Aula 8 – Tratamento Avançado I-uv_abrandamento_troca Ionica.pdf

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL PROCESSOS UNITÁRIOS PARA O TRATAMENTO DE ÁGUA – DEC 9762

Tratamento avançado de águas de abastecimento

Profa. Dra. Katia Maria Hipolito Hespanhol

OBJETIVO DAS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA PADRÕES DE POTABILIDADE - GRUPOS

Qualidade da água bruta

Tratamento

Qualidade da água final

de Água

Esteticamente agradável

Qualidade Microbiológica

Sub-produtos da desinfecção Compostos orgânicos

Segurança Química

Compostos inorgânicos

Agrotóxicos

TRATAMENTO AVANÇADO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Objetivo 







Tratamento

Remoção de ferro e manganês Gosto e odor em águas de abastecimento Limites de turbidez para a água filtrada Limites de contagem de partículas para a água filtrada

Esteticamente agradável

Qualidade Microbiológica

 Adoção de diferentes agentes oxidantes  Otimização do processo de coagulação e filtração  Aplicação de CAP  Aplicação de CAG

Sub-produtos da desinfecção Compostos orgânicos

Segurança Química

Compostos inorgânicos

Agrotóxicos

TRATAMENTO AVANÇADO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Objetivo 







Tratamento

Aplicação de agentes oxidantes alternativos Otimização dos processos físicos de separação Pesquisa de novos microrganismos indicadores Desenvolvimento de novas técnicas microbiológicas

Esteticamente agradável

Qualidade Microbiológica

 Adoção de diferentes agentes oxidantes  Processos de membrana

 Otimização dos processos de coagulação e filtração  Radiação Ultra-Violeta

Sub-produtos da desinfecção Compostos orgânicos

Segurança Química

Compostos inorgânicos

Agrotóxicos

TRATAMENTO AVANÇADO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Objetivo  



Tratamento

Controle da formação de DBP’s Remoção de compostos orgânicos precursores Agilidade e flexibilidade da ETA com respeito à adoção de Padrões de Qualidade mais restritivos

Esteticamente agradável

Qualidade Microbiológica

 Adoção de diferentes agentes oxidantes  Otimização do processo de coagulação  Processos de membrana  Aplicação de CAG

Sub-produtos da desinfecção Compostos orgânicos

Segurança Química

Compostos inorgânicos

Agrotóxicos

TRATAMENTO AVANÇADO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO







Objetivo

Tratamento

Controle da bacia hidrográfica e de suas fontes poluidoras Otimização do processo de coagulação e pesquisa de novos agentes coagulantes Novos compostos orgânicos potencialmente tóxicos identificados em estudos epidemiológicos e toxicológicos

 Processos de arraste com ar  Processos de membrana  Otimização dos processos de coagulação e filtração  Aplicação de CAG

Esteticamente agradável

Qualidade Microbiológica

Sub-produtos da desinfecção Compostos orgânicos

Segurança Química

Compostos inorgânicos

Agrotóxicos

CONTAMINANTES ORGÂNICOS Volatilidade Semi-volátil Não-volátil

Naturais

Semi-polar

Sintéticos

Adsorção Coagulaç em Carvão Osmose ão Ativado Reversa Arraste com Ar

Apolar

Compostos Orgânicos

Polaridade

Polar

Volátil

Baixo

Ultrafiltraçã o

Médio

Peso Molecular

Alto

Tratamento avançado de águas de abastecimento

Desinfecção por radiação ultravioleta

Histórico do uso da radiação UV  1877 - Foi observado o efeito germicida da luz

solar;  1910 - Primeiro uso conhecido da radiação

ultravioleta para desinfecção de água na França;  1929 - Identificada a relação entre a desinfecção

e absorção de luz UV pelo ácido nucléico;  Década de 1930 – Desenvolvimento de lâmpadas

fluorescentes e produção de lâmpadas germicidas tubulares.

Histórico do uso da radiação UV  A despeito dos avanços ocorridos, a utilização

dos sistemas de desinfecção por radiação UV foram abandonados: 

Custo elevado para a produção dos equipamentos;



Confiabilidade dos sistemas.

 O interesse pela desinfecção com radiação UV

ressurgiu na década de 1950; 

Pesquisas relacionadas ao mecanismo de inativação por luz UV.

