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Complexação de ferro e manganês em presença de orto–polifosfato para otimização de tratamento de água de abastecimento: estudo de caso

Publicado em 08/02/2021 às 09:57:32

Resumo

Neste trabalho são apresentados e discutidos dados advindos da aplicação de orto‐polifosfato (O‐Poli‐P) para complexação de ferro e manganês e otimização de cor aparente no tratamento convencional de água de superfície. Em equipamento Jar Test foram simuladas etapas do tratamento convencional com coagulação/floculação e decantação, seguidas filtração (filtro de 0.45μm) e cloração com dicloroisocianurato de sódio. Em condições otimizadas (Al2SO4 100 mg/L e CaO 8.33 mg/L) obteve‐se remoção de 95.2% de cor aparente, 96.2% da turbidez, 98% de ferro e 99% de manganês. Contudo, os íons ferro e manganês remanescentes foram oxidados na etapa de cloração, conferindo coloração amarelada à agua e elevando a cor aparente, que não atendeu aos padrões de potabilidade. Um planejamento experimental Box‐Behnken 23 foi executado para avaliar a aplicação do O‐Poli‐P antes da etapa de desinfecção com diclorocianurato de sódio. Os parâmetros de controle foram a dosagem de Al2SO4 e a dosagem de O‐Poli‐P. Os parâmetros de resposta foram a cor aparente e turbidez. Superfície de resposta e ANOVA foram utilizados na interpretação dos resultados. Constatou‐se que a concentração de O‐poli‐P exerce maior influência sobre cor e turbidez que a concentração de Al2SO4. O perfil parabólico da superfície de resposta indicou que existe concentração ótima de O‐poli‐P na qual ocorre maior remoção da cor aparente. Cor aparente em níveis potáveis foi obtida no tratamento com O‐poli‐P com concentração de 250 μg/L e Al2SO4 80 mg/L, que resultou em remoção de 96% da cor aparente, 95% de turbidez, 98% de ferro e 99% de manganês.

Introdução

O tratamento de águas destinadas ao abastecimento público mais utilizado no Brasil é o tratamento por ciclo completo, que contempla necessariamente as etapas de mistura rápida, coagulação, floculação, decantação, filtração e desinfecção (Pereira, 2016; IBGE, 2010). Esta série de operações unitárias, também nomeadas de tratamento convencional, objetivam adequar os parâmetros da água ao conjunto de valores preconizados pelas normativas de potabilidade. As etapas de mistura rápida, coagulação, floculação e decantação estão intrinsecamente ligadas e compreendem a fase do tratamento em que ocorre maior remoção do material particulado e dos colóides responsáveis pela cor aparente e turbidez da água (Líbano, 2005; Di Bernardo e Dantas, 2005; Baruth, 2012).

Em águas de mananciais, o ferro pode está presente nas formas Fe2+ e Fe3+. O Ferro dissolvido na água é derivado naturalmente de solos e rochas. Quando presente em água destinada o abastecimento, o ferro causa aumento no consumo de reagentes coagulantes e auxiliares de coagulação, provoca elevação na turbidez e problemas de operação como incrustações no sistema de distribuição conferindo gosto e coloração amarelada à água (Awwa, 2010). O manganês gera problemas em sistemas de tratamento e distribuição de águas semelhantes aos causados pelo ferro. Ele existe em solos principalmente como dióxido de manganês e é encontrado em águas superficiais nas formas Mn2+ e Mn4+. O manganês é menos abundante na natureza do que o ferro, portanto, é encontrado com menos frequência e em concentrações menores que as ferro em águas superficiais e subterrâneas (Awwa, 2010).

Em águas de superfície com alcalinidade apenas derivada de carbonatos e bicarbonatos, o pH pode variar entre 6.5 e 9.5, ocorrendo geralmente entre pH 6.5 e 8.5. Para agua com pH igual a 8.5, o potencial redox pode variar entre ‐0.3 e 0.7 V. Já em mananciais com elevados níveis de matéria orgânica, que provoca deficiência de transferência de elétrons, os níveis de potencial redox compreendem valores de E(V) oxidantes próximos de zero ou redutores (negativos) (Jardim, 2014; Guerra, 2016). A Figura 1 apresenta‐se uma versão simplificada dos diagramas de Pourbaix para o sistema de ferro‐água e manganês‐água à temperatura ambiente.

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Autores: Railson de Oliveira Ramos; Maria Virgínia da Conceição Albuquerque; Josivaldo Rodrigues Sátiro; Valderi Duarte Leite e Wilton Silva Lopes.


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