Processo de Purificação Purificação da água






Por ser de tamanha importância a utilização de água tratada, é que nossa empresa se especializou na tecnologia necessária para cada caso de purificação. Veja aqui as principais técnicas conhecidas que são utilizadas conforme a necessidade de cada situação.











A filtração é uma operação da separação de matéria em suspensão existente na água, a qual se processa quando esta é passada através de um meio poroso, podendo ser filtros de Polipropileno, de areia, de antracito, de terra diatomácea ou outro tipo de material que permita a retenção de partículas.





A técnica de filtração tem evoluído constantemente, com o objetivo de aumentar a eficiência quantitativa e qualitativa dos filtros, através de modificações da sua constituição e operação, de modo a reduzir custos e otimizar processos.




A produção e a preparação dos materiais constituintes de um filtro, exigem conhecimento das técnicas de seleção da granulometria, espessura e proporções convenientes que devem ser adotadas nos meios filtrantes, proporcionando a eficiência desejada.






Essas técnicas são aplicadas através de determinações experimentais realizadas com modelos reduzidos de filtros, permitindo a verificação da eficiência e de parâmetros de projeto dessas unidades.




Os sistemas de filtração hoje disponíveis, podem ser classificados da seguinte forma:

- Tipo de material do meio filtrante
  • Areia
  • Antracito
  • Carvão e Areia
  • Carvão, Areia e Granada
  • Diatomácia
    • - Disposição do material do meio filtrante
  • Camadas superiores de areia com diferente granulometria
  • Camadas superpostas de areia e carvão
  • Camadas de areia, carvão e granada misturados
    • - Sentido de escoamento da água
  • Escoamento descendente (down-flow)
  • Escoamento ascendente (up-flow)

    • Esquema de filtração multi meios da Culligan





    O abrandamento de água consiste na remoção total ou parcial de Ca (Cálcio) e Mg (Magnésio) nela presente, quase sempre na forma de carbonatos, bicarbonatos, sulfatos e cloretos.

    Estes sais são indispensáveis em vários processos industriais e também no bom funcionamento dos equipamentos de osmose reversa, podendo causar incrustações nas membranas do equipamento.

    As águas destinadas à produção de vapor devem ter os valores de Ca e Mg muito reduzido ou mesmo a zero, dado ao perigo que os sais desses metais representam quando introduzidos em uma caldeira, tais como incrustações com conseqüente ruptura de tubos ou restrições de seus diâmetros.

    A técnica mais aprimorada atualmente para abrandar águas é o emprego de resinas trocadoras de cátions, especificamente as que trocam Na (Sódio) por Ca e Mg.
    A troca de íons entre certos minerais é um fenômeno que se verifica constantemente na natureza. Sua utilização pelo homem para purificar a água salobra é datada de muito tempo.





    Por volta de 1850, dois químicos ingleses e agricultores, Harris S.Thompson e John T.Way, observaram no solo uma troca de cátions entre amônio e cálcio.
    Nesta época, foram encontrados diversos materiais com propriedades de trocar cátions. Esse minerais eram conhecidos como zeolitas.




    Cristais de Zeolitas ao microscópio eletrônico


    Em 1936, outros dois químicos ingleses, Adams e Hohms, sintetizaram em laboratório a primeira resina trocadora de íons orgânica e resistente à ácidos.

    O abrandamento de água por troca de íons é relativamente simples e altamente efetivo. Este processo consiste em passar a água a ser abrandada por um leito de resina catiônica na forma sódica. Dessa forma, o Cálcio e o Magnésio ficam aderidos a resina.
    No lugar desses íons o processo consiste em passar a água e liberar o Sódio, que por sua vez, não oferece riscos quando presente na água.

    Por meio desse tipo de abrandamento, outros íons como o Fe (ferro), Mn (manganês) e Al (alumínio), na forma de sais solúveis também são removidos, a exemplo do que ocorre com o Ca (cálcio) e Mg (magnésio).

    Estrutura das resinas sintéticas

    Estrutura gel Estrutura macroreticular


    Durante o processo de abrandamento, certamente a resina ficará saturada com os íons de Ca (cálcio) e Mg (magnésio). Nesse momento é necessário regenerar esta resina com cloreto de sódio, o NaCl.
    Como essa substância possui elevada quantidade de Na (sódio), estes íons substituirão novamente o Ca (cálcio) e Mg (magnésio) removido pela resina, por íons de Na (sódio), e a resina estará novamente pronta para ser usada.

    Confira aqui as reações químicas dos processos de tratamento e a regeneração da resina catiônica utilizada no abrandamento.

    No tratamento da água:

    CaCO3 + 2RNa Na2CO3 + R2Ca

    Onde temos:
    2RNa = R - Base sintética da resina
      Na - Sódio que efetua a troca
    CaCO3 = Carbonato de Cálcio encontrado na água
    Na2CO3 = Carbonato de Sódio, formado na troca iônica.
    R2Ca = R - Base sintética da resina
      Ca - Cálcio retirado da água, agora aderido a resina
    No processo de regeneração:

    R2Ca + 2NaCl 2RNa + CaCl2

    Onde temos:
    R2Ca = R - Base sintética da resina
      Ca - Cálcio retirado da água, agora aderido a resina
    2NaCl = Cloreto de Sódio (salmoura), usado na regeneração para carregar a resina novamente com sódio
    2RNa = R - Base sintética da resina
      Na - Sódio que efetua a troca
    CaCl2 = Cálcio retirado da resina na forma de cloreto






    As águas municipais estão carregadas de compostos orgânicos que lhe conferem odor e sabor e ainda possuem uma alta quantidade de cloro, normalmente aplicada pela empresa responsável pelo tratamento desta água, com intuito de garantir a inexistência de microorganismos. Esses materiais indesejáveis, tanto para área industrial, como para a área hospitalar e farmacêutica, podem ser removidos facilmente, através da técnica de filtração por carvão ativado.


    A filtração através de carvão ativado é de fundamental importância principalmente nos setores hospitalares e nas clínicas de hemodiálise. Isso se deve à etapa de filtração que é responsável em retirar da água as substâncias conhecidas como cloro livre e cloro residual, este último conhecido como cloraminas.



    Além disso, alguns estudos comprovam que o carvão ativado ainda é eficiente na remoção de toxinas, liberadas pelas cianobactérias.

    Partícula de carvão

    O carvão ativado betuminoso é encontrado em fontes naturais, em minas de exploração na forma mineral e logo desativado, ou seja, ainda sem o poder de absorção requerido para o trabalho de filtração.

    Através de milhões de anos, os restos de animais e vegetais se transformaram em depósitos de matéria orgânica, na forma de minério, conhecido carvão mineral. Como o carvão tem uma alta superfície de contato, durante esse processo de envelhecimento ele absorve do solo gases e compostos orgânicos em seus poros. Este carvão é extraído do subterrâneo e sofre um processo industrial, através de aquecimento e lavagem com gases oxidantes. À medida que os compostos de dentro do carvão vão sendo liberados, eles vão oxidando e capacitando o carvão a absorver novamente compostos orgânicos e gases dissolvidos na água, permanecendo ativado.

    ampliações da superfície de contato do carvão ativado


    Os filtros de carvão ativado são dimensionados para a área hospitalar e para clínicas de hemodiálise, respeitando critérios mundiais de velocidade do fluxo de água e tempo mínimo de contato com o leito de carvão, assegurando a remoção dos compostos orgânicos e do cloro existente na água.
    Além disso, a qualidade do carvão ativado é fundamental nesse trabalho, pois é necessário que o carvão tenha um coeficiente de uniformidade correto, alta resistência ao atrito, granulometria uniforme e o mais importante, um índice de iodo que garanta a reatividade deste carvão com as substâncias presentes na água.





    O fenômeno de osmose tem importância fundamental na natureza, já que o transporte seletivo através de membranas é essencial à vida e foi descrito pela primeira vez há mais de duzentos anos. A osmose natural, vital para os sistemas biológicos, envolve a ação da água quando duas soluções de concentrações diferentes são separadas por uma membrana semipermeável. A água pura fluirá, através da membrana, da solução menos concentrada em direção a mais concentrada, até que as duas soluções atinjam o equilíbrio. O fluxo se processa porque a solução menos concentrada encontra-se em um estado de energia maior.

    Nesse ponto, o nível da coluna de solução do lado mais concentrado estará acima do correspondente à coluna ao lado da solução mais diluída. À esta diferença entre colunas de solução denominou-se pressão osmótica.

    A Osmose Reversa é obtida através da aplicação mecânica de uma pressão superior à pressão osmótica do lado da solução mais concentrada.

    Assim, pelo processo então denominado de Osmose Reversa, a água pura pode ser retirada de uma solução salina por meio de uma membrana semipermeável, contando que a solução em questão se encontre a uma pressão superior à pressão osmótica relativa a sua concentração salina.

    Na prática, isso é obtido pressionando-se a solução por meio de uma bomba e passando esta solução sob alta pressão por um vaso de pressão, onde está contida a membrana de osmose reversa.

    A tecnologia de Osmose Reversa já utilizada desde a década de 60, teve seu mecanismo integrado para a produção de água ultrapura, a partir da década de 70. Uma primeira geração de membranas demonstrou sua utilidade, reduzindo a necessidade de regeneração de leitos mistos de troca iônica e de consumo de resina, além de significativas reduções de despesas na operação e manutenção destes leitos.

    A próxima geração de membranas, utilizadas nos dias de hoje, são produzidas em TFC (Thin Film Composite) e foram introduzidas no mercado na década de 80, apresentando um marco histórico no avanço da tecnologia de produção de água ultrapura.
    A Osmose Reversa é o nível final de processos de filtração disponíveis. A membrana de Osmose Reversa atua como uma barreira a todos os tipos de sais e microorganismos com peso molecular acima de 100.



    Elas são compostas basicamente de Poliamida e Polisulfona microporosa, enroladas em forma de espiral e revestidas geralmente de resina ou fibra de vidro.

    A água é pressurizada através desta membrana, conseguindo dois fluxos distintos de água ao final dela. Um fluxo de água tratada que chamamos de permeado, e um fluxo de água salobra que chamamos de rejeito.

    Tipicamente a rejeição de íons de uma membrana de Osmose Reversa é de 98,5%, ou seja, de cada 100 mg/litro de um determinado íon encontrado na água, teremos 2,5 mg na água tratada, ou permeado.

    Já a rejeição para bactérias e microorganismos é de 99,9%, ou podemos dizer que quase absoluta. É possível então ter exata noção da eficácia deste tipo de tratamento para as mais diversas aplicações, sejam elas industriais, hospitalares ou farmacêuticas.

    As aplicações para a Osmose Reversa são numerosas e variadas, incluindo a dessalinização de água salobra ou água do mar, tratamento de efluentes industriais, aplicações médicas e/ou farmacêuticas, produção de água para processos industriais e produção de água ultrapura para alimentação de caldeiras, indústria eletrônica, hemodiálise e análise instrumental.

    As membranas de Osmose Reversa são capazes de separar microsolutos dissolvidos com peso moleculares inferior a 500, através do mecanismo de solução/difusão. Quando o peso molecular das partículas do soluto exceder este valor, o mecanismo de separação será determinado pelo tamanho das partículas presentes na solução e pelo diâmetro dos poros existentes na membrana.

    Todos os equipamentos oferecidos pela Purosystems para aplicação desta e de outras tecnologias de purificação de água, poderão ser vistos na seção de produtos