Coagulação de Partículas

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COAGULAÇÃO________________________________________________
- Conceito: desestabilização de partículas coloidais e suspensas realizada por ações físicas e reações químicas, com duração de poucos segundos, entre o coagulante, a água e as impurezas presentes; 
- Em solução aquosa, os íons de alumínio e ferro, positivamente carregados, formam fortes ligações com os átomos de oxigênio e liberando os átomos de hidrogênio. Esses fazem contato com as impurezas presentes, causando sua desestabilização. Então as partículas desestabilizadas colidem, formando os flocos, que são mais facilmente removidos por sedimentação, flotação e filtração. 
Mecanismos de coagulação________________________________________________ 
- As partículas suspensas e coloidais dispersas na água apresentam carga predominantemente negativa; 
- Mobilidade eletroforética: razão entre velocidade média das partículas presentes e o gradiente da voltagem ao longo do tubo (eletroforese: é feita a aplicação axial de um campo elétrico no tubo da amostra e a inserção de dois eletrodos nas extremidades do tubo); 
- Por que carga elétrica negativa: no caso das argilas minerais, a carga negativa é associada a imperfeições do cristal ou à substituição de silício por átomo de menor valência. As carboxilas ou hidroxilas dissociam-se na água. Também pode haver a adsorção de íons específicos na superfície da partícula; 
- Quando as partículas coloidais estão dispersas, íons de carga oposta se aproximam formando uma camada de íons positivos e negativos (camada compacta). Por isso, apesar da carga negativa, a suspensão tende a ser eletricamente neutra; 
- Estas forças de atração ocorrem apenas a menores distâncias. Em contraposição existem forças difusivas que impelem os íons, predominantemente positivos, na direção das menores concentrações iônicas, formando a camada difusa; 
- Potencial zeta: relacionado à eletroforese e determinado com base na própria mobilidade eletroforética. É o potencial existente no plano de cisalhamento, que define a porção de água e, consequentemente de íons, que se move juntamente com a partícula. Resumidamente, o potencial zeta se refere à diferença de potencial entre a superfície da camada compacta e o limite da camada difusa, ou seja, é a energia eletrostática a ser aplicada capaz de deslocar um íon de mesmo sinal do ponto mais remoto da camada difusa à superfície da camada compacta; 
- Tendo em vista o exposto, a desestabilização permitirá a aproximação das partículas vencendo a barreira de energia decorrente dos potenciais elétricos existentes na partícula. Este processo constitui-se na conjunção dos quatro seguintes mecanismos. 
1. Compressão da dupla camada___________________________________________
- O aumento da força iônica (concentração de íons, preferencialmente positivos como ferro e alumínio) ocasiona a compressão da camada difusa. Esses íons atravessam a camada compacta, reduzindo a magnitude do potencial zeta e a espessura da dupla camada, permitindo assim a aproximação das partículas. 
2. Adsorção-desestabilização, adsorção-neutralização ou neutralização de cargas____
- Dependendo do pH do meio, há a formação de diversas espécies hidrolisadas de carga positiva que podem ser adsorvidas na superfície das partículas, desestabilizando-as. Em alguns casos, as partículas do coagulante são adsorvidas pela superfície das partículas coloidais, podendo resultar na reversão da carga da partícula; 
- A dosagem de coagulante necessária é diretamente proporcional à concentração e área superficial do coloide; 
- Esse mecanismo deve predominar em estações de filtração direta de escoamento ascendente e descendente, pois os microflocos formados apresentam baixa velocidade de sedimentação e alta resistência ao cisalhamento do escoamento. 
3. Varredura___________________________________________________________
- Em função do pH de coagulação, à medida que se eleva a dosagem de coagulante, passa a predominar o mecanismo de varredura, o mais recorrente nas ETAs; 
- As partículas coloidais são adsorvidas e as suspensas são envolvidas pelo precipitado de hidróxido de alumínio ou de ferro. Esse precipitado possui carga positiva, o que explica a atração exercida sobre as partículas suspensas; 
- É o mecanismo que requer maior dosagem de coagulante, formando flocos de maior peso. 
4. Formação de pontes químicas___________________________________________
- É o mecanismo que ocorre quando há o emprego de polímeros orgânicos naturais ou sintéticos, como coagulantes ou auxiliares de floculação; 
- As partículas coloidais são adsorvidas na superfície das diversas cadeias do polímero. Para tal finalidade, a molécula do polímero deve ser longa o suficiente para minimizar o efeito repulsivo da dupla camada; 
- Íons como o cálcio podem afetar a formação das pontes, por interagirem com a superfície das cadeias dos polímeros; 
- Também, se a dosagem de polímeros for excessiva, evitará a formação de pontes pela ausência de sítios disponíveis. 
 
- Os polímeros possuem vantagem para estações de filtração direta, pois formam microflocos mais resistentes à erosão nos interstícios do meio filtrante, redução do lodo gerado, redução de gastos com alcalinizantes e maior facilidade de desidratação do lodo gerado. 
Resumo: