zeta potencial

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DIVISAO DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA DE PROCESSAMETO
3º Ano, Turma Única-PL 
Cadeira:
Separação Mineral II
Tema:
ZETA POTENCIAL NA FLOTAÇÃO
Discente: Docente:
Dário Afonso Vaz Chissaca Msc. Geraldo Conde
Saquina Tomas Vossa
José Julai Mofate
Abril, 2021
ÍNDICE
1.	INTRODUÇÃO	3
2.	OBJECTIVOS	4
2.1.	Geral	4
2.2.	Específicos;	4
3.	ZETA POTÊNCIAL EM FLOTAÇÃO	5
3.1.	Importância do Potencial Zeta na flotação	5
3.2.	Importância da estabilidade coloidal	6
3.3.	Medição do potencial zeta	6
3.4.	Utilizando a Eletrocinética no Estudo da Flotação dos Minerais	7
4.	CONCLUSÃO	11
5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	12
1. INTRODUÇÃO
Na flotação (hoje o método predominante no curativo mineral), bem como na separação sólido / líquido, as propriedades de superfície dos minerais específico, carga superficial e superficial, são de importância essencial.
Na interface água mineral, as forças eléctricas são também actuantes. A partícula sólida ionizada é cercada por íons líquidos carregados de forma oposta à superfície partícula. Durante o movimento da partícula sólida através do líquido, uma camada de líquido em torno da partícula se moverá junto com ele. Assim, ionizado partícula carregará uma fina casca de líquido fazendo com ela um todo integral. A diferença potencial entre a superfície externa dessa casca e o líquido como um todo é denominado potencial eletrocinético ou zeta potencial.
O potencial zeta é usado na química de colóides para observando o comportamento de sistemas dispersivos em líquidos. Além disso, o potencial zeta caracteriza a dupla camada eléctrica na interface de líquido sólido, um fato muito importante na flotação e floculação processos (0 c e p e k, 1989)
2. OBJECTIVOS
2.1. Geral
· Descrever aspectos relacionados com o zeta potencial na flotação.
2.2. Específicos;
· Falar da importância do zeta potencial
· Sua aplicação e influencia na flotação;
· Descrever sua medição;
3. ZETA POTÊNCIAL EM FLOTAÇÃO 
O potencial zeta é uma medida da magnitude da repulsão ou da atracção electrostática os das cargas entre partículas, sendo um dos parâmetros fundamentais que, sabidamente, afectam a estabilidade. Sua medição oferece uma visão detalhada sobre as causas da dispersão, agregação ou floculação, podendo ser aplicada para melhorar a formulação de dispersões, emulsões e suspensões. Portanto, potencial zeta é nome que damos para diferença de tensão eléctrica entre a superfície de cada coloide e sua suspensão liquida e podem ser utilizadas em processos de rotina, medidas de controle de qualidade e no departamento de pesquisa.
Na indústria de mineração, uma das técnicas utilizadas na separação entre o minério e a sua ganga é a flotação. As medidas do potencial zeta podem auxiliar na determinação da escolha dos aditivos de maneira que seja maximizada a recuperação do minério.
· Depende não somente da superfície da partícula mas do dispersante;
· Pode ser afectado pelo pH ou forca iónica do meio;
· A interacção das partículas se da pela magnitude do potencial zeta e não por sua carga de superfície;
· Dessa forma, pode-se prever estabilidade de suspensões coloidais;
· Estabilidade por carga: potencial zeta maior do que -30 Mv ou +30 mV.
3.1. Importância do Potencial Zeta na flotação
O potencial zeta ajuda a compreender os mecanismos de absorção de surfatantes na superfície de minerais. Com o potencial zeta, é possível medir o ponto de carga zero, e este indica, entre outro, o tipo de surfatante que devera ser usado no processo de flotação, bem como as condições químicas de dispersão da polpa.
