Separação sólido-líquido

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Equipamentos de separação de Sólido e Liquido 
Bancada 1:
Lindsay Assunção da Silva, Luana Chaga, Otávio Cézar de Holanda Análio, Maity Cardoso Kosiura,Nathan Brunno Santos Cunha
Operações Unitárias: separação sólido-líquido
Misturas estão presentes nos mais diversos âmbitos (receitas de cozinha, obras de construção, indústria farmacêutica);
A separação de misturas é de grande importância para a indústria. Pode ocorrer entre sólido-líquido, líquido-líquido, líquido-gás, sólido-sólido, sólido-gás e gás-gás; 
É importante caracterizar cada parte da mistura para separar: =>Sólido (tamanho, forma, densidade); =>Líquido (viscosidade, densidade)
 Os métodos a serem empregados seguem dois critérios: 
Movimento das fases (quando o sólido se movimenta na mistura ou o líquido se movimenta);
Força propulsora (Gravitacional, centrífuga ou por diferença de pressão).
Gradeamento
Função: Retida de resíduos sólidos grandes para facilitar a condução do esgoto por meio de bombas e tubulações;
Como funciona: os resíduos sólidos grandes são retidos por grades com espaçamentos entre cinco e dez centímetros, servindo de uma primeira filtragem;
Aplicação na indústria: Facilitar a condução do esgoto por meio de bombas e tubulações;
Gradeamento
Grade grossa: distância entre barras de 40 a 100 mm
Grade média: distância entre barras de 20 a 40 mm
Grade fina: distância entre barras de 10 a 20 mm
Grade peneira: distância entre barras menor que 10 mm
Capacidade: Variável
Função: Separar, mediante o mecanismo de decantação (gravidade), parte da água de uma suspensão, de modo a se obter por um lado uma polpa de maior concentração de sólidos e por outro, um fluxo de água (“mais”) pura.
Aplicação na indústria: Tratamento de águas, Mineração, cervejarias, produção de vinho,
Decantadores
Decantação:
Decantação livre: as partículas encontram-se bem afastadas das paredes do recipiente e a distância entre cada partícula é suficiente para garantir que uma não interfira na outra.
Decantação retardada: ocorre quando as partículas estão muito próximas umas das outras, sendo muito freqüente o número de colisões.
Fatores que interferem:
Densidades do sólido e do líquido; 
o diâmetro e a forma das partículas;
a viscosidade do fluido; 
Temperatura;
Agentes floculantes
Eletrólitos: neutralizam a dupla camada elétrica existente nas partículas sólidas em suspensão, eliminando dessa forma as forças de repulsão que favorecem a dispersão. 
Coagulantes: Provocam a formação de precipitados gelatinosos capazes de arrastar consigo, durante a decantação, as partículas finas existentes em suspensão 
ex: sais de alumínio (sulfato de alumínio) e de ferro.
Agentes tensoativos: decantam arrastando consigo os finos de difícil decantação. 
Polieletrólitos: são polímeros de cadeias longas com um grande número de pontos ativos nos quais as partículas sólidas se fixam, formando flocos. 
Decantadores para Sólidos Grosseiros
Decantadores para Sólidos Finos -Espessador 
Decantadores para Sólidos Finos
Tipo do motor: Motor de corrente alternada
Exemplo: espessador 
Filtro 
Capacidade: Variável
Função: são usados para remover partículas, melhorar cor, odor, sabor da água, ou para abrandamento (retirada de cálcio e magnésio);
Como funciona: A filtração consiste no processo de passagem da água através de um corpo poroso, que retém material em suspensão, microrganismos, metais pesados, agrotóxicos;
Aplicação na indústria: Tratamento de água e efluentes.
