposição e pode voltar a O3.
Ciclo de chapman:
𝑂
2
→ 𝑂• + 𝑂•
𝑂
2 
+ 𝑂•→ 𝑂
3
𝑂
3
→ (ℎ𝑣) 𝑂
2
+ 𝑂• λ < 330𝑛𝑚
*Ocorre aumento da temperatura na
estratosfera devido às reações do O, que
libera calor na formação de O3 (na parte
mais baixa da estratosfera) e na
decomposição do O3.
Caso CFC:
*É um gás refrigerante, que antigamente
era bastante usado em ar-condicionados.
Libera Cl e F que se liga ao O e isso acaba
servindo como catalisador na reação de
decomposição do ozônio
) ,(𝑂
3
→ (ℎ𝑣) 𝑂
2
+ 𝑂• λ < 330𝑛𝑚
ocasionado na formação de buracos no
escudo de ozônio.
Alguns pontos importantes:
1) Deposição seca e gravidade,
deposita no material particulado.
2) Eventos de chuvas, solubilizam
gases e meio que “lava” a
atmosfera.
Efeito Estufa
→ É responsável por manter a temperatura
média do planeta próximo dos 15°C.
→ Gases de efeito estufa: H2O, CO2,
metano, óxido nitroso e clorofluorcarbono
(CFC).
→ Aumentam a quantidade de energia que
é mantida na atmosfera em decorrência da
absorção do calor refletido ou emitido pela
superfície da terra, o que provoca a
elevação da temperatura da atmosfera.
→ Impactos dos mais variados: elevação
do nível do mar, impactos na agricultura,
mudanças climáticas,etc.
→ Intensificação do efeito estufa =
Aquecimento global.
*QUAL A PROPRIEDADE QUE UM
COMPOSTO DEVE TER PARA AGIR
COMO GÁS DE EFEITO ESTUFA?
Absorção da radiação: desaparecimento
ou transformação do quantum de energia
dentro de um sistema (molécula, íon,...) e
“aparecimento” de um fenômeno físico ou
químico obedecendo ao princípio de
balanço de energia.
*Fenômeno físico: o fóton provoca uma
excitação eletrônica sem conduzir a uma
reação química.
- Pode ocorrer remissão no mesmo
comprimento de onda em que foram
absorvidos, voltando à posição normal;
- ou emitir parte da energia num
comprimento de onda maior;
- ou degradar-se em energia térmica
elevando o estado cinético do ambiente
(temperatura do ambiente).
IV: 780 a 300.000 nm – a energia desta
radiação não é suficiente para provocar
excitação eletrônica.
Pode ocorrer: estiramentos de ligações tais
como deformações de ligações, vibrações
moleculares, rotações e translações
moleculares.
*Qual a condição para que a
radiação seja absorvida
praticamente de forma total por uma
molécula?
→ Quando a frequência da luz absorvida
quase se iguala com a frequência interna
do movimento de uma molécula que ela
venha encontrar.
-Para as frequências no IV os movimentos
relevantes são vibrações, estiramentos de
ligação e deformação angular.
*Absorção da luz UV térmica por uma
molécula durante uma vibração → Deve
existir uma diferença na posição da
molécula entre seu centro de carga positiva
e negativa de sua “nuvem eletrônica” em
algum ponto de seu movimento. → Deve
haver algum momento dipolar durante
algum estágio de vibração.
Ozônio Estratosférico e Troposférico
Estratosférico𝑂
3
- 90% do ozônio atmosférico;
- Age como filtro de radiação UV
(solar);
- Tendência global de diminuição;
- Buracos no escudo de ozônio todo
ano na primavera na Antártica e
perda de ozônio na primavera no
Ártico (se concentra nos polos).
Troposférico𝑂
3
- 10% do ozônio atmosférico;
- Efeitos tóxicos em humanos e
vegetação;
- Episódios de altas concentrações
de ozônio na atmosfera.
→ Reações sobre o equilíbrio do ozônio
troposférico
*Injeção do ozônio estratosférico
*Produção fotoquímica (NOx)
𝑁𝑂
2
+ ℎ𝑣 → 𝑁𝑂 + 𝑂
𝑂 + 𝑂
2
+ 𝑀 → 𝑂
3
+ 𝑀
𝑁𝑂 + 𝑂
3
→ 𝑁𝑂
2
+ 𝑂
2
*Processos fotoquímicos são
predominantes:
NO2 formação – NO consumo
→Química Diurna: formação oxidantes
*Aumento no fluxo da radiação UV-B do
sol (290-320 nm) → Acelera as taxas de
fotodissociação do O3 troposférico:
𝑂
3
+ ℎ (320𝑛𝑚) → 𝑂* + 𝑂
2
𝑂* + 𝐻
2
𝑂 → 2𝐻𝑂*
(química diurna na troposfera)
→ Peróxidos - formados através de
processos fotoquímicos (H2O2, PAN)
2𝐻𝑂
2
*→ 𝐻
2
𝑂
2
(𝑔) + 𝑂
2
𝐻
2
𝑂
2
(𝑎𝑞) + 𝑆𝑂
2
+ 𝐻
2
𝑂 → 𝐻
2
𝑆𝑂
4
2𝑁𝑂
2
+ 𝐻𝑂* → 𝐻𝑁𝑂
3
2𝑁𝑂
2
+ 𝐻
2
𝑂 → 𝐻𝑁𝑂
2
+ 𝐻𝑁𝑂
3
Ação do ozônio sobre compostos
orgânicos - exerce uma ação ‘detergente’.
O radical hidroxila (OH*) é o oxidante
mais importante da atmosfera.
Ex.
+ compostos olefínicos →𝑂
3
 
compostos carbonílicos.
→ Reações envolvidas no consumo
de NO2
EX.
𝑁𝑂
2
+ 𝐻𝐶 → 𝑅𝐶𝑂
2
+ 𝑅𝐶𝐻𝑂(𝑎𝑙𝑑𝑒í𝑑𝑜)
𝑜𝑢 𝑅
2
𝐶𝑂(𝑐𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎)
𝑅𝐶𝑂
2
+ 𝑁𝑂 → 𝑁𝑂
2
+ 𝑅𝐶𝑂
𝑅𝐶𝑂 + 𝑂
2
→ 𝑅𝐶𝑂
3
→ Formação do ozônio
(1) 𝑁𝑂
2
+ ℎ𝑣 → 𝑁𝑂 + 𝑂
(2) 𝑂 + 𝑂
2
→ 𝑂
3
(3) 𝑁𝑂 + 𝑂
3
→ 𝑁𝑂
2
*Porém somente essas reações não
explicam totalmente os altos níveis de
ozônio formados na baixa atmosfera.
*Reações com hidrocarbonetos na
atmosfera acabam sendo uma fonte
adicional de NO2, consequentemente
gerando mais O3.
→ Compostos Orgânicos Voláteis
(COVs)
*O termo é usado para designar todos os
compostos orgânicos gasosos na
atmosfera.
EX. Dioxinas, Hidrocarbonetos aromáticos
policíclicos(PAHs), Benzeno, Aldeídos,
Metano.
*Participam de maneira importante nas
reações de formação de ozônio na baixa
atmosfera.
*Efeitos na saúde: Carcinogênicos, Efeitos
irritantes, Mutagênicos e Teratogênicos.
1) Dioxinas
* hidrocarbonetos e cloro, liberados na
atmosfera da produção de algumas
substâncias conservantes de madeira e
pesticidas e incineração de PVCs e pneus.
*Carcinogênicos e teratogênicos.
2) Benzeno
* Usado em lubrificantes em peças
automotivas, tintas seladoras, acabam
sendo emitidos por evaporação.
*Carcinogênico, teratogênico e tóxico para
o sistema reprodutivo. Também pode
ocasionar em deficiências imunológicas e
disfunções neurais.
3) Hidrocarbonetos aromáticos
policíclicos(PAHs)
*Carcinogênicos, que se formam a partir
da queima incompleta de substâncias
orgânicas.
