Reutilização de Efluentes em Indústria Petroquímica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
 
 ESCOLA POLITÉCNICA 
 
 MESTRADO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REUTILIZAÇÃO DE EFLUENTES LÍQUIDOS 
 
EM 
 
INDÚSTRIA PETROQUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
por 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
Orientadora: Profª Drª Eliane Martins de Santana 
 
Salvador, Bahia - Brasil 
 
junho de 1998 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ ii 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
REUTILIZAÇÃO DE EFLUENTES LÍQUIDOS 
 
EM 
 
INDÚSTRIA PETROQUÍMICA 
 
 
por 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
Tese apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química da 
Universidade Federal da Bahia como parte dos requisitos necessários para a 
obtenção do grau de Mestre em Ciências em Engenharia Química. 
 
 
 
Banca examinadora constituída pelos professores: 
 
 
 
Drª Eliane Martins de Santana 
UFBA - Orientadora 
 
 
 
Drª Letícia Sampaio Suñé 
UFBA 
 
 
Dr. Florival Rodrigues de Carvalho 
UFPE 
 
 
 
Salvador, Bahia - Brasil 
 
05 de junho de 1998 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ iii 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aos meus pais Moisés e Roselite, 
pelo amor e exemplo recebidos, 
e à minha esposa Ana Cristina 
pela paciência e compreensão. 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ iv 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
 
 
 
 
Agradeço a minha orientadora, Profª Drª Eliane Martins de Santana, pela 
colaboração e estímulo para a realização deste trabalho. 
 
 
 
Aos colegas da Copene, em especial, Mário L. Pino Neto por ter encorajado-me 
nessa jornada, Leônidas C. M. Filho por ter acreditado no trabalho, Paulo César P. 
Canário pelo apoio nos momentos difíceis, João Severiano Júnior pelas dicas na 
fase final do trabalho e Mônica Maciel Lopes pela ajuda na língua inglesa. 
 
 
 
Ao órgão de documentação da Copene, representado por Gismália M. Mendonça, 
pelas pesquisas bibliográficas nos bancos de dados internacionais. 
 
 
 
À Copene - Petroquímica do Nordeste S.A. por ter facilitado a minha participação 
nas aulas e ter permitido a utilização dos seus dados. 
 
 
 
Agradeço também a Ignez Rosina Vieira pela grande ajuda na revisão dos textos. 
 
 
 
Quero agradecer enfim a todos os meus colegas e amigos, que de alguma forma, 
direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ v 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
RESUMO 
 
 
 
Um dos maiores desafios da indústria neste final de século é coexistir pacificamente 
com o meio ambiente em tempos de escassez de recursos naturais. 
 
A baixa disponibilidade de água como matéria-prima em processos produtivos e a 
crescente exigência da humanidade por um meio ambiente mais saudável têm 
impulsionado em todo o mundo nas últimas décadas, a implantação de programas 
de reutilização de efluentes líquidos, com objetivo de preservar os recursos hídricos 
naturais, através da minimização da geração de efluentes e, consequentemente, da 
captação de águas primárias. 
 
O objetivo dessa tese de mestrado é propor uma metodologia para implantação de 
um programa de reutilização de efluentes líquidos que possa ser aplicado à indústria 
petroquímica e tenha como meta final atingir o Efluente Zero. 
 
As etapas propostas para o programa de reutilização de efluentes líquidos são: 
 
1ª) Identificação, quantificação e qualificação de todos os efluentes líquidos 
gerados pelos processos (Auditoria Hídrica); 
 
2ª) Eliminação de vazamentos e desperdícios, melhorias em procedimentos 
operacionais e alterações nos processos (Conservação); 
 
3ª) Reaproveitamento de água sem prévio condicionamento para uso menos 
nobre (Reuso); 
 
4ª) Aplicação de processos de tratamento para purificação de efluentes, de 
forma que a água recuperada possa ser reaproveitada à sua utilização 
original ou para outro uso mais nobre (Reciclo). 
 
Para a definição de sistemas de Reciclo, foram estudados diversos processos de 
tratamento de efluentes líquidos, como por exemplo: osmose reversa, troca iônica, 
eletrodiálise reversa, evaporação, macrofiltração, microfiltração, ultrafiltração, 
nanofiltração, clarificação, ozonização, adsorção com carvão ativado, entre outros. 
 
Como estudo de caso, foi escolhida a Copene - Petroquímica do Nordeste S.A., 
empresa localizada no Pólo Petroquímico de Camaçari, por ser a maior geradora de 
efluentes líquidos deste complexo industrial e por sua diversidade de tipos de 
efluentes gerados, sendo uma unidade bastante representativa desse setor 
industrial. 
 
Inicialmente, todos os efluentes líquidos gerados pelos processos foram 
identificados, quantificados e qualificados. Após a conclusão desta Auditoria Hídrica, 
foi definido para cada efluente o melhor programa técnico e econômico de 
reutilização (Conservação, Reuso e Reciclo) e o sistema de água receptor mais 
adequado. 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ vi 
George de Souza Mustafa 
 
 
Para a obtenção do Efluente Zero foram propostos os seguintes processos de 
tratamento: 
 
♦ Clarificação, filtração, osmose reversa e evaporação para remoção de 
sólidos dissolvidos e suspensos; 
 
♦ Destilação e ozonização para remoção de compostos orgânicos. 
 
A reutilização completa dos efluentes líquidos dessa empresa propiciará a 
conservação dos recursos hídricos naturais da Região Metropolitana de Salvador, 
aumentando a disponibilidade de água para uso urbano em cerca de 900 m3/h e 
minimizando os problemas associados com a falta de água em épocas de seca. 
 
Além disto, reduzirá os custos relacionados com a sua geração de efluentes, cerca 
de U$ 5.000.000/ano, e os custos operacionais e de manutenção com a retirada de 
operação de alguns equipamentos da sua unidade de tratamento de água. 
 
Com relação à preservação do meio ambiente, a reutilização dos efluentes líquidos 
dessa empresa também minimizará os impactos ambientais provocados por suas 
atividades industriais, melhorando a sua imagem perante as comunidades, clientes e 
órgãos de controle ambiental, bem como favorecendo a obtenção de certificações 
ambientais (ISO-14000). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ vii 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
 
 
 
As the end of the century approaches, one of the biggest challenges industry faces is 
the need of a peaceful coexistence with the environment, considering the fact that 
natural resources are becoming scarce. 
 
Water insufficiency as a raw material for the productive processes and more stringent 
environmental regulations have impelled industry to implement wastewater 
reclamation programs during the last decades, aiming at the preservation of natural 
resources through the maximum reduction of wastewater production and, 
consequently, of water intake. 
 
The main goal of this thesis is to present a methodology for implementation of a 
wastewater reclamation program for the petrochemical industry to achieve the Zero 
Discharge. 
 
The proposed program’s stages are: 
 
1ª) Identification, quantification, and qualification of all the wastewater coming 
from the industrial process(Hydric Audit); 
 
2ª) Repair of leakages and end of waste, improving operating procedures and 
changing process (Conservation); 
 
3ª) Reutilization of water without previous treatment destinated to a less 
important use (Reuse); 
 
4ª) Application of processes to purify the effluents in a way that the reclaimed 
water can be used in its original purpose or in a better way (Recycle). 
 
In defining the Recycle systems, several wastewater treatment processes were 
studied, such as: reverse osmosis, ion exchange, electrodialysis reversal, 
evaporation, ultrafiltration, nanofiltration, clarification, ozonation, activated carbon, 
among others. 
 
Copene - Petroquímica do Nordeste S.A., a company located in the petrochemical 
complex of Camaçari, State of Bahia, Brazil, was chosen for the case study because 
it is the largest wastewater producer within that industrial complex and, in addition to 
that, has a considerable diversity of wastewater. 
 
Initially, the best technical and economic reclamation program (Conservation, Reuse 
and Recycle) for each effluent and the system in which it will be reused were 
definited after the identification, quantification, and qualification of all the wastewater 
coming from Copene’s processes. 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ viii 
George de Souza Mustafa 
 
 
For the achievement of the Zero Discharge, the following treatment systems were 
proposed: 
 
♦ Clarification, Filtration, Reverse Osmosis and Evaporation to remove suspended 
and dissolved solids; 
 
♦ Steam Stripping and Ozonation to remove organic compounds. 
 
The full reutilization of wastewater generated by Copene will increase the availability 
of water for urban consumption in approximately 900 m3/h and minimize the 
problems related with water scarcity during the dry season. 
 
Furthermore, it will verify a reduction of the costs associated to the production of such 
effluents in the amount of US$ 5,00,000/year and reduce its operating and 
maintenance costs by stopping operations of some equipments from Copene’s water 
treatment unit, as well. 
 
Finally, the reutilization of wastewater will minimize the industrial impact of the 
company on the environment. Therefore, that company will demonstrate concern with 
the ecological impact of its operations and good faith to the surrounding communities 
by reducing wastewater discharges and recycling resources. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ ix 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS ................................................................................... iv 
 
RESUMO .................................................................................................... v 
 
ABSTRACT ................................................................................................. vii 
 
LISTA DE TABELAS .................................................................................. xii 
 
LISTA DE FIGURAS ................................................................................. xiv 
 
NOMENCLATURAS .................................................................................... xvi 
 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................... 2 
 
2. A ÁGUA NA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA .......................................... 4 
 
2.1 Aplicação ....................................................................................... 4 
 
2.2 Processos de tratamento ............................................................... 5 
 
2.3 Especificação .................................................................................. 6 
 
3. EFLUENTES LÍQUIDOS DA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA ............... 10 
 
3.1 Descrição geral ............................................................................ 10 
 
3.2 Tipos de efluentes líquidos .......................................................... 11 
 
 3.2.1 Efluente de sistema de água de resfriamento .................. 11 
 
3.2.2 Efluente de sistema de geração de vapor ........................ 11 
 
3.2.3 Drenagem de água de processo ...................................... 12 
 
3.2.4 Efluente de regeneração de resina de troca iônica ............ 12 
 
 3.2.5 Condensado de purgador ................................................ 12 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ x 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
 página 
 
3.2.6 Drenagem de amostrador .................................................. 13 
 
3.2.7 Água de resfriamento de drenagem quente ...................... 13 
 
3.2.8 Água de lavagem de filtro ................................................... 14 
 
3.2.9 Condensado de trocador de calor ..................................... 14 
 
3.2.10 Efluente de sistema de monitoramento de corrosão ....... 14 
 
3.2.11 Água de selagem de equipamento rotativo ..................... 15 
 
 3.2.12 Drenagem de teste hidrostático ....................................... 15 
 
3.2.13 Água de resfriamento de amostrador ............................... 15 
 
3.2.14 Vazamento de água ........................................................ 15 
 
3.2.15 Drenagem de tanque ........................................................ 16 
 
3.2.16 Chuva coletada na área industrial .................................... 16 
 
3.2.17 Esgoto sanitário ............................................................... 16 
 
3.3 Padrões de lançamento ............................................................... 17 
 
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................... 21 
 
4.1 Processos de tratamento de efluentes líquidos ..................... 21 
 
4.2 Processos de remoção de sólidos dissolvidos .................... 22 
 
4.2.1 Osmose Reversa ...................................................... 22 
 
4.2.2 Troca Iônica .............................................................. 30 
 
4.2.3 Eletrodiálise Reversa ................................................ 35 
 
4.2.4 Evaporação ............................................................... 38 
 
4.3 Processos de remoção de sólidos suspensos .................... 39 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ xi 
George de Souza Mustafa 
 
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4.3.1 Macrofiltração ........................................................... 40 
 
4.3.2 Filtração Tangencial com Membranas ....................... 41 
 
4.3.3 Clarificação ............................................................... 43 
 
4.4 Processos de remoção de compostos orgânicos ................ 44 
 
4.4.1 Ozonização ............................................................... 45 
 
4.4.2 Carvão Ativado ......................................................... 48 
 
5. PROGRAMA DE REUTILIZAÇÃO DE EFLUENTES LÍQUIDOS ........ 54 
 
6. ESTUDO DE CASO ............................................................................. 58 
 
6.1 Definição ......................................................................................58 
 
6.2 Balanço Hídrico ........................................................................... 58 
 
6.3 Unidade de tratamento de água .................................................. 60 
 
6.4 Sistemas de efluentes líquidos .................................................... 62 
 
 6.5 Programa de reutilização de efluentes líquidos ......................... 67 
 
 6.5.1 Descrição geral .................................................................. 67 
 
 6.5.2 Auditoria Hídrica ................................................................ 67 
 
 6.5.3 Conservação ...................................................................... 75 
 
 6.5.4 Reuso ................................................................................. 77 
 
 6.5.5 Reciclo ............................................................................... 78 
 
7. CONCLUSÕES .................................................................................. 86 
 
8. NOVOS ESTUDOS ............................................................................ 89 
 
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 91 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ xii 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
 
 página 
 
Tabela 2.1 Padrões de especificação de águas industriais ..................... 7 
 
 
Tabela 2.2 Padrões de especificação de água potável ........................... 7 
 
 
Tabela 3.1 Padrões de lançamento de efluentes líquidos .................... 17 
 
 
Tabela 4.1 Processos de tratamento de efluentes líquidos .................. 21 
 
 
Tabela 4.2 Processos de remoção de sólidos dissolvidos .................... 22 
 
 
Tabela 4.3 Limitações de projeto da Osmose Reversa ......................... 27 
 
 
Tabela 4.4 Taxas de rejeição da Osmose Reversa .............................. 29 
 
 
Tabela 4.5 Qualidade de água produzida por Troca Iônica ....................... 34 
 
 
Tabela 4.6 Tempo de decantação de partículas sólidas em água ........ 39 
 
 
Tabela 4.7 Processos de remoção de sólidos suspensos .................... 39 
 
 
Tabela 4.8 Processos de Filtração Tangencial com Membranas ......... 42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ xiii 
George de Souza Mustafa 
 
 
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Tabela 4.9 Potenciais de oxidação de compostos oxidantes ................. 45 
 
 
Tabela 4.10 Eficiências de oxidação do ozônio ....................................... 48 
 
 
Tabela 4.11 Eficiências de adsorção do Carvão Ativado ............................. 52 
 
 
Tabela 5.1 Programas de reutilização de efluentes líquidos ................. 55 
 
 
Tabela 6.1 Consumo de água das maiores cidades da Bahia ................. 59 
 
 
Tabela 6.2 Custos dos sistemas de efluentes líquidos .............................. 66 
 
 
Tabela 6.3 Vazão dos efluentes líquidos não contaminados .................. 68 
 
 
Tabela 6.4 Vazão dos efluentes líquidos orgânicos ............................... 69 
 
 
Tabela 6.5 Qualidade dos efluentes líquidos não contaminados ........... 70 
 
 
Tabela 6.6 Qualidade dos efluentes líquidos orgânicos ......................... 71 
 
 
Tabela 6.7 Conservação de efluentes líquidos ....................................... 75 
 
 
Tabela 6.8 Reuso de efluentes líquidos .................................................. 77 
 
 
Tabela 6.9 Reciclo de efluentes líquidos ................................................ 78 
 
 
Tabela 6.10 Contaminantes-chaves dos efluentes líquidos ...................... 79 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ xiv 
George de Souza Mustafa 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 
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Figura 4.1 Fenômeno da Osmose .......................................................... 22 
 
 
Figura 4.2 Equilíbrio osmótico ................................................................ 23 
 
 
Figura 4.3 Fenômeno da Osmose Reversa ........................................... 24 
 
 
Figura 4.4 Sistema de Osmose Reversa ................................................ 26 
 
 
Figura 4.5 Configuração 1 - Leitos catiônico e aniônico ...................... 34 
 
 
Figura 4.6 Configuração 2 - Leito misto ................................................ 34 
 
 
Figura 4.7 Configuração 3 - Leitos catiônico, aniônico e misto .......... 34 
 
 
Figura 4.8 Sistema de Eletrodiálise Reversa ......................................... 35 
 
 
Figura 4.9 Sistema de Evaporação ........................................................ 38 
 
 
Figura 4.10 Sistema de Macrofiltração .................................................... 40 
 
 
Figura 4.11 Sistema de Filtração Tangencial com Membranas ............... 41 
 
 
Figura 4.12 Sistema de Clarificação ........................................................ 43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ xv 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 página 
 
Figura 5.1 Programa de reutilização de efluentes líquidos .................. 54 
 
 
Figura 6.1 Balanço Hídrico ..................................................................... 58 
 
 
Figura 6.2 Unidade de tratamento de água ............................................ 61 
 
 
Figura 6.3 Sistemas de efluentes líquidos .............................................. 65 
 
 
Figura 6.4 Sistema de Reciclo dos efluentes do Grupo 1 (sólidos) ......... 83 
 
 
Figura 6.5 Sistema de Reciclo dos efluentes do Grupo 2 (orgânicos) ...... 84 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Lóquidos em Indústria Petroquímica ___________ xvi 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
NOMENCLATURA 
 
 
 
 
Bq/L - Becquerel por litro 
 
CEPRAM - Conselho Estadual de Meio Ambiente 
 
CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente 
 
CRA - Centro de Recursos Ambientais 
 
DBO - Demanda bioquímica de oxigênio 
 
DQO - Demanda química de oxigênio 
 
ISO-14000 - Norma de qualidade com enfoque em sistema de 
 gerenciamento ambiental 
 
LIMPEC - Limpeza Pública de Camaçari 
 
OMS - Organização Mundial da Saúde 
 
SDI - Índice de densidade de sedimentos 
 
SAO - Separador água e óleo 
 
ufc/mL - Unidade formadora de colônia por mililitro 
 
uH - Unidade de escala de Hazen 
 
uT - Unidade de turbidez 
 
∆µ º - Diferença de potencial químico 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 1 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 1 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 2 
 
George de SouzaMustafa 
 
 1. INTRODUÇÃO 
 
Um dos maiores desafios da indústria neste final de século é coexistir pacificamente 
com o meio ambiente em tempos de escassez de recursos naturais. 
 
A baixa disponibilidade de água como matéria-prima em processos produtivos e a 
crescente exigência da humanidade por um meio ambiente mais saudável têm 
impulsionado nas últimas décadas a implantação de programas de reutilização de 
efluentes líquidos em todo o mundo. 
 
A reutilização de efluentes implica em uma menor necessidade de captação dos 
recursos hídricos naturais, constituindo-se, portanto, em uma estratégia eficaz para a 
conservação dos mananciais, em seus aspectos qualitativos e quantitativos. Desta 
forma, aumenta a disponibilidade hídrica das regiões onde a água é escassa, além 
de contribuir para equacionar a disputa pelo uso de águas primárias, quando ela 
existe. 
 
Outro aspecto importante é que, pela menor geração de efluentes líquidos, a 
reutilização constitui-se numa ferramenta útil para o controle da poluição e, 
consequentemente, preservação do meio ambiente. Assim, reduz os riscos com 
penalizações ambientais, melhora a imagem da indústria perante as comunidades, 
clientes e órgãos de controle ambiental, bem como favorece a obtenção de selos 
verdes e certificações ambientais (ISO-14000). 
 
Além disto, os custos associados à geração de efluentes líquidos, seja por 
tratamento, perda de água tratada, multas ambientais, monitoramento, manutenção 
das redes de coleta e instrumentos, são minimizados com a reutilização dos 
efluentes. 
 
O objetivo dessa tese de mestrado é propor uma metodologia para implantação de 
um programa de reutilização de efluentes líquidos que possa ser aplicado à indústria 
petroquímica. Este programa deve atender os requisitos para a conservação de 
recursos hídricos naturais, minimização de impactos ambientais e redução de 
custos, além de ter como meta final a obtenção do Efluente Zero. 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 3 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2 
 
 
 
 
 
A ÁGUA NA INDÚSTRIA 
 
PETROQUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 4 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
2. A ÁGUA NA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA 
 
2.1 Aplicação 
 
A água é um fluido bastante utilizado para auxiliar os processos produtivos, seja no 
estado vapor ou no estado líquido, em função da sua boa capacidade de troca 
térmica e excelente solvência, além de ser uma substância não tóxica e 
relativamente abundante na natureza. A sua utilização é de fundamental importância 
para a continuidade operacional e segurança desses processos. Entre as aplicações 
mais comuns, pode-se destacar as seguintes: 
 
 
No estado vapor 
 
 aquecimento de fluidos de processo em refervedores de torres de destilação e 
pré-aquecedores de carga; 
 
 acionamento de turbina a vapor para funcionamento de equipamentos rotativos 
(bombas, compressores e turbogeradores de energia elétrica); 
 
 redução de pressão parcial de compostos leves para evitar degradação e auxiliar 
na destilação; 
 
 selagem de equipamentos rotativos; 
 
 sopragem de fuligem em fornos e caldeiras; 
 
 atomização de combustíveis líquidos em fornos e caldeiras. 
 
 
No estado líquido 
 
 resfriamento de produtos intermediários e finais, através de trocadores de calor ou 
por contato direto; 
 
 diluição de produtos químicos utilizados nos processos; 
 
 absorção e extração de compostos polares; 
 
 participação como reagente em reações químicas; 
 
 verificação de estanqueidade de equipamentos (teste hidrostático); 
 
 selagem de equipamentos rotativos; 
 
 lavagem de equipamentos e sistemas durante a liberação para manutenção; 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 5 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 hidrojateamento para limpeza de trocadores de calor e tanques; 
 
 funcionamento de chuveiros e lava-olhos de emergência; 
 
 combate a incêndio. 
 
Outra utilização importante é como água potável para consumo humano, na própria 
fábrica, em bebedouros, refeitórios, sanitários e banheiros. 
 
 
2.2 Processos de tratamento 
 
A água captada diretamente da natureza, através de estações de bombeamento em 
rios, barragens, lagoas, aquíferos subterrâneos ou oceanos, normalmente, possui 
impurezas que impedem o seu uso direto nos processos industriais. Assim, é 
necessário que ela seja tratada adequadamente, de forma a atender às 
especificações exigidas por esses processos. 
 
O tipo do tratamento necessário para a purificação da água é função do seu uso final 
e, consequentemente, da sua qualidade especificada para esta aplicação. Quando a 
água é utilizada em condições brandas de temperatura e pressão, como por 
exemplo, para selagem de equipamentos rotativos, a remoção de sólidos suspensos 
e de matéria orgânica, que conferem cor e turbidez à água, é suficiente para evitar 
deposições no sistema. Entre os processos existentes para essa finalidade o mais 
utilizado é a clarificação (ver o item 4.3.3). São dosados sais de alumínio ou de ferro 
para propiciar a coagulação dos sólidos, formando flocos mais pesados, que são 
removidos por decantação. A matéria orgânica e os microorganismos são eliminados 
através de produtos altamente oxidantes: cloro ou ozônio. 
 
A clarificação pode ser também utilizada como primeira etapa do processo de 
potabilização da água. Em seguida, a fim de melhorar a sua qualidade, a água 
clarificada é filtrada, reduzindo ainda mais a cor e turbidez. Posteriormente, recebe 
dosagem de produtos químicos para ajuste final de pH e cloro livre, tais como: 
carbonato de sódio e cloro gasoso, respectivamente. 
 
Para aplicações com temperaturas e pressões mais altas, normalmente no estado 
vapor, a água deve passar por um tratamento mais rigoroso para remoção de sais 
dissolvidos. Estes sais podem se depositar nos equipamentos, reduzindo a sua 
eficiência, além de favorecer a ocorrência do fenômeno da corrosão, prejudicando a 
sua integridade física. 
 
Para a remoção de sais dissolvidos são utilizados, principalmente, os processos de 
troca iônica (ver o item 4.2.2) e, mais recentemente, de osmose reversa (ver o item 
4.2.1). No primeiro, os cátions e ânions presentes na água são trocados, 
respectivamente, por H+ e OH-, através de produtos especiais denominados de 
resina de troca iônica, formando novas moléculas de água. Já na osmose reversa 
ocorre passagem de sais através de membranas específicas, do lado mais diluído 
para o concentrado, obtida com a elevação da pressão até um valor superior à 
pressão osmótica da água. 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 6 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
O tratamento necessário para a água que é utilizada diretamente no processo, como 
por exemplo na diluição de produtos químicos e como reagente em reações 
químicas, depende das características químicas do sistema e também da metalurgia 
dos equipamentos. 
 
 
2.3 Especificação 
 
As águas industriais produzidas nas unidades de tratamento devem atender os 
padrões de especificação exigidos pelos processos produtivos, de forma a não 
comprometer a integridade e eficiência dos equipamentos, mantendo a continuidade 
operacional desses processos. 
 
A especificação de água potável destinada ao consumo humano é mais rigorosa 
com relação às substâncias tóxicas. No mínimo, devem ser atendidos os padrões de 
potabilidade exigidos pela Portaria nº 36, de 19 de janeiro de 1990, do Ministério da 
Saúde do Brasil [1], que foram elaborados tendo como base os padrões da 
Organização Mundial de Saúde (OMS). 
 
Nas tabelas 2.1 e 2.2 são apresentados os diversos padrões de especificação de 
águas industriais e potável e suas respectivas fontes bibliográficas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 7 
 
George de Souza MustafaTabela 2.1 Padrões de especificação de águas industriais 
 
PARÂMETROS UNIDADES ÁGUA 
 CLARIFICADA DESMINERALIZADA
Alumínio mg/L 0,5 [2] - 
Cloretos mg/L 60 [3] 0,006 [3] 
Cloro livre mg/L 0,3 a 1,0 [2] - 
Cobre µg/L 50 [3] 5 [3] 
Condutividade µS/cm 500 [3] 0,3 [2], [3] 
Cor aparente uH 10 [2] - 
DQO mg/L 2 [3] - 
Dureza cálcio mg/L CaCO3 80 [3] isento [2], [3] 
Ferro total µg/L 300 [2] 20 [2] 
Óleos e graxas mg/L 1 [3] isento [3] 
pH - 8,0 a 10,0 [2] 6,5 a 7,5 [2] 
Sílica mg/L 30 [3] 0,02 [2], [3] 
Sólidos suspensos mg/L 5 [2] - 
Sulfato mg/L 60 [3] 0,006 [3] 
Turbidez uT 5 [2] - 
Não especificado: - 
 
 
Tabela 2.2 Padrões de especificação de água potável 
 
PARÂMETROS 
 
UNIDADES ÁGUA POTÁVEL [1] 
Agentes tensoativos µg/L 200 
Aldrin e dieldrin µg/L 0,03 
Alumínio µg/L 200 
Arsênio µg/L 50 
Bactérias heterotróficas ufc/mL 500 
Bário mg/L 1 
Benzeno µg/L 10 
Benzo-α-pireno µg/L 0,01 
Cádmio µg/L 5 
Carbamatos e fosforados µg/L 10 
Chumbo µg/L 50 
Cianetos µg/L 100 
Clordano (total de isômeros) µg/L 0,3 
Cloretos mg/L 250 
Clorobenzenos µg/L 0,1 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 8 
 
George de Souza Mustafa 
 
Clorofenóis µg/L 0,1 
 
Tabela 2.2 Padrões de especificação de água potável (continuação) 
 
PARÂMETROS 
 
UNIDADES ÁGUA POTÁVEL [1] 
Cloro livre mg/L ≥ 0,2 
Cobre mg/L 1 
Coliformes fecais u/100 mL ausência 
Coliformes totais u/100 mL ausência 
Cor aparente uH 5 
Cromo total µg/L 50 
2,4-D µg/L 100 
DDT µg/L 1 
1,1-Dicloroetano µg/L 0,3 
1,2-Dicloroetano µg/L 10 
Dureza total mg/L CaCO3 500 
Endrin µg/L 0,2 
Fenóis µg/L 0,1 
Ferro total µg/L 300 
Heptacloro e heptacloro epóxido µg/L 0,1 
Hexaclorobenzeno µg/L 0,01 
Lindano (gama-HCH) µg/L 3 
Manganês µg/L 100 
Mercúrio µg/L 1 
Metoxicloro µg/L 30 
Nitratos mg/L N 10 
Odor - não objetável 
pH - 6,5 a 8,5 
Pentaclorofenol µg/L 10 
Prata µg/L 50 
Radioatividade alfa total Bq/L 0,1 
Radioatividade beta total Bq/L 1 
Sabor - não objetável 
Selênio µg/L 10 
Sólidos totais dissolvidos mg/L 1.000 
Sulfatos mg/L 400 
Sulfeto de hidrogênio µg/L S 0,025 
Tetracloreto de carbono µg/L 3 
Tetracloroeteno µg/L 10 
Toxafeno µg/L 5 
Tricloroeteno µg/L 30 
2,4,6-Triclorofenol µg/L 10 
Trihalometanos µg/L 100 
Turbidez uT 1 
Zinco mg/L 5 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 9 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 3 
 
 
 
EFLUENTES LÍQUIDOS DA 
 
INDÚSTRIA PETROQUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 10 
 
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3. EFLUENTES LÍQUIDOS DA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA 
 
3.1 Descrição Geral 
 
Nas Indústrias, as matérias-primas são transformadas em produtos através de 
processos físico-químicos. Pelo princípio da conservação de massa, a massa das 
matérias-primas que entra em um sistema tem que ser igual a massa que sai 
dos produtos mais a acumulada internamente neste sistema. Quando este balanço 
não fecha é porque existem perdas de material no processo. Estas perdas podem 
ser emissões atmosféricas, efluentes líquidos ou resíduos sólidos. Nesse estudo, 
serão analisadas apenas as perdas que geram efluentes líquidos. 
 
Os efluentes líquidos gerados pela indústria petroquímica podem ser classificados 
em Não Contaminados e Orgânicos, de acordo com as suas características físico-
químicas. Tipicamente, o sistema de efluentes não contaminados recebe correntes 
com características inorgânicas, como por exemplo: purgas dos sistemas de água de 
resfriamento e de geração de vapor. Já o sistema orgânico coleta efluentes 
contaminados com compostos orgânicos, tipo drenagem de água de processo e 
drenagem de tanque. 
 
Com relação ao regime de fluxo, os efluentes são classificados como Contínuos e 
Intermitentes. Os efluentes contínuos são permanentemente gerados, conforme a 
necessidade do processo. Já os efluentes intermitentes são gerados apenas durante 
alguma operação anormal ou contigencial, em manutenção de equipamentos e 
sistemas e em operações especiais não contínuas, como por exemplo: 
hidrojateamento e passivação de trocadores de calor, regeneração de catalisador, 
lavagem e limpeza química de equipamentos. 
 
Descrições resumidas de alguns dos mais comuns efluentes líquidos encontrados na 
indústria petroquímica são apresentadas a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 11 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
3.2 Tipos de efluentes líquidos 
 
3.2.1 Efluente de sistema de água de resfriamento 
 
No sistema de resfriamento, a água com temperatura próxima à ambiente circula 
através de trocadores de calor removendo calor dos fluidos de processo. Ao 
retornar para a parte superior da torre de resfriamento, com temperatura mais alta, 
cai através do enchimento interno, sendo dividida em pequenas gotículas. Na 
queda, estas gotas são atravessadas pelo fluxo de ar gerado por ventiladores 
externos, evaporando uma parte da água e, como conseqüência, reduzindo a sua 
temperatura. Outra parte da água é arrastada pelo fluxo de ar para a atmosfera sob 
a forma de pequenas gotículas. A água resfriada chega na bacia inferior da torre, 
onde é novamente bombeada para os trocadores de calor. 
 
Na troca térmica entre a água e o ar, uma grande quantidade de água evapora 
para a atmosfera sem arrastar sólidos dissolvidos, aumentando a sua concentração 
na água de resfriamento em recirculação. Assim, é necessário realizar purga 
contínua para desconcentrar o sistema e, simultaneamente, repor a água perdida 
através da evaporação, arraste e purga. 
 
Esse efluente possui características inorgânicas e é uma das maiores drenagens 
contínuas da indústria petroquímica. 
 
 
3.2.2 Efluente de sistema de geração de vapor 
 
O vapor d’água é gerado normalmente em fornos e caldeiras, através da 
vaporização de água desmineralizada. Apesar desta água possuir uma excelente 
qualidade, contém pequenas quantidades de sais dissolvidos que não evaporam 
durante o processo de geração de vapor, tendendo a concentrar no sistema. 
Portanto, como o aumento de concentração de sais pode provocar incrustação e 
corrosão nos equipamentos, é necessário realizar purga contínua para 
desconcentrar o sistema e, simultaneamente, suprir água de reposição ao sistema 
para compensar as perdas. 
 
Esse efluente possui características inorgânicas com qualidade relativamente boa 
e, também, gera uma vazão que contribui significativamente para os sistemas de 
efluentes líquidos da indústria petroquímica. 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 12 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
3.2.3 Drenagem de água de processo 
 
Em alguns sistemas, a água pode ser utilizada em contato direto com as correntes 
de processo. De forma a não contaminar os produtos finais, ela deve ser drenada, 
após separação das fases orgânica e aquosa, em determinados pontos do 
processo - normalmente, através de bota de vaso de pressão. 
 
Devido ao contato íntimo entre a água e os compostos orgânicos, o efluente dessa 
drenagem possui características orgânicas e, por isso, tem que ser descartado 
para o sistema de efluente orgânico. 
 
 
3.2.4 Efluente de regeneração de resina de troca iônica 
 
No processo de desmineralização por troca iônica, a água é purificada passando 
através de leitos contendo resinas especiais que trocam os diversos íons presentes 
(Na +, Ca +2, Cl -, SO4 -2 etc.) por H + e OH -. Depois de um determinado tempo, 
ocorre a saturação completa das resinas por esses íons, sendo necessário 
regenerá-las, de forma que possa ser iniciada uma nova campanha. Normalmente, 
a regeneração das resinas que trocam cátions é realizada com ácido sulfúrico ou 
clorídrico e as que trocam ânions através de soda caústica (ver item 4.2.2). 
 
Assim, o efluente altamente salino proveniente dessas regenerações possui pH 
bastante ácido ou alcalino, que deve ser ajustadoantes do descarte para o sistema 
de efluente não contaminado. 
 
 
3.2.5 Condensado de purgador 
 
Devido a perda de calor para a atmosfera, normalmente, ocorre condensação nas 
tubulações durante o transporte do vapor d’água entre o sistema de geração e os 
consumidores. Neste caso, o regime de fluxo passa a ser bifásico, o que pode 
provocar golpes de aríete prejudiciais à integridade física dessas tubulações. Com 
o objetivo de remover o condensado formado, são instalados purgadores em 
diversos pontos na tubulação, que descarregam toda vez que há um determinado 
acúmulo de condensado no seu interior. Esta drenagem intermitente é direcionada 
para o sistema de efluente mais próximo, seja orgânico ou não contaminado, 
apesar da sua composição inorgânica. 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 13 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
3.2.6 Drenagem de amostrador 
 
As amostras coletadas para realização de análises físico-químicas em laboratório 
devem representar de forma fiel o processo. Preferencialmente, os amostradores 
devem ser circulantes, ou seja, o fluido a ser analisado passa continuamente por 
uma válvula de três vias de pequeno volume e retorna para um ponto do processo 
de menor pressão. Assim, praticamente, não existe geração de efluentes líquidos 
durante a coleta, já que a amostra estará sempre representando o processo, pois 
não fica parada. 
 
Porém, nos amostradores tradicionais, o destino das amostras é a rede de efluente, 
que é o local de menor pressão (pressão atmosférica). A forma de manter a 
amostra sempre representativa é conservando o ponto continuamente aberto ou 
drenando por determinado tempo para renovar o inventário do trecho parado. Se 
possuir característica inorgânica, esta drenagem é encaminhada para o sistema de 
efluente mais próximo. Caso tenha característica orgânica, deve ser drenada 
apenas para o sistema orgânico. 
 
 
3.2.7 Água de resfriamento de drenagem quente 
 
A drenagem de efluentes líquidos quentes pode provocar elevação de temperatura 
do corpo receptor, reduzindo o teor de oxigênio dissolvido e afetando a vida 
aquática. O aumento da temperatura acelera também o crescimento de fungos e 
plantas indesejáveis, o que leva a um aumento de consumo de oxigênio justamente 
no momento em que sua concentração está baixa. 
 
Outro efeito indesejável é o aumento da volatilização para atmosfera de compostos 
orgânicos presentes nos efluentes, aumentando o nível de poluição ambiental e o 
risco de incêndio e explosão na rede de coleta desses efluentes. Se esta rede for 
de concreto, a temperatura deve ser suficientemente baixa para que não haja 
comprometimento da sua integridade física, o que levaria a uma contaminação do 
subsolo e do aqüífero subterrâneo. 
 
A Resolução nº 300 do CEPRAM - Conselho Estadual de Meio Ambiente, do 
Estado da Bahia [4], limita a temperatura dos efluentes líquidos não contaminados e 
orgânicos em 55 ºC. Por isso, qualquer drenagem com energia suficiente para 
elevar a temperatura do efluente final acima deste limite deve ser resfriada. Se o 
resfriamento for direto com água, pode aumentar bastante a vazão do efluente. 
Por exemplo, para resfriar 1 m3 de efluente de 100 a 40 ºC são necessários cerca 
de 6 m3 de água a 30 ºC. 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 14 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
3.2.8 Água de lavagem de filtro 
 
O filtro é um equipamento utilizado com a finalidade básica de remover material 
sólido de uma suspensão. Assim, após a sua saturação é necessário remover os 
sólidos acumulados para que ele possa ser reutilizado. 
 
Essa remoção é realizada através de contralavagem com água. O efluente gerado 
por esta operação é composto por água e material sólido, podendo ser enviado 
para o sistema não contaminado, se a concentração de sólidos estiver dentro dos 
limites estabelecidos pela legislação ambiental. 
 
 
3.2.9 Condensado de trocador de calor 
 
Nos processos de troca térmica que utilizam o vapor d’água como fluido de 
aquecimento é comum aproveitar todo o seu calor latente. Com objetivo de 
conservar energia e água, o condensado gerado deve retornar novamente para o 
sistema de geração de vapor. Entretanto, em alguns casos específicos, por 
exemplo, quando o trocador de calor encontra-se muito afastado do sistema de 
geração de vapor e sua vazão é baixa, o condensado pode ser drenado para o 
sistema de efluente mais próximo, orgânico ou não contaminado. 
 
 
3.2.10 Efluente de sistema de monitoramento de corrosão 
 
Nos sistemas de água de resfriamento são adicionados produtos químicos com 
objetivo de controlar a corrosão nos equipamentos de troca térmica e na rede de 
distribuição de água. 
 
A eficiência do controle químico desses sistemas é mensurada através de 
monitoramento da taxa de corrosão. Esta medição é realizada em pequenos 
sistemas em paralelo com o principal, onde são reguladas as condições 
operacionais (velocidade e temperatura) semelhantes às do trocador de calor 
avaliado. Pequenas tiras metálicas ficam inseridas no seio do fluxo de água e após 
um certo período são retiradas para medir a perda de peso do material, 
determinando a taxa de corrosão. 
 
A água circula por esse sistema de monitoramento continuamente e, devido a sua 
característica inorgânica, é encaminhada preferencialmente para o sistema de 
efluente não contaminado. Porém, por questão de proximidade, ela pode ser 
direcionada também para o sistema de efluente orgânico. 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 15 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
3.2.11 Água de selagem de equipamento rotativo 
 
Os equipamentos rotativos necessitam de selagem para evitar vazamento, através 
da região onde o eixo móvel atravessa o seu corpo. No entanto, durante a 
operação normal é esperado um vazamento mínimo pelas faces do selo. Para 
evitar acúmulo de produto de vazamento no seu interior, o que reduziria a eficiência 
operacional, é realizada lavagem com água. Este efluente é enviado para o sistema 
orgânico. 
 
 
3.2.12 Drenagem de teste hidrostático 
 
Ao final das atividades de manutenção e antes da partida de alguns equipamentos, 
como trocadores de calor e tanques, devem ser realizados testes hidrostáticos para 
verificar possíveis vazamentos. O equipamento, que está completamente limpo, é 
pressurizado com água, a uma pressão 1,5 vezes superior à de projeto. 
 
Não constatado vazamento ou sanados os eventuais vazamentos, a água é 
drenada para o sistema de efluente mais próximo, seja ele não contaminado ou 
orgânico. 
 
 
3.2.13 Água de resfriamento de amostrador 
 
Por questão de segurança e representabilidade, as amostras quentes devem ser 
coletadas após resfriamento. Por isso, os pontos de coleta de amostra 
normalmente estão localizados após algum trocador de calor. Quando não é 
possível coletar a amostra fria, ela é resfriada externamente em um pequeno vaso 
atmosférico, onde a amostra passa através de uma serpentina. A água utilizada 
para o resfriamento banha a serpentina e é drenada quente para o sistema de 
efluentes líquidos. 
 
Apesar desse efluente possuir características inorgânicas, poderá ser drenado para 
o sistema de efluentes orgânicos, se o resfriador de amostra estiver localizado na 
área de processo. 
 
 
3.2.14 Vazamento de água 
 
Em um processo industrial, existem vários pontos potenciais para ocorrer 
vazamento de água, como por exemplo: gaxetas e flanges de válvulas, flanges e 
furos em tubulações e válvulas abertas indevidamente. Deve-se ter uma rotina 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 16 
 
George de Souza Mustafa 
 
de inspeção periódica de todo o sistema, visando eliminar os eventuais 
vazamentos identificados. 
 
3.2.15 Drenagem de tanque 
 
Alguns tanques de armazenamento de matérias-primas, produtos finais e 
intermediários podem acumular certa quantidade de água proveniente do processo. 
Devidoa imiscibilidade da água com esses compostos orgânicos, ocorre a 
formação de duas fases; a fase aquosa, que normalmente é a mais densa, é 
drenada periodicamente pelo fundo do tanque. 
 
Essa drenagem é considerada contaminada, devido o contato íntimo da água com 
compostos orgânicos, e deve ser sempre enviada ao sistema de efluente orgânico. 
 
 
3.2.16 Chuva coletada na área industrial 
 
As chuvas que caem nas áreas industriais podem carrear produtos provenientes de 
vazamentos e se tornar contaminadas. Desta forma, devem ser coletadas pela rede 
de efluente orgânico. 
 
Já as águas de chuvas coletadas nas áreas administrativas, nas ruas e nos locais 
que comprovadamente não sejam poluídos podem ser direcionadas para o sistema 
de efluente não contaminado. 
 
 
 
3.2.17 Esgoto sanitário 
 
Os efluentes dos sanitários, banheiros, refeitórios e outros das áreas 
administrativas devem ser coletados em um sistema independente das redes 
de efluentes industriais, caso exista alguma unidade de pré-tratamento, antes 
do tratamento final. 
 
Antes da medição de vazão e do ponto de monitoramento de qualidade, o esgoto 
sanitário pode ser misturado com o efluente orgânico e enviado para o tratamento 
biológico. 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 17 
 
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3.3 Padrões de lançamento 
 
Os efluentes líquidos antes de serem lançados em corpos d’água receptores ou em 
estações de tratamento devem atender a padrões determinados pelas legislações 
ambientais vigentes. 
 
No caso das indústrias localizadas no Estado da Bahia, existem três Resoluções 
que devem ser cumpridas: 
 
1. Resolução nº 300 do CEPRAM - Conselho Estadual de Meio Ambiente, do 
Estado da Bahia, Padrões de Efluentes para a Rede Coletora dos Sistemas 
Orgânico e Inorgânico da Cetrel, de 01 de junho de 1990 [4]; 
 
2. Resolução nº 620 do CEPRAM - Conselho Estadual de Meio Ambiente, do 
Estado da Bahia, Art. 4, Inciso V, Padrões de Lançamento ao Mar dos 
Poluentes Prioritários, de 21 de julho de 1992 [5]; 
 
3. Resolução nº 20 do CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente, Art. 21, 
Padrões de Lançamento de Efluentes Líquidos nos Corpos de Água, de 18 
de junho de 1986 [6]. 
 
Na tabela 3.1 são apresentados os padrões de lançamento de efluentes líquidos 
dessas Resoluções. 
 
Tabela 3.1 Padrões de lançamento de efluentes líquidos 
 
PARÂMETROS UNIDADES EFLUENTE LÍQUIDO 
 ORGÂNICO NÃO CONTAMINADO 
Acenafteno µg/L - 60 [5] 
Acenaftileno µg/L - 60 [5] 
Acrilonitrila µg/L - 240 [5] 
Antraceno µg/L - 60 [5] 
Arsênio mg/L 1 [4] 0,5 [4], [6] 
Bário mg/L - 5 [6] 
Benzeno µg/L - 140 [5] 
Benzo-α-antraceno µg/L - 60 [5] 
Boro mg/L - 5 [6] 
Cádmio mg/L 0,5 [4] 0,2 [4], [6] 
Carbamatos e fosforados mg/L - 1 [6] 
Chumbo mg/L 1 [4] 0,3 [4], 0,5 [6] 
Cianetos mg/L 2 [4] 4 [4], 0,2 [6] 
Cloreto de metileno µg/L - 50 [5] 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 18 
 
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Tabela 3.1 Padrões de lançamento de efluentes líquidos (continuação) 
 
PARÂMETROS UNIDADES EFLUENTE LÍQUIDO 
 ORGÂNICO NÃO CONTAMINADO 
Cloretos (a) mg/L 20.000/10.000 [4] 20.000/20.000 [4] 
Clorobenzeno µg/L - 50 [5] 
Clorofórmio mg/L - 1 [5], [6] 
Cloro Ativo mg/L não admissível [4] não admissível [4] 
Cobalto mg/L 1 [4] 1 [4] 
Cobre mg/L 1 [4] 0,5 [4], 1 [6] 
Cromo hexavalente mg/L 0,5 [4] 0,5 [6] 
Cromo trivalente mg/L - 2 [6] 
Cromo total mg/L 3 [4] 0,5 [4] 
DBO (b) mg/L - 30/60 [4] 
Detergentes mg/L 10 [4] não admissível [4] 
1,2-Diclorobenzeno µg/L - 50 [5] 
1,4-Diclorobenzeno µg/L - 50 [5] 
1,2-Dicloroetano µg/L - 50 [5] 
1,2-Dicloroeteno (cis/trans) mg/L - 1 [5], [6] 
2,4-Dimetilfenol µg/L - 40 [5] 
DQO (b) mg/L - 75/150 [4] 
Estanho mg/L 30 [4] 4 [4], [6] 
Éter bis (2-cloro-isopropil) µg/L - 50 [5] 
Etilbenzeno µg/L - 110 [5] 
Fenantreno µg/L - 60 [5] 
Fenóis mg/L 100 [4] 0,5 [4], [6], 0,1 [5] 
Ferro solúvel mg/L 30 [4] 15 [6] 
Fluoranteno µg/L - 70 [5] 
Fluoreno µg/L - 60 [5] 
Fluoretos mg/L 20 [4] 4 [4], 10 [6] 
Fosfatos mg/L 15 [4] 15 [4] 
Ftalato de bis (2-etilhexila) µg/L - 280 [5] 
Manganês solúvel mg/L - 1 [6] 
Material sólido mg/L 300 [4] 50 [4] 
Mercúrio (a) µg/L 2/2 [4] 10/2 [4], 10 [6] 
Metais pesados (somatório) mg/L 5 [4] - 
Naftaleno µg/L - 60 [5] 
Níquel mg/L 1 [4] 0,5 [4], 2 [6] 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 19 
 
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Tabela 3.1 Padrões de lançamento de efluentes líquidos (continuação) 
 
PARÂMETROS UNIDADES EFLUENTE LÍQUIDO 
 ORGÂNICO NÃO CONTAMINADO 
4-Nitrofenol µg/L - 100 [5] 
Nitrogênio amoniacal (a) mg/L N 300/50 [4] 5/5 [4] , 5 [6] 
Óleos e graxas mg/L 75 [4] 50 [4], [6] 
Óleos minerais mg/L - 20 [6] 
Organoclorados (outros) µg/L - 50 [6] 
pH - 6 a 9 [4] 6 a 9 [4], 5 a 9 [6] 
Pireno µg/L - 70 [5] 
Prata µg/L 10 [4] 100 [4], [6] 
Selênio mg/L 1 [4] 0,05 [4], [6] 
Sólidos sedimentáveis mL/L 1 [4] 1 [4] 
Sais dissolvidos mg/L 20.000 [4] 40.000 [4] 
Substâncias aderentes mg/L não admissível [4] não admissível [4] 
Substâncias inflamáveis mg/L não admissível [4] não admissível [4] 
Substâncias tóxicas mg/L - não admissível [4] 
Substâncias radioativas mg/L não admissível [4] não admissível [4] 
Sulfatos (a) mg/L 5.000/500 [4] 5.000/5.000 [4] 
Sulfeto de carbono mg/L - 1 [6] 
Sulfetos mg/L 10 [4] 1 [4], [6] 
Sulfitos mg/L - 1 [6] 
Temperatura º C 55 [4] 55 [4], 40 [6] 
Tetracloreto de carbono mg/L - 1 [5], [6] 
Tetracloroeteno µg/L - 50 [5] 
Tolueno µg/L - 80 [5] 
1,1,1-Tricloroetano µg/L - 50 [5] 
Tricloroeteno mg/L - 1 [6] 
Vanádio mg/L 1 [4] 1 [4] 
Zinco mg/L 3 [4] 5 [4], [6] 
 
(a) O primeiro valor é relativo aos efluentes de plantas que processam as substâncias limitadas 
ou derivadas com real dificuldade tecnológica para reduzir emissões e o segundo aos 
efluentes de empresas cujos processos não incorporam substâncias similares como 
matéria-prima importante; 
 
(b) O primeiro valor corresponde à média e o segundo ao valor instantâneo; 
 
(-) Não existe padrão. 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 20 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 4 
 
 
 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
 
 
 
 
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George de Souza Mustafa 
 
 
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
4.1 Processos de tratamento de efluentes líquidos 
 
Os principais poluentes encontrados nos efluentes líquidos das indústrias 
petroquímicas podem ser classificados como: sólidos dissolvidos, sólidos suspensos 
e compostos orgânicos. Os metais pesados, gases dissolvidos, poluentes biológicos 
e radioativos aparecem com menor intensidade nesses efluentes. 
 
Na tabela 4.1 estão relacionados alguns dos principais processos de tratamento de 
efluentes líquidos utilizados na indústria petroquímica. 
 
 
 
Tabela 4.1 Processos de tratamento de efluentes líquidos 
 
PROCESSOS 
 
 
SÓLIDOS 
DISSOLVIDOS 
SÓLIDOS 
SUSPENSOS 
COMPOSTOS 
ORGÂNICOS 
Osmose Reversa X 
Troca Iônica X 
Eletrodiálise Reversa X 
Evaporação X 
Macrofiltração X 
Microfiltração X 
Ultrafiltraçao X 
Nanofiltração X 
Clarificação X 
Ozonização X 
Carvão Ativado X 
Destilação X 
Lodo Ativado X 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 22 
 
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4.2 Processos de remoção de sólidos dissolvidos 
 
As principais tecnologias de remoção de sólidos dissolvidos existentes atualmente 
são: osmose reversa, troca iônica, evaporação e eletrodiálise reversa. Existem 
outras menos significativas com pouca aplicação prática, tais como: congelamento à 
vácuo e piezediálise. 
 
As faixas normais de operação das tecnologias de remoção de sólidos dissolvidosem função da concentração na corrente de alimentação estão apresentadas na 
tabela 4.2. [7] 
 
Tabela 4.2 Processos de remoção de sólidos dissolvidos 
 
PROCESSOS CONCENTRAÇÃO DE 
SÓLIDOS DISSOLVIDOS 
(mg/L) 
Troca Iônica 10 a 600 
Osmose Reversa 50 a 50.000 
Eletrodiálise Reversa 300 a 10.000 
Evaporação > 20.000 
 
4.2.1 Osmose Reversa 
 
Conceito 
 
Osmose é o fluxo natural de transporte de um solvente através de uma membrana 
semipermeável, passando da solução diluída para a concentrada (ver figura 4.1). 
 
 
 
 
 
 
Fluxo Osmótico → Solvente 
 
Solução Solução 
Diluída Concentrada 
 
 ↑ 
Membrana Semipermeável 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 23 
 
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Figura 4.1 Fenômeno da Osmose 
A força motriz dessa transferência de massa é a diferença dos potenciais 
químicos entre os dois lados da membrana. Assim, o fluxo osmótico ocorre até 
atingir um novo equilíbrio, ou seja, quando estes potenciais químicos se igualam ( 
∆µº = 0 ). Neste ponto, haverá uma diferença de pressão entre os dois lados, 
denominada de pressão osmótica (ver figura 4.2). Na realidade, esta grandeza é 
a força total necessária para finalizar o escoamento espontâneo do solvente 
através da membrana. 
 
 
 
↑ Pressão 
↓ Osmótica 
 
 
 Equilíbrio Osmótico 
 ← → 
Solução Solução 
Diluída Concentrada 
 
 ↑ 
Membrana Semipermeável 
 
Figura 4.2 Equilíbrio osmótico 
 
A pressão osmótica é proporcional à quantidade de substâncias dissolvidas na 
solução e à temperatura da solução e é completamente independente das 
características da membrana. Ela é determinada através da equação de J. H. 
van’t Hoff desenvolvida em 1887: [8], [9] 
 
π = n2 RT/V 
 
onde: π = pressão osmótica da solução; 
 n2 = número de moles do soluto; 
R = constante universal dos gases; 
T = temperatura da solução; 
V = volume da solução. 
 
O mecanismo da pressão osmótica é controvertido. A analogia entre as soluções 
líquidas e os gases levou a se considerar a pressão osmótica como resultado do 
bombardeio da membrana semipermeável pelas moléculas do soluto, ou seja, 
como sendo uma espécie de pressão exercida pelo soluto. Um outro ponto de 
vista é o de que a pressão osmótica resulta do bombardeio pelas moléculas do 
solvente. Havendo relativamente mais moléculas de solvente no solvente puro 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 24 
 
George de Souza Mustafa 
 
que na solução, a pressão resultante forçaria a passagem de moléculas do 
solvente para a solução. Finalmente, uma terceira interpretação da osmose é 
dada pela teoria segundo a qual as moléculas de vapor se destilam do solvente 
para a solução através dos capilares secos da membrana semipermeável. [8] 
 
Quando se aplica uma pressão no lado da solução concentrada superior à 
pressão osmótica, ocorre a inversão do fluxo do solvente. Este fenômeno no qual 
o solvente é transferido por uma força externa de uma solução com alta 
concentração de soluto para uma solução com baixa é denominado de Osmose 
Reversa (Figura 4.3). 
 
 
Pressão 
 
 ↓ 
 
 
 Solvente ← Osmose Reversa 
 
Solução Solução 
Diluída Concentrada 
 
 ↑ 
Membrana Semipermeável 
 
Figura 4.3 Fenômeno da Osmose Reversa 
 
O valor exato da pressão osmótica é de pouca importância para a operação do 
sistema de Osmose Reversa. A pressão osmótica é apenas a força mínima 
necessária para se obter a purificação de um solvente. Normalmente, as pressões 
de operação do sistema de Osmose Reversa são várias vezes superiores à 
pressão osmótica. 
 
A Osmose Reversa é aplicada basicamente para reduzir salinidade da água, 
porém pode também remover sílica e material orgânico coloidal com alto peso 
molecular. Sistemas de Osmose Reversa produzem água tratada para as mais 
diferentes aplicações, servindo cidades, indústrias, comércio, bem como 
pequenos sistemas para plataformas de petróleo, condomínios, fazendas, 
hospitais, hotéis e laboratórios. A capacidade destes sistemas varia de alguns 
litros/hora até milhões de litros/hora. [10] 
 
Algumas outras aplicações são: recuperação de proteína de queijo, concentração 
de suco de frutas, café e chá, concentração de medicamentos e produtos 
biológicos. A Osmose Reversa também tem obtido sucesso na reciclagem de 
efluentes líquidos industriais. [11] 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 25 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
Histórico 
 
O fenômeno osmótico foi observado pela primeira vez, em 1748, por Abbé Nollet, 
[11] quando constatou que a água podia se difundir através da bexiga de porco 
espontaneamente em álcool. Os experimentos posteriores foram dificultados pela 
baixa confiabilidade nas membranas animais. Vários materiais foram utilizados 
como membranas, entretanto, todos apresentaram vazamentos, vida curta e baixa 
reprodutibilidade. O interesse pelo processo osmótico diminuiu devido a 
inexistência de membranas confiáveis. 
 
Só em 1950, devido a previsão de escassez de água nos Estados Unidos da 
América, o Departamento do Interior deste país criou o “Office of Saline Water” 
(OSW), um fórum para avaliar métodos existentes de purificação de água. A 
Osmose Reversa mostrou-se atrativa devido à sua simplicidade e baixa exigência 
de energia. Porém, era necessário desenvolver membranas de baixo custo, 
resistentes, confiáveis e seletivas. [11] 
 
Já em 1958, Reid e Breton [11] demonstraram que acetato de celulose possuía 
boa seletividade. Entretanto, o transporte de água era baixo e possuía uma vida 
útil muito curta, tornando impraticável o seu uso para Osmose Reversa. Em 1960, 
Loeb e Sourirajan [11] melhoraram a permeabilidade do fluxo da membrana de 
acetato de celulose, através de tratamento térmico do filme e pela adição de 
agentes de inchamento na formulação da membrana. O filme resultante tinha dez 
a vinte vezes a taxa de transporte de água. Este trabalho demonstrou que a 
tecnologia necessária para purificar a água por Osmose Reversa estava 
disponível. A partir deste ponto, o maior avanço foi o desenvolvimento da 
engenharia e do mercado do sistema de Osmose Reversa. 
 
Em 1970, surgiram as membranas feitas de um polímero de poliamida (aramida), 
resistentes à hidrólise e ao ataque biológico, porém menos resistentes ao cloro do 
que as membranas de acetato de celulose. Sete anos mais tarde foi introduzida 
no mercado uma membrana de poliamida, consistindo de uma fina película 
composta formada por uma técnica de polimerização localizada. Uma camada de 
solução aquosa de uma amina polimerizável é depositada numa superfície 
microporosa de polisulfona, suportada em uma camada entrelaçada de 
poliéster. Na presença de compostos reativos, forma-se uma membrana 
resistente à hidrólise e ao ataque biológico, porém é ainda mais sensível à 
degradação pelo cloro que as membranas de aramida. [10] 
 
Atualmente são comercializados os três tipos de membranas: acetato de celulose, 
aramida e película composta. Esta última é a mais utilizada, já que possui alta 
rejeição de sais, com baixo consumo de energia. No entanto, devido a sua baixa 
resistência ao cloro, a carga a ser tratada deve ser desclorada antes de passar 
pelas membranas. [7], [10] 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 26 
 
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Projeto 
 
Uma unidade de Osmose Reversa típica consiste basicamente de um sistema de 
pré-tratamento, bomba de alimentação e permeador (ver figura 4.4). 
 
 
 
 PRODUTO 
ALIMENTAÇÃOPermeador 
 
 Sistema Bomba CONCENTRADO 
 de 
Pré-tratamento 
 
 
 
Figura 4.4 Sistema de Osmose Reversa 
 
 
 
Um sistema efetivo de pré-tratamento para a corrente de alimentação é de 
fundamental importância para minimizar problemas com incrustações e 
degradação das membranas, maximizando a eficiência da unidade de Osmose 
Reversa. 
 
A incrustação em membranas de Osmose Reversa ocorre quando os sais 
dissolvidos atingem os seus respectivos limites de solubilidade. Os compostos 
mais comuns encontrados incrustados nas membranas são: CaSO4, CaCO3, 
CaF2, BaSO4, SrSO4 e sílica. O abrandamento por troca iônica para remoção de 
cátions insolúveis, dosagem de produtos antiincrustantes, como fosfatos 
inorgânicos e fosfonatos orgânicos, e injeção de ácido para reduzir a solubilidade 
dos sais são os métodos mais utilizados para minimizar o potencial de incrustação 
de minerais na superfície das membranas. [7] 
 
Além de sais dissolvidos, os sólidos suspensos e material coloidal podem 
provocar também incrustações nas membranas. Normalmente, é empregada a 
filtração em meios de multicamadas (poros de 1 a 5 µm) para remover estes 
materiais na corrente de alimentação antes de passar através das membranas. 
[12], [13] 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 27 
 
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Compostos oxidantes (cloro, ozônio etc.) presentes na corrente de alimentação 
podem também degradar as membranas. As técnicas mais empregadas para 
remover esses compostos indesejáveis são a adsorção em carvão ativado e 
reação com agentes químicos redutores como o bisulfito de sódio. [7] 
As limitações de composição da corrente de alimentação pré-tratada que 
devem ser consideradas no projeto de uma unidade de Osmose Reversa estão 
apresentadas na tabela 4.3. 
 
 
Tabela 4.3 Limitações de projeto da Osmose Reversa 
 
PARÂMETROS 
 
UNIDADES VALORES 
MÁXIMOS 
REFERÊNCIAS 
BIBLIOGRÁFICAS 
Temperatura º C 50 7, 10, 12, 14 
pH - 2 a 11 7, 12, 14 
Cloro livre ppm 1 12, 14 
Turbidez unt 1 12 
Óleos e graxas ppm Isento 10 
 
 
Após passar pelo sistema de pré-tratamento, a corrente de alimentação é enviada 
para os permeadores, através de bombas centrífugas, a uma pressão bem acima 
da sua pressão osmótica. A separação na Osmose Reversa é obtida sem 
mudança de fase, assim a energia requerida é baixa. O maior consumo de 
energia neste sistema é exatamente pelo acionamento dessas máquinas de fluxo. 
Esse consumo pode ser reduzido através da utilização de turbinas de 
recuperação de pressão instaladas no fluxo de saída do concentrado. [7] 
 
O produto e o concentrado são retirados continuamente na saída dos 
permeadores - vasos de pressão onde são instaladas as membranas - de modo 
que a pressão osmótica e a concentração de sais se mantenham em níveis 
aceitáveis para que o processo não seja interrompido. Sistemas com múltiplos 
arranjos de permeadores são utilizados para obter altas taxas de recuperação de 
água. Normalmente, dois arranjos em série são suficientes para atingir 
recuperações na faixa de 70 a 80% e três para mais altas recuperações (80 a 
90%). [7], [10], [12] 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 28 
 
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A eficiência de um sistema de Osmose Reversa é tipicamente determinada pela 
vazão do produto e taxa de rejeição de sais. Estes parâmetros são, 
principalmente, influenciados pela pressão, temperatura, taxa de recuperação de 
água e concentração de sais na corrente de alimentação. Na prática, existe 
normalmente uma sobreposição de dois ou mais efeitos. 
 
A vazão de produto cai durante a vida útil da membrana de forma lenta e 
permanente devido a compactação e hidrólise contínuas da membrana. Para se 
manter o fluxo constante, deve-se aumentar a pressão de alimentação 
continuamente, que por sua vez pode compactá-la mais ainda. Normalmente, a 
sua área é superdimensionada visando manter a pressão de operação o máximo 
possível constante e a aumentar a sua vida útil. 
 
A taxa de rejeição de sais aumenta, como regra geral, com o seu grau de 
dissociação, carga iônica, peso molecular, força da ponte de hidrogênio e com o 
grau de ramificações moleculares das membranas. Na tabela 4.4 são 
apresentados valores típicos de taxas de rejeição. 
 
A queda da taxa de rejeição e vazão de produto são os problemas mais comuns 
encontrados em sistema de Osmose Reversa. Se estes parâmetros estiverem 
caindo lentamente, 10% em 3 meses, no mínimo, indica que a incrustação está 
ocorrendo de forma regular e aceitável, podendo ser apropriadamente eliminada 
através de limpeza química. Nesta limpeza, a remoção de depósitos minerais e 
substâncias orgânicas é realizada através de injeção de ácido e produtos 
alcalinos, respectivamente. Já a desinfecção das membranas pode ser feita com 
peróxido de hidrogênio, formaldeído ou ácido peracético com o intuito de corrigir 
ou evitar crescimento bacteriológico. [7], [15] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 29 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
Tabela 4.4 Taxas de rejeição da Osmose Reversa 
 
 
PARÂMETROS TAXAS DE 
REJEIÇÃO 
(%) 
REFERÊNCIAS 
BIBLIOGRÁFICAS 
Alcalinidade 84 - 91 16 
Alumínio 96 - 100 17 
Amônia 71 - 100 14, 16, 17 
Benzeno 50 - 97 16, 18, 19 
Bicarbonato 98 7, 11 
Cálcio 97 - 100 7, 16, 20, 22, 23 
Carbono orgânico total 90 - 100 18, 19, 20, 22 
Ciclohexano 90 16 
Cloreto 91 - 100 7, 14, 20, 22 
Cobre 82 - 100 7, 16, 18, 19 
Condutividade 82 - 98 16, 19 
Cor 88 - 99 16, 24 
DBO 81 - 92 16, 17, 18, 19, 24 
DQO 18 - 100 16, 17, 18, 19, 24, 25 
Dureza cálcio 99 - 100 16 
Dureza total 99 - 100 16 
Etilbenzeno 78 16 
Fenol 25 - 89 18, 19 
Ferro 50 - 100 16 
Fosfato 94 - 99 16 
Isopentano 87 16 
Magnésio 97 - 100 7, 14, 16, 20, 23 
N-Hexano 99 16 
Níquel 99 7 
Nitrato 93 - 99 7, 14, 16, 22 
Óleos e graxas 50 - 86 17, 18, 19, 25 
Sílica solúvel 75 - 100 7, 14, 16, 20, 22 
Sódio 84 - 100 7, 14, 20, 22 
Sólidos totais dissolvidos 70 - 99 16, 17, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 26 
Sulfato 95 - 100 7, 14, 16, 20, 22, 23 
Tolueno 0 - 20 16, 18, 19 
Turbidez 33 - 92 16 
Xilenos 84 - 86 16 
Zinco 84 - 100 16, 18, 19 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 30 
 
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4.2.2 Troca Iônica 
 
Conceito 
 
A desmineralização de água pelo processo de troca iônica é um sistema clássico 
de purificação utilizado para remoção de íons, compostos fracamente ionizáveis 
(sílica e dióxido de carbono), compostos fenólicos e ácidos orgânicos. É aplicado 
também na indústria alimentícia para descoração de açúcar, desacidificação 
de sucos de fruta, na produção de água ultrapura para a indústria de 
semicondutores eletrônicos, purificação de condensados e tratamento de 
efluentes líquidos. 
 
Inicialmente, a corrente de alimentação passa por vasos de pressão contendo 
resina catiônica (R - H), onde ocorre a troca dos cátions (M+n) presentes pelos 
íons hidrônios (H+) da resina: 
 
n R - H + M +n → Rn - M
 + n H + 
 
A corrente de saída desses vasos, que é denominada de água descationizada, 
possui caráter ácido em função dos íons hidrônios liberados pela resina. 
 
Em seguida, ocorre a troca dos ânions (N -m) por íons hidroxilas (OH-), através de 
vasos de pressão contendo resina aniônica (R - OH): 
 
m R - OH + N -m → Rm - N
 + m OH - 
 
Os ânions ficam retidos nessa resina e os íons hidroxilas produzidos na troca 
iônica neutralizam os íons hidrônios provenientes das resinas catiônicas, 
formando mais moléculas de água: 
 
H + + OH - → H2O 
 
Devido a boa afinidade química entre os ânions carbonatos e bicarbonatos e os 
íons hidrônios, grandes quantidades de CO2 podemser produzidas, quando 
águas contendo estes ânions são descationizadas: 
 
CO3
-2
 
 + 2 H + → H2O + CO2 
 
HCO3
-
 
 + H + → H2O + CO2 
 
 
 
 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 31 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
Como o CO2 reage com a água formando os ânions HCO3 
- e CO3 
-2, deve ser 
removido antes dos leitos aniônicos, de forma a reduzir o volume necessário para 
essas resinas. A remoção desse gás pode ser realizada através de aeração da 
água descationizada em torres descarbonatadoras atmosféricas, que utilizam 
ventiladores externos com tiragem induzida. 
 
Nos processos que exigem uma qualidade superior, a água ainda passa por 
vasos de pressão denominados de leito misto, que contêm resinas catiônicas e 
aniônicas, com a finalidade de remover os íons que não foram retidos pelos leitos 
catiônicos e aniônicos, a montante. 
 
Existem processos que não necessitam da desmineralização rigorosa da água, 
como por exemplo, os sistemas de geração de vapor de baixa pressão. Nestes 
casos, a água passa apenas através de leitos catiônicos especiais, onde os íons 
Ca +2 e Mg +2 são trocados por Na+. Esta desmineralização parcial é denominada 
de abrandamento: 
 
2 R - Na + Ca +2 → R2 - Ca
 + 2 Na + 
 
2 R - Na + Mg +2 → R2 - Mg
 + 2 Na + 
 
Após um determinado tempo de operação, ocorre a saturação das resinas com a 
substituição total dos íons hidrônios e hidroxilas por cátions e ânions presentes na 
água. Assim, é necessário realizar a regeneração dessas resinas, de forma que 
elas possam ser reutilizadas em uma nova campanha. Na realidade, a 
regeneração é um processo inverso à desmineralização, ou seja, os cátions e 
ânions removidos pelas resinas, anteriormente, são substituídos por íons 
hidrônios e hidroxilas fornecidos por ácidos e produtos alcalinos (regenerantes). 
Desta forma, as resinas retornam à composição original: 
 
Rn - M
 + n H + → n R - H + M +n 
 
 Rm - N
 + m OH - → m R - OH + N -m 
 
A regeneração é a etapa mais delicada do ciclo de funcionamento, uma vez que 
dela depende a qualidade da água produzida, o consumo específico de 
regenerantes e a vida útil da resina. Normalmente, as resinas catiônicas de 
sistemas de abrandamento são regeneradas por cloreto de sódio e as de 
sistemas de desmineralização utilizam os ácidos sulfúrico e clorídrico. Para a 
regeneração das resinas aniônicas podem ser utilizados soda caústica, carbonato 
de sódio ou hidróxido de amônio. 
 
Existem quatro tipos básicos de resina: catiônica fracamente ácida e fortemente 
ácida e aniônica fracamente básica e fortemente básica. 
 
 
 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 32 
 
George de Souza Mustafa 
 
 
 
 
As resinas catiônicas fracamente ácidas são produzidas, atualmente, a partir da 
reação de ácido acrílico com divinilbenzeno. O grupo ativo resultante é o 
carboxílico (-COOH) que somente tem afinidade com os cátions ligados a ânions 
de ácidos mais fracos do que o ácido carboxílico da resina, tal como HCO3
-. 
Assim, o emprego dessas resinas é viável apenas com águas que contenham um 
teor relativamente elevado de alcalinidade. [27] 
 
As fortemente ácidas são produzidas a partir da sulfonação de um copolímero de 
estireno. Os grupos sulfônicos formados (-SO3H) possuem caráter ácido forte, o 
que assegura a remoção de todos os cátions ligados a quaisquer ânions, sejam 
fortes ou fracos. [27] 
 
O grupo ativo das resinas aniônicas fracamente básicas é uma amina terciária e 
sua capacidade de remoção fica restrita aos ânions que formam ácidos fortes, tais 
como: SO4 
-2, NO3 
- e Cl -. Elas não têm capacidade de remover sílica e HCO3 
-. 
A fortemente básica é obtida através da reação de estireno ou ácido acrílico com 
divinilbenzeno, cujos grupos ativos são, respectivamente, trimetilamina e 
dimetiletanolamina, que têm afinidade por todos os ânions presentes na água. [27] 
 
Em termos gerais, a seletividade das resinas é função das suas propriedades 
físico-químicas: tamanho de partícula, grau de ligações cruzadas, capacidade e 
tipos de grupos funcionais, do íon a ser trocado: tamanho e carga, da natureza 
da corrente de alimentação: concentrações e proporções e do tempo de reação. 
Para as resinas catiônicas, a seletividade nas condições normais varia da 
seguinte forma: Ca +2 > Mg +2 > Na +. Assim, a retenção do sódio é a etapa 
determinante do final do ciclo, já que este íon é o último a ser retido pela resina. 
As resinas aniônicas são mais seletivas aos ânions fortes (sulfato, cloreto e 
nitrato) do que aos fracos (carbonatos, bicarbonatos e silicatos) e o final do ciclo é 
determinado, normalmente pelos silicatos. [27] 
 
 
Histórico 
 
Desde 1104, quando Hales [27] narrou a purificação de água usando argilas de 
poços de rochas, que a capacidade de troca iônica de determinados materiais tem 
sido estudada. Em 1833, Fuchs [27] descreveu a propriedade de certas argilas 
de liberar potássio e sódio quando tratadas com cal. Quinze anos mais tarde, 
Thompson e Way [27] descobriram o fenômeno de regeneração quando 
trataram um determinado solo com sulfato ou carbonato de amônio e verificaram 
que a maior parte da amônia era absorvida, enquanto que o cálcio era liberado. 
Posteriormente, em 1876, Lemberg [27] descobriu que era possível transformar 
leucita (K2O.Al2O3.4SiO2) em analcita (Na2O.Al2O3.4SiO2.2H2O), tratando-a com 
solução de cloreto de sódio e que a transformação poderia ser invertida pelo 
emprego de uma solução de cloreto de potássio. Apesar do avanço que estes 
estudos representaram, muitos anos se passaram sem que houvesse um 
progresso significativo na utilização prática da técnica de Troca Iônica. Somente 
Reutilização de Efluentes Líquidos em Indústria Petroquímica 33 
 
George de Souza Mustafa 
 
depois dos trabalhos de Pauling e Bragg [27] sobre estruturas cristalinas de mica e 
argilas, seguidos de trabalhos de outros pesquisadores, [27] que relacionavam a 
estrutura cristalina e a Troca Iônica, é que se passou a ter uma melhor 
compreensão deste processo. 
 
Em 1935, Adams e Holmes [27], [28] descobriram que certas resinas sintéticas 
eram capazes de trocar íons. Inicialmente, demonstraram que trocadores 
catiônicos com boa estabilidade e alta capacidade podiam ser preparados através 
de resinas ácidas sulfônicas e que resinas do tipo poliamina tinham propriedades 
de trocadores aniônicos. Este trabalho pioneiro foi seguido pelas descobertas de 
D’Alelio, [27] com a síntese de resinas de Troca Iônica marcadamente estáveis e 
versáteis, derivadas do estireno e acrílico. A possibilidade de sintetizar resinas 
com capacidade de trocar íons representava uma maneira de obter resinas de 
Troca Iônica com características físicas e químicas sob medida para cada 
aplicação específica. 
 
A aplicação das resinas sintéticas saiu dos laboratórios e passou para a etapa 
industrial. A utilização de resinas de Troca Iônica para separações, recuperações, 
desmineralizações, catálises e abrandamento em escala industrial, tornou-se uma 
realidade. Desde então, a evolução desta tecnologia tem sido focalizada no 
desenvolvimento de novos produtos, como os copolímeros de estireno e 
divinilbenzeno, e os copolímeros acrílico, metacrílico e divinilbenzeno. [27] 
 
Projeto 
 
Existem várias possibilidades de configuração de projeto para sistemas de Troca 
Iônica que estão relacionadas com a combinação de resinas a ser utilizada, seja 
por tipo catiônica, aniônica e leito misto ou por grau fraco e forte. A qualidade da 
água desejada é o fator determinante na escolha do tipo de sistema de Troca 
Iônica mais adequado. Outros aspectos importantes a serem considerados 
são os custos de investimento, operação e manutenção. Nas figuras 4.5, 4.6 e 4.7 
são apresentadas algumas configurações típicas de projeto (resinas fortes) .