Filtro -Meios Filtrantes
Filtro de Areia : Remove particulados entre 5 a 25 micra;
limitante: não removem bactérias e vírus  
Filtro de Zeolita Natural: Disponibilidade granulométrica de: 0,4 a 1,0 mm; 1,0 a 3,0 mm e 3,0 a 8,0 mm;
Filtros de Carvão Ativado: é capaz de remover uma série de contaminantes;
limitante: não vão remover contaminantes inorgânicos dissolvidos (sólidos dissolvidos/ sais);
Filtro -Meios Filtrantes
Filtro de osmose reversa 
A Osmose Reversa é um processo de separação por alta pressão através de membranas. A água é forçada a passar por membranas com pequenos poros de filtração medem de 0,000001 a 0,0000001 mm com pressões entre 100 e 150psi
Utilização de filtro de osmose reversa 
A tecnologia de Osmose Reversa é utilizada em embarcações no tratamento e dessalinização da água,para tratamento da água e retirada de agentes poluentes como: vírus e bactérias, cloro, hormônios (provenientes de anticoncepcionais), pesticidas, fungicidas, metais pesados (como o bário, cádmio, cromo, chumbo e mercúrio). 
Filtro prensa
Aplicação na indústria:
No tratamento de esgotos de grandes metrópoles, industrias metalúrgicas, em geral é utilizado quando se busca um maior teor de sólidos secos.
É uma máquina mecânica acoplada a uma bomba que através da sucção do líquido a ser filtrado recalca o mesmo no elemento filtrante. O elemento filtrante está projetado para reter as partículas, desta forma ele vai reter, sob pressão, o tamanho de sólidos desejados no processo. 
O que é um filtro prensa?
São compostos de um conjunto de placas filtrantes, revestidas pelo elemento filtrante. Este pacote de placas é fechado por um cilindro hidráulico com pressão de 190 a 350 bar. Depois que pacote de placas é fechado inicia-se o processo de filtração (bombear a suspensão para o filtro). A suspensão a ser filtrada é bombeada para dentro do filtro, por bombas de alta pressão tipo: Pneumáticas de Duplo Diafragma
Como funciona um filtro prensa?
Filtros Prensa quadro e placa
O material ficará retido no interior do quadro dando passagem ao líquido pelo elemento filtrante tecido ou papel filtrante.
 Este sistema foi o primeiro a ser utilizado e difundido internacionalmente, mas de pouca tecnologia e não facilitando a descarga do equipamento, portanto muito manual.
o projeto passou por uma evolução muito grande, onde possibilitou o automatismo completo do equipamento, chegando a excelência de dispensar o operador quando o produto facilitasse a filtração.
Filtros Prensa quadro e placa
Capaz de filtrar produtos de baixos rendimentos de filtração, reduzir os tempos de ciclos e atingir os maiores teores de sólidos na torta. Consiste em preencher o recesso das placas com produto através da bomba de alimentação (enchimento) e na continuidade é possível fazer uma pressurização da membrana (após desligamento da bomba). A pressurização da membrana se dá por intermédio de ar comprimido e ou água.
Filtros Prensa membrana
Dimensão 
O tamanhos de placas padrão de filtro prensa fariam de dimensões sendo de: 400x400mm a 2000x2000mm.
O tamanho e quantidade de placas a serem utilizadas serão definidas levando em consideração o volume de suspensão que será filtrado por dia ou ciclo, a porcentagem de sólidos na suspensão,  para atender os requisitos do processo. 
Quadro e Placa: normalmente utilizados em aplicações onde são utilizados papel como elemento filtrante;
Câmara de Recesso: versão mais utilizada, onde se utiliza elementos filtrantes em tecido (polipropileno, poliéster, poliamida, algodão);
Câmara de Recesso com Membrana de Insulflamento: permite a injeção de água ou ar comprimido no centro de cada placa, comprimindo uma membrana termoplástica e assim espremendo ainda mais a torta a fim de retirar mais umidade;
Tipos de placas 
É um filtro que utiliza o principio da filtração mecânica através de tecidos especiais para separar micro poluentes sólidos de até 1 micron do fluxo de gases contaminados.
Filtro Manga
O ar contaminado atravessa os elementos filtrantes que retém o material particulado e permitem que somente o ar livre de partículas seja descarregado na atmosfera.
Filtro Manga: princípio de funcionamento
Forma estrutural :
Feltros são trançados (fios entrelaçados) calançados (fios aglomerados)
Materiais: 
Poliéster, polipropileno, nomex, poliamida aromática P84, fibra de vidro , politetrafluoretileno (PTFE teflon) e acrilico.