Histórico do uso da radiação UV  As primeiras aplicações confiáveis da radiação

UV para desinfecção ocorreram na Áustria e Suíça em 1955;  Nos EUA e Canadá, na década de 1970, os

sistemas de desinfecção por radiação UV eram principalmente aplicados para efluentes;  A constatação de que baixas doses de radiação

UV poderiam inativar Giárdia e Criptosporídeos ampliou o uso desta tecnologia.

Características da Radiação UV  No espectro das ondas eletromagnéticas provenientes do sol a

radiação UV está entre os raios-X e a luz visível.

Características da Radiação UV O espectro eletromagnético da luz ultravioleta pode ser dividido de várias formas. A norma ISO sobre determinação de irradiância solar (ISO-21348/2007) descreve as seguintes faixas de comprimento de onda (nm):

comprimentos de onda mais efetivos para desinfecção

Características da Radiação UV Espectro da radiação solar com destaque para a radiação UV

Características da Radiação UV Geração da radiação UV  Descargas elétricas em átomos de

determinados elementos;  Ativação dos átomos com deslocamento de

elétrons para orbitais mais energéticos;  Quando os elétrons retornam para orbitais

menos energéticos, o excesso de energia pode ser liberado na forma de radiação UV.

Características da Radiação UV Geração de luz UV

Átomo

Processo de Ativação dos Átomos

Retorno ao Estado Fundamental

Atuação da radiação UV nos microrganismos  Comprimentos de onda específicos podem atuar

no material genético do microrganismos causando danos no DNA ou RNA; 

DNA – Ácido desoxirribonucléico;



RNA – Ácido ribonucléico.

 A extensão dos danos vai depender da

exposição à radiação UV;  Em geral a inativação ocorre pois os

microrganismos perdem a capacidade de se multiplicar.

Atuação da radiação UV nos microrganismos  Os microrganismos que não podem se

reproduzir são incapazes de infectar alguém;  Somente a radiação que é absorvida pelo DNA

ou RNA é capaz de causar danos;  Estudos mostram que o ácido nucléico é capaz

de absorver radiação UV na faixa de 200 a 300 nm;  A radiação absorvida pode resultar em vários

danos ao DNA, porém processo de formação de dímeros é o mais comum.

Atuação da radiação UV nos microrganismos Dano no DNA pela formação de dímeros

Mecanismo de reparação de danos dos microrganismos  Os microrganismos possuem mecanismos

que possibilitam a recuperação de danos ao DNA;  A recuperação do dano pode ser feita

mediante foto-reativação ou na ausência de luz;  A foto-reativação e feita por enzimas

expostas a luz com comprimento de onda variando entre 310 nm e 490nm.

Mecanismo de reparação de danos dos microrganismos  Alguns estudos sobre o mecanismo de reativação

dos microrganismos mostram que: 

Para Giárdia, após exposição à doses típicas do processo de desinfecção, não ocorre reparação;



Criptosporídeos também não recuperam a capacidade infectiva após a inativação por radiação UV;



O RNA dos vírus não dispõem das enzimas necessárias para possibilitar a sua reparação e dependem do hospedeiro para este processo;



As bactérias podem ser reativadas após a exposição à radiação ultravioleta.

Mecanismo de reparação de danos dos microrganismos Fotorreativação enzimática: é ativada quando dímeros de bases pirimídicas (Timina, Citosina e Uracila) são formados no material genético por meio da exposição a raios UV. Nesse caso, a enzima fotoliase se liga ao dímero e, utilizando a energia proveniente da luz, catalisa a reação de dissociação do dímero.

Desinfecção com radiação UV Representação do Processo

V Alimentação na Rede de Energia Elétrica

Lâmpadas Ultravioleta

Desinfecção com radiação UV  O grau de destruição ou inativação dos

microrganismos depende da dose de radiação;  A dose depende da intensidade da radiação UV e

do tempo de exposição;  D=I.t

 Onde: 

D = dose de radiação UV (mW.s/cm2 ou mJ/cm2);



I = Intensidade da radiação (mW/cm2)



t = tempo de exposição (s),

Transmissão de radiação UV  A água pode absorver a radiação UV;  Em geral a absorbância de radiação UV varia com o

comprimento de onda;  Quanto maior o comprimento de onda menor é a

absorção;  A absorbância em 254 nm (A254) é uma medida da

quantidade de radiação absorvida pela água;  Assim a quantidade efetiva de radiação UV

disponível é menor que a intensidade fornecida pela lâmpada.