No processo de flotação, três fases estão presentes: sólido, líquido e gasoso. Por sua interacção, trata de oxidação, hidratação e hidrólise; naquela causa mudanças menores ou maiores nas propriedades de superfície mineral. Aqui, dois factores são importantes (Fuerstenau, 1982):
· Interacção das moléculas de água com a superfície do mineral, seja em ambientes líquidos ou gasosos;
· Dupla camada eléctrica na interface sólido / líquido;
Camadas de água orientadas na superfície mineral têm um efeito significativo em molhar os sólidos, bem como sobre a natureza da absorção em uma interface. Por outro lado, a dupla camada eléctrica pode controlar os processos de flotação de várias maneiras (Fuerstenau, 1982); sendo assim, o seguinte deve ser mencionado:
· O símbolo e o tamanho dos controles de carga superficial a absorção física dos reagentes de flotação;
· Uma alta carga superficial pode inibir o produto químico adsorção dos colectores; 
· A floculação e dispersão das suspensões minerais são controladas pela dupla camada eléctrica; 
· Os revestimentos de limo são determinados por duplo elétricointeração de camadas; 
· A camada dupla nas bolhas de ar tem um significativo efeito em sistemas minerais naturalmente flutuantes; 
· A cinética de flotação está directamente relacionada ao efeito de camadas duplas na cinética de diluição de filme
3.2. Importância da estabilidade coloidal
· Forcas repulsivas evitam a sua agregação;
· Mudanças na energia livre podem provocar instabilidade do estado;
· A estabilidade pode ser ajustada a medida
· Potencial zeta mais elevado implica dispersão mais estável
· O potencial zeta é uma medida da estabilidade de uma dispersão;
· Valores baixos podem indicar instabilidade coloidal que pode levar a agregação
3.3. Medição do potencial zeta
O potencial zeta não pode ser medido directamente. Assim usa-se algum tipo de medida indirecta, a partir da qual se calcula o potencial zeta. A técnica mais usada e mais aceita é através da mobilidade eletroforetica, entrou-se uma suspensão coloidal diluída em uma cuba com dois eléctrodos e aplica-se um potencial eléctrico à suspensão. As partículas com carga eléctrica líquida mover-se-ão na direcção do eléctrodo de carga contrária, tão mais rapidamente quanto maior a sua carga eléctrica e maior o campo eléctrico aplicado. O quociente da velocidade de deslocamento pelo campo eléctrico chama-se mobilidade eletroforetica, expressa em m2/V.s
A variação do potencial eletrostático ao longo da interface é hipotética. Na DCE, o único potencial que pode ser medido experimentalmente é o potencial zeta (ζ), isto é, o potencial medido no plano de cisalhamento entre a partícula e a solução, quando os dois estão em movimento relativo, na presença de um campo eléctrico. Este deslocamento diferencial das partes da DCE leva ao aparecimento de um potencial eletrocinético, podendo ser medido por meio dos quatros fenómenos ou efeitos electrocinéticos (Hunter, 1981): eletroforese, eletroosmose, potencial de escoamento e potencial de sedimentação. O plano de Stern é considerado por alguns autores como o plano de cisalhamento onde são efectuadas as determinações eletrocinéticas do potencial zeta (Fuerstenau, 1982b).
O potencial zeta (ζ) é um importante parâmetro a ser medido com auxílio da eletrocinética. As técnicas mais usadas na determinação do potencial ζ são a eletroforese e o potencial de escoamento. A técnica de eletroforese consiste em medir a mobilidade eletroforética das partículas carregadas em uma suspensão aquosa (as partículas electricamente carregadas, suspensas em uma polpa, movimentam-se sob a acção de um campo eléctrico aplicado).
Na prática, efectuam-se várias medidas da mobilidade eletroforética das partículas dispersas em solução aquosa. O cálculo de ζ com base nessas medidas pode ser feito segundo a equação de Smoluchowski (Hunter, 1981):
ζ = 12.8 μe
· Estando o potencial ζ expresso em mV e a mobilidade μe em μm s-1/ V cm-1.
3.4. Utilizando a Eletrocinética no Estudo da Flotação dos Minerais
Para uma maior selectividade na separação por flotação de minerais valiosos, é importante identificar os mecanismos principais de geração de carga na interface mineral – solução aquosa. A determinação do potencial zeta das partículas minerais leva a uma melhor compreensão,em muitos dos seus aspectos fundamentais, dos mecanismos de absorção de surfatantes na superfície dos minerais.
Inicialmente, é necessário identificar as espécies iónicas responsáveis pela geração de carga na superfície do mineral (íons determinantes do potencial), por determinações do potencial eletrocinético dessas partículas na presença desses íons.
Dessa forma, torna-se possível identificar as espécies iónicas que afectam o potencial zeta e a extensão da dupla camada eléctrica, sem as interacções específicas dos compostos iónicos com a superfície. A seguir, consideram-se as espécies iónicas que absorvem na parte mais interna da DCE, o PIH, por meio de interacção específica.
Identificação dos efeitos relacionados às espécies de electrólitos simples permite ainda examinar o comportamento eletrocinético das partículas na presença de solutos mais complexos, tais como, hidroxicomplexos de metais, surfatantes, polieletrólitos, polímeros entre outros. Logo, o estudo detalhado das propriedades eletrocinéticas facilita a compreensão dos mecanismos de flotação para muitos minerais.
Os íons determinantes do potencial (i.d.p.) são aqueles que exercem um controle significativo sobre a carga da superfície, σs, e a carga da superfície da fase dispersa, σd.
No caso de óxidos inorgânicos simples (SiO2, Al2O3, TiO2), de baixa solubilidade, a carga da superfície é atribuída à dissociação anfotérica (Hunter, 1981). Por exemplo:
H + --- Al--OH A---OH2 +
------ Al-----OH→Al-------O− + H+
A carga superficial de cada uma das interfaces é dada por (Hunter, 1981):
σo = e(υ+ − υ− )
· Onde e é a carga electrônica e ν+ e v- são os números dos sítios positivos e negativos por unidade de área.
Para uma superfície composta por sítios neutros que absorvem H+ e OH-, a carga superficial do sólido é determinada pelas densidades de absorção, ΓH+ e ΓOH e, em mol por unidade de área:
σ = F (ΓH – ΓOH- ).
O ponto correspondente à actividade dos íons determinantes do potencial em que a carga superficial é zero é denominado ponto de carga zero (p.c.z.), que é um dos parâmetros importantes no estudo da flotação dos minerais, pois indica, entre outros, o tipo de surfatante que deverá ser usado no processo bem como as condições químicas de dispersão da polpa.
Para sólidos iônicos (CaF2, AgI, BaSO4), os íons dos átomos que os compõem, em geral, são determinantes do potencial e por conseguinte, existirá uma determinada concentração de i.d.p. na qual a carga da superfície é zero. O p.c.z. é determinado experimentalmente pela determinação de valores do potencial zeta em função da concentração de i.d.p.
No caso de minerais de composição mais complexa, como a flúor-apatita, todos os cátions e ânions presentes no sistema (H+, OH-, Ca2+, CaOH+, PO43−, HPO42-, H2PO4-, F-, etc.) contribuem para a determinação do potencial, sem que se possa precisar um par definido de i.d.p. Mesmo nessas condições, a carga eléctrica das partículas depende do valor de pH da solução, sendo possível a determinação do valor de pH que anule o potencial zeta, sendo este denominado ponto isoeléctrico de carga (p.i.e.).
Dessa forma, tem-se que para um sistema mineral-solução aquosa o p.i.e. pode ser definido como o pH da solução no qual o potencial ζ é nulo. O valor de Ψ0 não é necessariamente nulo quando ζ é 0. Por outro lado, quando Ψ0 é nulo, obrigatoriamente ζ também o será. Logo, na ausência de íons especificamente absorvidos no PIH, o p.c.z. e o p.i.e. são coincidentes.
O p.i.e. constitui uma característica especial de um sistema mineral-solução, uma vez que a absorção de surfatantes na DCE pode ocorrer no plano de cisalhamento e, portanto, o sinal e o valor do potencial ζ exerce influência significativa no processo de absorção.
A Figura a seguir é uma representação de duas curvas típicas de potencial zeta ζ versus pH (Fuerstenau e Shibata, 1999). A curva I representa o efeito do pH no potencial zeta de um óxido na presença de um electrólito indiferente (força iônica constante) como por exemplo, NaNO3 na concentração de 10-3 M. O ponto A é o p.c.z. do óxido, pois somente os íons determinantes do potencial de superfície e os indiferentes estão presentes no sistema. Se um surfatante aniônico é adicionado à uma solução, contendo a mesma concentração de i.d.p. (eletrólito suporte), a adsorção específica do mesmo na superfície do óxido pode ocasionar um deslocamento na curva ζ versus pH, conforme apresentado na curva II. No ponto B, todos os aniões absorvidos estão no plano de Stern (σs = −σ ), e o potencial zeta é zero. O ponto B é denominado ponto de reversão do potencial zeta, mas não é o p.c.z. O ponto C(que deveria ser chamado de ponto de carga zero para a absorção específica) é o ponto de intersecção das duas curvas, indicando que a superfície está carregada muito negativamente sendo os aniões do surfatante repelidos.
Representação esquemática da variação do potencial zeta de um óxido em função do pH, na presença e na ausência de absorção específica de um surfatante, a força iônica constante.
4. CONCLUSÃO
A separação por flotação é caracterizada pelo envolvimento das fases sólida, líquida e gasosa. Desse modo, para a compreensão desse processo, é necessário estudar as propriedades físico-químicas de superfície, estabelecendo a natureza e a ligação entre as interfaces sólido-líquido, sólido-gás e gás-líquido. Neste particular, a aplicação dos princípios da termodinâmica de interfaces tem contribuído para o entendimento dos mecanismos envolvidos no processo.
A maior parte das investigações de zeta potenciais minerais é baseada na presunção de uma dependência de interacção entre o potencial zeta e flutuabilidade mineral. Os resultados de tais investigações, obtidos por cientistas eminentes, são muito diferentes. A razão é que o potencial zeta de qualquer o material em soluções de água não é definido por um processo específico apenas, mas é uma consequência de um serie de processos.
Desde a superfície do mineral não é composta homogeneamente de partículas com carga idêntica, mostra uma ou menos actividade de mudança, o que se reflecte na potencial zeta.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
· ADAMSON, A.W., 1990, Physical Chemistry of Surfaces, New York, John Wiley & Sons. Cap.V
· BOCKRIS, J.O.M., REDDY, A.K.N., 1973, Modern Electrochemistry. v.2., p. 750- 838.. New York, Plenum Press.