Elementos filtrantes
Acabamentos:
Químico: 
Tratamento a base de PTFE (banho de teflon repelente deágua e óleo)
Antiestático:
Costura longituginal com cordoalha de cobre ou impregnado com micro filamentos de aço inoxidável.
Elementos filtrantes
Elementos filtrantes
Mangas filtrantes: são lizas e de fácil limpeza, porem sua área de instalação são maiores.
Cartuchos filtrantes: são normalmente mais compactos e por serem plissados (possuir dobras permanentes em toda sua altura) sua área de filtragem é maior, porem a limpeza é mais difícil.
Centrífuga
É um equipamento que tem por funcionalidade básica a separação de um sólido misturado a um líquido em um processo chamado de clarificação.
Como funciona:
A centrifuga separa os componentes por meio da sedimentação dos líquidos imiscíveis de diferentes densidade
Aplicação na indústria:
indústrias de alimentos e bebidas, farmaceuticas, químicas, de combustíveis, entre outras.
Classificação:
Batelada:
Alimentação, processamento e descarga
Método mais oneroso: paradas constantes
Semi-contínua:
Tempos em tempos alimentado e descarregado quando necessário
Não há parada para carga e descarga
Contínuas:
Carga e descarga em regime permanente
Menor consumo energético
Centrífuga
Centrífugas decantadoras
Utilizada para tratamento de soluções diluídas
Tambor: horizontal, vertical ou inclinado
Gira em alta velocidade em torno de 1 eixo
Partículas direcionadas para periferia
Podem ser operadas de forma contínua e descontínua
Descontínua:
Sólidos se acumulam na periferia
Retirados periodicamente por raspadores
São constituídas por uma cesta que gira em alta velocidade em torno de um eixo vertical ou horizontal
A parede pode ser de tela ou placa perfurada
	Os sólidos são direcionados para periferia ocorrendo a formação de uma torta
	O líquido filtrado passa pela torta formada pelos sólidos, sendo recolhido no tambor fixo concêntrico a cesta que está rotacionando
	Na parte inferior do equipamento há uma válvula para saída do líquido.
(a) com cesta horizontal e acionamento pela parte superior
(b) acionamento inferior
(c) centrífuga contínua
Centrífugas filtrantes
Capacidade: variável 
Função: 
Utilizado no controle de poluição do ar, cujo objetivo é a remoção do material particulado de um fluxo de gás. 
Lavador de gás 
Como funciona:
O princípio de um lavador de gases baseia-se em processos de a retenção e, em seguida, a neutralização daqueles componentes químicos que se encontram no estado de gás, pela colisão destas partículas com gotas de um meio de lavagem (geralmente água). A solução de lavagem é definida de acordo com o contaminante a ser tratado.
Lavador de gás 
Controle dos lavadores
O controle da solução de lavagem é feito automaticamente pela análise de pH e de potencial de oxidação da solução.
Evaporação 
O que é e como funciona?
Processo físico que consiste na passagem lenta e gradual de um estado líquido para um estado de vapor, em função de aumento de temperatura.
Aplicação na indústria:
Salinas 
Fatores de interferência direta: 
Sol: Para que haja calor suficiente para evaporar o liguido;
Vento: Para “arrastar” a humidade do ar;
Evaporação 
Na realização de diversos processos industriais, a separação de matérias é uma parte trivial para as etapas que consistem um processo, nos mais diversos âmbitos, seja alimentício, farmacêutico ou automobilístico. Conhecer as propriedades da matéria é fundamental para a correta utilização destes equipamentos, podendo assim evitar perda de matéria-prima, desgaste nos equipamentos ou até mesmo otimizar o tempo gasto numa operação. 
Conclusão 
BASTOS, Alexander Rangel. AFONSO, Julio Carlos. Separação sólido-líquido: centrífugas e papéis de filtro, 2015. Disponível em: <http://quimicanova.sbq.org.br/detalhe_artigo.asp?id=6209> Acesso em: 24 de setembro de 2019. 
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Referências
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Referências