Transmissão de radiação UV  Uma forma de quantificar a intensidade de

radiação UV transmitida é pela utilização da Lei de Beer-Lambert:

A254   log UVT UVT (%)  10

 A254

 A254 = Absorbância de radiação UV na amostra de

água para o caminho ótico de 1 cm.  UVT(%) = Transmissão de radiação UV para um caminho ótico específico (1 cm);

Transmissão de radiação UV Relação entre transmissão de radiação UV e absorbância em 254 nm

100,00

UVT(%)

80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0,00

0,20

0,40

0,60 A254

0,80

1,00

Transmissão de radiação UV

Prof. Mierzwa

Transmissão de radiação UV

Requisitos de qualidade da água para desinfecção com radiação UV

Fonte: Edstrom Industres. Ultraviolet Disinfection (http://www.edstrom.com)

Equipamentos de desinfecção por radiação UV  Basicamente existem duas configurações

para os sistemas de desinfecção por UV: 

Sistema aberto em canal;



Sistema fechado.

 Os sistemas fechados são os preferidos para

tratamento de água de abastecimento.

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Sistema de desinfecção por radiação UV em canal aberto

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Representação esquemática do sistema de desinfecção em canal aberto

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Desvantagens do sistema de desinfecção em canal aberto  Perigo de exposição dos trabalhadores à radiação

ultravioleta;  Crescimento de algas na superfície dos tubos de

quartzo;  Dificuldade para limpeza das lâmpadas;  Potencial de ocorrência de curto circuito no escoamento,

resultando em uma dose inferior à mínima necessária.

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Equipamento de desinfecção por radiação UV com escoamento forçado

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Detalhe do equipamento de desinfecção por radiação UV com escoamento forçado

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Vantagens dos sistemas de desinfecção com escoamento forçado

 Menor área para a instalação;

 Redução do potencial de deposição de partículas;  Exposição reduzida dos trabalhadores aos raios UV;  Sistema modular;

 Podem ser adquiridos sistemas com limpeza

automática das lâmpadas.

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Lâmpadas UV utilizadas em tratamento de água

LP – Low pressure; LPHO – Low pressure high output; MP – Medium pressure Fonte: EPA 815-R-05-013, 2005 (www.epa.gov/safewater)

Equipamentos de desinfecção por radiação UV Desgaste das Lâmpadas  Com o uso, há uma tendência da intensidade da

lâmpada diminuir;  Isto resulta na redução da intensidade de radiação UV;

 Este processo é conhecido como desgaste;  O desgaste das lâmpadas de UV com o tempo é

influenciado: 

Pelos ciclos de acionamento e desligamento;



Pela potência aplicada por unidade de comprimento da lâmpada.

Equipamentos de desinfecção por radiação UV

% da Intensidade Inicial

Variação da intensidade de radiação de lâmpadas UV com o tempo 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 0

2000

4000

6000

Tempo de Operação (h)

8000

10000

Planejamento, projeto e implantação de sistemas de desinfecção por UV Definição das metas para desinfecção

Identificação da área potencial para instalação da unidade

Definição dos critérios de projeto para a unidade: Vazão, fator de depósito, organismo alvo, nível de inativação, etc.

Identificação do processo de validação

Avaliação dos equipamentos disponíveis, incluindo estratégias de controle

Avaliação de alternativas para instalação

Procura pelo equipamento

Desenvolvimento do projeto detalhado

Construção da unidade de desinfecção

Partida e operação do sistema

Considerações finais  Por ser um processo físico não há

necessidade de manipulação e armazenagem de produtos químicos;  O processo de desinfecção por radiação

ultravioleta não tem ação residual;  Necessita de um baixo tempo de contato

para promover a inativação (10 s a 20 s);

Tratamento avançado de águas de abastecimento

Abrandamento Remoção da dureza

Dureza da água  O termo dureza foi originado em razão da

dificuldade no processo de lavagem de roupas, com águas contendo elevada concentração de certos íons minerais;  Isto era resultado da capacidade deste íons

reagirem com sabões, evitando a formação de espuma;  Na reação eram formados sabões insolúveis,

que precipitavam.

Dureza da água  Além de reagir com sabões,

a dureza da água pode resultar na formação de incrustações em tubulações e dispositivos de troca térmica.

Dureza da água  A dureza é resultado da presença de íons bivalentes,

destacando-se o cálcio e o magnésio;  Outros íons também podem atribuir dureza a água: 

Ferro;



Manganês;



Estrôncio;



Bário;



Zinco;



Alumínio

Medida da dureza  Em tratamento de água a dureza é expressa em

concentração equivalente ao carbonato de cálcio (mg/L);  Ela pode ser designada de várias maneiras: 

Dureza total: soma da concentração de todos os íons responsáveis pela dureza;



Dureza devida a carbonatos: parcela relacionada a presença de sais na forma de carbonatos (HCO3-, CaCO3);



Dureza devida a não carbonatos: parcela devida a sais diferentes:  Sulfato de cálcio, cloreto de cálcio, sulfato de manganês e cloreto de manganês.

Classificação das águas em função da dureza  Com relação a concentração de dureza, a água pode

ser classificada em quatro categorias:

Classificação

Branda Dureza moderada Dura Muito dura

Dureza (mg CaCO3/L) < 75 76 - 150 151 - 300 > 300

Fatores associados à dureza  Para o controle da corrosão e incrustações em redes

de água, o controle da dureza devido a carbonatos é muito importante;  Em função do equilíbrio entre carbonatos a água

pode ser corrosiva ou incrustante: 

Se a água tiver tendência para solubilizar carbonato ela é considerada corrosiva;



No caso de haver tendência para precipitação de carbonato a água e considerada incrustante.

 Isso pode ser verificado pelo Índice de Saturação de

Langelier;

Fatores associados à dureza Índice de Langelier  O índice de Langelier, ou Índice de

Saturação mede a tendência de corrosividade ou incrustação de uma água:  IS = pH – pHs 

IS = 0 (sem tendência para corrosão ou deposição);



IS < 0 (água com características corrosivas);



IS > 0 (água com característica incrustante).

Fatores associados à dureza

Fração Molar

Equilíbrio de Carbonatos 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0

2

4

6

8

10

pH Ácido Carbônico

Bicarbonato

Carbonato

12

14

Dureza em águas de abastecimento  Para água de abastecimento público é

recomendado que a dureza da água esteja entre 80 mg/L a 100 mg/L como CaCO3;  Águas com dureza superior ou para o caso

de aplicações industriais, a dureza deve ser reduzida.

Benefícios da redução da dureza  Redução da tendência de incrustação;  Redução do consumo de sabões e

detergentes;  Remoção de metais pesados: 



Elevação do pH; Formação de complexos insolúveis.

 Remoção de sílica e fluoretos;  Remoção de ferro e manganês;  Clarificação da água quando da precipitação

dos íons responsáveis pela dureza.

Abrandamento  O abrandamento pode ser feito de três formas:



Precipitação química  processo geralmente utilizado para águas com elevada concentração de dureza;



Troca catiônica  mais indicado para o caso onde a concentração da dureza seja baixa;



Processo de nanofiltração  utilização de membranas poliméricas.

Abrandamento por precipitação química  É utilizado o processo a base de cal (CaO) e

carbonato de sódio;  A cal é utilizada para elevar o pH da água,

fornecendo a alcalinidade necessária;  O carbonato de sódio pode fornecer a

alcalinidade para reação e também os íons carbonato necessários.

Vantagens e desvantagens dos processos de abrandamento  Precipitação química:  Vantagens:  

Pode ser aplicado para águas com dureza elevada; Possibilita remover da água outros contaminantes:  Alguns radionuclídeos;  Remoção de metais pesados e arsênio;  Clarificação da água;





Tecnologia bem estabelecida.

Desvantagens: 

 

Utilização de produtos químicos; Produção de lodo; Necessidade de ajustes finais.

Vantagens e desvantagens dos processos de abrandamento  Troca catiônica:  Vantagens: 

 



Grande eficiência para remoção dos íons responsáveis pela dureza; As resinas podem ser regeneradas; Não há formação de lodo no processo.

Desvantagens:  

 

Requer um pré-tratamento da água; Ocorre saturação da resina, exigindo a sua regeneração; Elevação da concentração de SDT na água; Requer o tratamento do efluente da regeneração.

Vantagens e desvantagens dos processos de abrandamento  Nanofiltração:  Vantagens: 

 



Remove com eficiência íons responsáveis pela dureza; Não requer a utilização de produtos químicos; Ocorre a remoção de outros contaminantes, orgânicos e inorgânicos.

Desvantagens: 

 

Tem uma menor produção de água em relação aos demais processos; Requer um nível elevado de pré-tratamento; Água com elevada dureza pode resultar em perda da eficiência do sistema.