*São adsorvidos em partículas de poeira e
fuligem, e dependendo da pressão do
vapor na atmosfera podem ficar na forma
gasosa.
→ Smog Fotoquímico
*É a poluição do ar, sobretudo em áreas
urbanas, por ozônio troposférico e outros
compostos originados por reações
fotoquímicas, reações químicas causadas
pela luz solar.
Fatores:
• Luz do sol (UV-A de 400 a 320 nm e
UV-B 320 a 280 nm);
• Óxidos de nitrogênio – NOx (emissão de
automóveis) ;
• Hidrocarbonetos.
Condições geográficas e climáticas
adequadas:
• Presença de montanhas;
• Tempo quente com muito sol;
• Pouco movimento do ar.
*Substâncias como NO, hidrocarbonetos e
outros COVs que são emitidas diretamente
no ar são chamadas de poluentes
primários;
*As substâncias nas quais eles são
transformados, como o O3 e HNO3 (chuva
ácida) , são chamados de poluentes
secundários.
→ Smog químico (SO2)
Fontes:
• Queima de carvão mineral (1-9% de
enxofre em sua composição);
• (O carvão representa cerca de 70% da
matriz energética chinesa);
• Carros movidos a diesel;
• Refino do petróleo.
*Consequências: Smog e chuva ácida. Na
população pode ocasionar em problemas
respiratórios e cardiovasculares.
→Mecanismo de poluição do ar:
Emissão : Lançamento na atmosfera.
Transmissão: Espalhamento
Imissão: Ingestão, inalação ou penetração
na pele.
*Qual a importância do ozônio na
troposfera?
Atmosfera com condições bastante
oxidantes, não há nenhum benefício.
Equipamentos de Controle de Poluição
(ECP)
*Quando devo tratar uma Emissão
Gasosa?
*Quais poluentes devem ser
removidos?
*Qual a eficiência requerida no
tratamento?
*Que considerações deverão ser
feitas?
*Qual o custo e as tecnologias (ECP)
disponíveis?
*Será necessário o emprego de ECP?
*Qual a eficiência requerida?
*Quais os tipos de ECP disponíveis?
*Qual o custo para aquisição e
manutenção?
*Gera-se resíduo sólido ou líquido?
*Qual a demanda por espaço físico?
Gerenciamento e monitoramento da
qualidade do ar.
Etapas:
1) Identificar fontes emissoras de
poluentes, consultar inventário de
Emissões Atmosférica(IEA);
2) Determinar as fontes fixas e assim
realizar o modelo de dispersão,
para encontrar concentração do
poluente emitida;
3) Comparar resultados com
legislação e concluirse é
necessária a instalação de um ECP;
4) Se necessário, qual eficiência
recomendada para o ECP, de qual
tipo seria melhor, etc.
5) E com frequência fazer o
monitoramento da qualidade do ar.
Dispersão de poluentes:
*Mapeamento da concentração dos
poluentes a partir de uma fonte fixa-
Modelo Gaussiano.
INVENTÁRIO DE EMISSÕES
ATMOSFÉRICAS
→ Caracterização qualitativa e
quantitativa das emissões atmosféricas
lançadas por uma fonte ou um grupo de
fontes.
• Área geográfica;
• Intervalo de tempo;
• Categoria de fontes;
• Procedimentos para a coleta de dados;
• Fatores de emissão utilizados;
• Métodos de estimativa das emissões;
• Fontes não incluídas, considerações e
referências.
Utilização:
• Identificar as atividades mais poluidoras;
• Identificar as áreas mais impactadas;
• Avaliar a efetividade dos programas de
controle de poluição;
• Fornecer dados para o desenvolvimento
de modelos preditivos;
• Fortalecer os diagnósticos;
• Auxiliar o Licenciamento Ambiental;
• Auxiliar nas tomadas de decisão quanto
ao planejamento e uso do solo.
Considerações sobre escolha de ECP:
Geral
a) Eficiência requerida;
b)Limites legais e melhor tecnologia
disponível;
c) Custo inicial;
d) Tempo de vida;
e) Custos de operação e manutenção;
f) Potência requerida;
g) Peso e espaço requerido;
h) Material de construção;
i) Garantia e empresas reconhecidas;
j) Disposição final dos poluentes;
k) Reuso dos poluentes.
Gás Carregador
a) Temperatura
b) Pressão
c) Umidade
d) Densidade
e) Viscosidade
f) Inflamabilidade
g) Corrosividade
h) Toxicidade
Processo
a) Taxa de fluxo gasoso e velocidade
b) Concentração do poluente
c) Variabilidade do gás
d) Variação no fluxo gasoso e velocidade
e) Perda de carga e pressão
Poluente – se gasoso
a)Corrosividade
b) Inflamabilidade
c) Toxicidade
d) Reatividade
Poluente – se material particulado
a) Faixa de tamanho e distribuição de
partículas
b) Formato das partículas
c) Tendência de formar aglomerados
d) Corrosividade
e) Abrasividade
f) Tendência higroscópica
g) Inflamabilidade
h) Toxicidade
i) Colante
j) Resistência Elétrica
k) Reatividade
Mecanismos de coleta de Material
Particulado
Na impactação, o material sólido ou
gasoso choca com anteparo.
Na interceptação, ocorre uma redução por
atrito do material particulado.
Na difusão, o material pode ou não bater
na parede.
Na atração eletrostática, é aplicada uma
diferença de potencial e a partícula ganha
caráter elétrico, onde o anteparo apresenta
a carga oposta.
**Há também a Gravidade, Força
centrífuga e Termoforese.
—----------------------/—-----------------------
EQUIPAMENTOS
1) Filtro de tecido (Filtro-Manga)
*Mais utilizado para material particulado;
*Usado muitas vezes junto com outro ECP
(em série);
*Mecanismo de limpeza para evitar
entupimento.(Perda de carga);
→ O princípio de funcionamento de um
filtro de tecido é simples. Trata-se da
passagem da mistura gasosa contendo as
partículas através de um tecido, sendo que
o gás atravessa os poros do tecido,
enquanto que as partículas, na sua maioria
ficam retidas nas superfícies, sendo
retiradas de tempo em tempo.
Classificação: em função do formato
do meio filtrante.
*Tipo manga
*Tipo envelope
Classificação: em função mecanismo
de limpeza.
*Por sacudimento mecânico
*Ar reverso
*Jato pulsante de ar comprimido (mais
usado)
Escolha do meio filtrante:
*Características do gás transportador (T,
umidade, alcalinidade e acidez)
*Características das partículas a serem
filtradas (Conc.,distribuição de tamanhos,
abrasividade)
*Tipo de limpeza a ser empregado
*Custo e disponibilidade no mercado
*Escolha do sistema de limpeza
*Meio filtrante a ser utilizado
*Dimensionamento da área de filtragem
necessária
*Fluxo gasoso deve ser condicionado antes
de entrar no filtro de tecido no que diz
respeito à temperatura e umidade.
***Lembra que dependendo do material
que vai ser coletado, o material do tecido
pode variar.
Vantagens
*Proporciona altas eficiências de coleta,
chegando a mais de 99,9 %;
*Pouco sensível a flutuação de vazão e
concentração;
*Coleta a seco possibilitando a
recuperação fácil do material;
*Não apresenta problemas de resíduos
líquidos;
*Manutenção e operação simples,
*Perda de carga e custo de operação
moderados
*Vida útil longa (20 anos).
Desvantagens
*Temperatura máxima restringida pelo
material de manga;
*custo de manutenção elevado;
*Requer tratamento especial das mangas
para determinadas aplicações;
*Localização das mangas furadas é difícil;
*Não pode ser empregado em condições
de condensação de umidade.
→ Coletores de MP
2) Câmara de sedimentação
gravitacional
*Utilizam a disposição gravitacional das
partículas carregadas pelo fluxo gasoso.
*Mecanismo de coleta é a força
gravitacional. Possui dimensões
suficientemente grandes nas quais a
velocidade da corrente gasosa se reduz de
forma que as partículas que se encontram
em suspensão tenham tempo suficiente
para depositar-se.
*Baixa eficiência para partículas menores
que 40µm.
*Emprego mais comum como pré-coletor
que retira o particulado gasoso diminuindo
a sobrecarga do equipamento de controle
final.
Vantagens
*Baixo custo de instalação e manutenção;
*Construção simples;
*Baixa perda de carga;
*Não tem limitação de temperatura, exceto
pelo material de construção;
*Coleta a seco: permite recuperação mais
fácil.
Desvantagens:
*Baixa eficiência para pequenas partículas
(< 10 µm);
*Requer espaço relativamente grande para
instalação.
3) Precipitadores eletrostáticos
→ O aerossol passa entre dois eletrodos
onde existe uma grande diferença de
potencial elétrico. As partículas do
aerossol precipitam-se sobre o eletrodo de
baixo potencial.
Mecanismo de coleta principal é a força
elétrica:
*O processo de precipitação eletrostática
se inicia com a formação de íons gasosos
pela descarga do corona de alta voltagem
no eletrodo de descarga.
*A seguir as partículas sólidas e/ou
líquidas são carregadas eletricamente pelo
bombardeamento dos íons gasosos ou
elétrons.
*Característica importante da partícula que
influencia a sua coleta em precipitadores
eletrostáticos e a sua resistividade elétrica.
1) Partículas de baixa resistividade se
carregam facilmente mas também
cedem sua carga com facilidade ao
atingir o eletrodo de coleta
podendo em consequência retornar
ao fluxo gasoso.
2) As partículas com resistividade
muito alta ocorre o inverso
podendo gerar o processo
denominado “back-corona” que é
uma descarga localizada no
eletrodo de coleta, devido à
formação de uma camada de
material não condutor.
Aplicações dos Precipitadores
Eletrostáticos
Ex. *Indústria de cimento: limpeza dos
gases dos fornos.
*Fábrica de papel: recuperação de sais de
S dos gases das chaminés das caldeiras do
processo Kraft.
*Indústria do aço: a) limpeza das correntes
de gases dos fornos para permitir o uso
como combustível; b) remoção do alcatrão
de gases de coquerias.
*Indústrias gerais: coleta de resíduo em
suspensão.
*Indústria de Metais não-ferrosos:
recuperação de materiais dos gases das
chaminés, coleta da névoa ácida, limpeza
das correntes de gás para as indústrias de
ácidos.
*Indústria Química: coleta da névoa de
ácido sulfúrico e fosfórico, limpeza de
vários tipos de gás como H, CO2 e SO2,
remoção de pó de fósforos elementares no
estado vapor.
Vantagens
*Alta eficiência de coleta. Pode exceder a
99,9%;
*coleta partículas muito pequenas;
*baixo custo operacional;
*baixa perda de carga;
*existem poucas partes móveis o que
implica em redução de manutenção;
*podem coletar partículas sólida ou
líquidas que são difíceis de coletar por
outros equipamentos;
*podem operar a temperaturas de até 650
oC;
*a eficiência de coleta pode ser aumentada
pela inclusão de novos módulos;
*Coleta o material a seco;
*podem ser operados continuamente com
pouca manutenção em períodos de tempo
longos.
Desvantagens
* investimento inicial alto exige grandes
espaços para sua instalação,
principalmente para precipitadores
quentes;
*apresenta riscos de explosões quando
processa gases ou partículas combustíveis;
*exige medidas especiais de segurançapara evitar acidentes com alta voltagem;
*alguns materiais são extremamente
difíceis de coletar por apresentarem
resistividade muito baixa ou muito alta;
*não são adequados para casos que
apresentam muita variação de condições,
exigindo controle automático fino.
→Coletores do tipo úmido para MP
*Utilizam um meio líquido para aumentar
o tamanho das partículas do aerossol para
facilitar a remoção das correntes de ar.
Desvantagem: necessidade de tratamento
do resíduo líquido ou sólido.
4) Lavadores ou Scrubbers
→ Os lavadores são equipamentos de
controle da poluição do ar que podem ser
utilizados tanto para o controle de MP
(Scrubbers) como para o controle de gases
e vapores (adsorvedores).
Tipos:
-Câmara de Spray (borrifo) gravitacional;
-Coletores dinâmicos úmidos;
-Lavadores ciclones de spray;
-Torres de enchimento;
-Lavadores auto-induzidos (de orifício);
-Lavador do tipo Venturi.
*O gás é forçado através de uma aspersão
de gotas, que colidem com o material
particulado, aglomerando as partículas e
tornando a coleta facilitada (gravitacional
e inercial);
* Podem ser usados líquidos reativos,
absorvem o gás ou vapor por meio de
reações químicas.
Vantagens
*podem ser utilizados em gases a altas
temperaturas;
*podem ser utilizados para coleta de
partículas adesivas (sticky);
*não há restrições de utilização quanto à
umidade do efluente a ser tratado;
*podem controlar tanto gases como
partículas;
*podem ser conseguidas altas eficiências
de coleta.
Desvantagens
*apresentem alta perda de carga quando se
necessita alta eficiência de coleta, o que
implica em custo operacional mais alto;
*descarregam gases tratados úmidos o que
implica em uso de materiais resistentes à
corrosão;
*necessitam do uso de materiais resistentes
à corrosão no lavador;
*possível formação de pluma visível
proveniente da condensação da umidade
contida nos gases;
*o material coletado está na forma úmida e
em geral necessita tratamento para sua
reutilização;
*necessita de tratamento de efluentes
líquidos.
Ciclones → usa a força centrífuga
ABSORVEDORES
“lavador de gases”
*Os absorvedores são equipamentos
utilizados para a absorção de gases. A
absorção é uma transferência de massa de
fase gasosa para uma fase líquida.
Princípio: Os gases efluentes passam
através de absorvedores (lavadores) que
contém líquidos absorvedores que
removem, tratam ou modificam os
poluentes.
Eficiência de Remoção:
- tempo de Contato
- concentração do meio absorvente
-velocidade de reação entre o absorvente e
os gases.
ADSORVEDORES
*Remove só gases e vapores;
*Material particulado tem que ser
removido anteriormente, pois se não
ocorre entupimento.
*Mais comum remoção NH3 e SO2.
*A adsorção é um processo seletivo e
bastante apropriado para a remoção de
gases presentes em baixas concentrações,
principalmente substâncias causadoras de
odor.
*Leva significativa vantagem em relação
aos incineradores de gás pela não
necessidade de uso de combustível
auxiliar, além de possibilitar a recuperação
de solventes quando se utiliza o processo
regenerativo.
*O processo de adsorção envolve a
remoção de um ou mais componentes
gasosos do fluxo de gás através de
aderência dos mesmos na superfície de um
sólido. As moléculas de gás removidas
denominam-se ADSORBATO, e o sólido
que retém, ADSORVENTE.
**Os contaminantes se propagam sobre a
superfície da partícula do adsorvente → A
molécula do contaminante migra para os
poros da partícula do adsorvente → A
molécula do contaminante adere na
superfície do poro.
Substâncias Adsorventes: Carvão
ativado, peneiras moleculares, alumina
ativada, sílica gel.
Incineração/ combustão
* É um método bastante eficaz para a
eliminação de gases e vapores de origem
orgânica.
*transforma os contaminantes
combustíveis em CO2 e H2O.
*utilizada para a oxidação de compostos
inorgânicos como por exemplo o H2S que
é um gás de odor bastante desagradável,
transformando-o em SO2 e vapor de água.
*A ocorrência de combustão incompleta
pode resultar na formação de aldeídos,
ácidos orgânicos, partículas de carbono
(fuligem), monóxido de carbono ou
outros produtos menos desejáveis que
aqueles inicialmente existentes no
efluente gasoso (Dioxinas e Furanos).
COV