Consumo de produtos químicos para o abrandamento  A obtenção dos tipos de dureza é feita por

meio de uma escala em meq, com linhas acima e abaixo desta escala;  Nas linhas serão indicadas as concentrações de cátions (acima) e ânions (abaixo). cátions meq/L ânions

Consumo de produtos químicos para o abrandamento  Os cátions e ânions devem ser apresentados

nas seguintes ordens: 

Cátions: 



Ca2+; Mg2+, Na+; K+ (caso necessário);

Ânions: 

HCO3-; SO42-; Cl-; NO3- (caso necessário).

 Para efeito de cálculo admite-se que a

concentração de íons carbonato seja zero.

Processos de Abrandamento  O abrandamento por precipitação química pode ser

feito por: 

Processo sem excesso de cal ou carbonato: 



Processo com excesso de cal ou carbonato: 



Específico para remoção de dureza devida ao cálcio;

Quando é feita a remoção de dureza devida a cálcio e magnésio;

Estes processos podem ser realizados em uma ou duas etapas.

Processos de Abrandamento Processo de abrandamento em um único estágio sem ou com excesso de cal ou carbonato Cal

Na2CO3

CO2

Coagulante

Auxiliar de filtração

Pré-tratamento Lodo

Abrandamento

Recarbonatação Água Abrandada Filtração

Processos de Abrandamento Processo de abrandamento em dois estágios com excesso de cal ou carbonato Cal Coagulante

Coagulante Na2CO3

CO2

Auxiliar de filtração

Pré-tratamento Lodo

1° Estágio

2° Estágio Água Abrandada Filtração

Dimensionamento dos componentes do sistema de abrandamento  Os processos de coagulação e sedimentação utilizam

equipamentos similares aos utilizados no processo de clarificação convencional.  Mistura rápida: 



Geralmente feita em dispositivo hidráulico.

Floculação: 

Utilização de misturadores horizontais ou verticais (tipo turbina);



Tempo de detenção de 30 a 45 minutos;



Gradientes de floculação variados, podendo-se ter até três estágios;



O projeto deve facilitar a limpeza periódica.

Dimensionamento dos componentes do sistema de abrandamento  Sedimentação: 

Taxa de aplicação: 



1 a 2,4 m/h.

Tempo de detenção hidráulico: 

2 a 4 horas.

 Filtração: 

Utiliza-se as taxas empregadas na filtração em sistemas convencionas.

 No processo de abrandamento, a recirculação de

uma parcela do lodo para o início do processo acelera as reações de precipitação.

Tratamento avançado de águas de abastecimento

Sistemas de troca iônica no tratamento de água

Conceitos básicos  O processo de troca iônica possibilita

remover da água íons dissolvidos indesejáveis;  Os íons presentes na água são substituídos

por uma quantidade equivalente de outras espécies iônicas;  No processo os íons da água são retidos em

uma fase sólida imiscível denominada por resina.

Representação do processo de troca iônica Água de Alimentação

H2O Na+ H2O Ca2+ H2O Cl Na+ CO32H2O Cl2+ OH- Ca H+ Mg2+ K+ H+ SO42H+ OHHCO3- OH-

Leito de Resinas

H+ OHOH-

OH-

OH-

H+

H+

OH-

H+

Resina Catiônica

OH-

Resina Aniônica

H2O H2O H2O

H2O

H2O

Saída de Água

Conceitos básicos  Por se tratar de uma fase sólida insolúvel, as

resinas apresentam capacidade limitada;  Em cada conta de resina existe um número

limitado de sítios ativos;  Quando todos este sítios ativos são

ocupados diz-se que a resina está saturada;  Como este processo envolve uma reação de

equilíbrio químico, as resinas podem ter a sua capacidade recuperada.

Classificação das resinas  Em função do tipo de íon envolvido no

processo, as resinas podem ser: 



Resinas Catiônicas: 

Apresentam capacidade para retenção de cátions;



Os sítios ativos fixos apresentam carga negativa.

Resinas Aniônicas: 

Têm capacidade para retenção de ânions;



Os sítios ativos fixos apresentam carga positiva.

Classificação das resinas  Os dois principais grupos de resina de troca

iônica são subdivididos: 



Resinas catiônicas: 

Fortemente ácida (CFA);



Fracamente ácida (CfA).

Resinas aniônicas: 

Fortemente básica (AFB);



Fracamente básica (AfB).

Resinas CFA e CfA  O que distingue este grupos de resina é o grupo

funcional ativo: 

Nas resinas CFA o grupo funcional ativo é o ácido sulfônico (R-SO3-H+);



Nas resinas CfA o grupo funcional ativo é um ácido carboxílico (R-COO-H+).

 Resinas CFA são adequadas para abrandamento de

água e também desmineralização, operando em uma ampla faixa de pH;  Resinas CfA não são adequadas para abrandamento

e atuam em faixa de pH de neutro para alcalino.

Resinas AFB  As resinas AFB são divididas em dois subgrupos: 

Tipo I e tipo II, cuja diferença é a basisidade que as mesmas apresentam;



Resinas do Tipo I têm um caráter básico mais forte, o que resulta em uma menor fuga de íons, principalmente sílica;



As resinas do Tipo II também possuem caráter básico forte, porém não possibilitam a remoção de sílica;



Como vantagem as resinas do Tipo II irão requer menor quantidade de regenerante;



O grupo funcional ativo das resinas AFB são as aminas quaternárias (R-N(CH3)3+).

Resinas AfB  São utilizadas em aplicações onde o objetivo é

remover ânions de ácido forte (cloreto, sulfato e nitrato);  Não se aplicam para remoção de ânions fracamente

ionizáveis (sílica e bicarbonato);  São empregadas em faixas de pH ácido;  Como vantagem podem ser regeneradas com a

quantidade estequiométrica de regenerante.

Seletividade das Resinas Resina Catiônica Fortemente Ácida¶

Cátion

ai/Na+

Resina Aniônica Fortemente Básica§

Ânion

ai/Cl-

Ra2+

13,0

CrO42-

100,00

Ba2+

5,8

SeO42-

17,00

Pb2+

5,00

SO42-

9,10

Sr2+

4,80

HSO4-

4,10

Cu2+

2,60

NO3-

3,20

Ca2+

1,90

Br-

2,30

Zn2+

1,80

HAsO42-

1,50

Fe2+

1,70

SeO32-

1,30

Mg2+

1,67

HSO33-

1,20

K+

1,67

NO2-

1,10

Mn2+

1,60

Cl-

1,00

NH4+

1,30

HCO3-

0,27

Na+

1,00

CH3COO-

0,14

H+

0,67

F-

0,07

Capacidade de troca das resinas  A capacidade de troca das resinas está relacionada à

quantidade de sítios ativos presentes;  Esta quantidade de sítios ativos depende também do

nível de regeneração das resinas;  Este nível de regeneração está associado à

concentração da solução regenerante;  Quanto mais concentrada for a solução de

regeneração maior será a capacidade de troca das resinas.

Abrandamento por resinas catiônicas  Quando necessário, o abrandamento de água pode ser feito

com resinas catiônicas;  Nesta aplicação as resinas estão condicionadas na forma

sódica;  As reações envolvidas são: 

2 R-Na + Ca2+  R2-Ca + 2 Na+



2 R-Na + Mg2+  R2-Mg + 2 Na+

 No processo, para cada átomo de cálcio ou magnésio retidos

na resina dois átomos de sódio são liberados para a água: 

1 mg de Ca2+ libera para a água 1,15 mg de Na+;



1 mg de Mg2+ libera para a água 1,89 mg de Na+.

Abrandamento por resinas catiônicas  A eficiência de redução da dureza depende

da concentração de SDT na água e do nível de regeneração de resina;  O nível de regeneração da resina é então

determinado pela dureza da água a ser obtida e da concentração de SDT;  Com estes dados verifica-se nos catálogos

das resinas qual deve ser o nível de regeneração.

Métodos e regeneração

Salmouragem – cloreto de sódio (nos processos de abrandamento) Limpeza ácida – com ácido muriático ou sulfúrico ou peracético (nos processos de desmineralização)

Determinação da capacidade de troca da resina  Com o nível de regeneração necessário, deve-se determinar: 

A capacidade de troca da resina para o nível de regeneração estabelecido;



O fator de correção para capacidade de troca em função: 

Dos SDT;



Da temperatura da água de alimentação;



Da % d eNa em relação a dureza total na alimentação;



Da % de dureza em relação aos SDT na água produzida.

 Este dados são obtido mediante consulta aos catálogos de

fornecedores, a partir dos parâmetros de projeto.

Características de projeto de sistemas  Fluxo de regenerante no mesmo sentido que a água

no abrandamento:   

Escoamento linear  12 m/h ou 16 Volumes do Leito/h; Profundidade do leito  75 cm Regeneração  Solução de NaCl a 10%, em 25 minutos.  O volume de solução e a taxa de fluxo são determinadas com base no nível de regeneração adotado.

 Para sistemas com regeneração em contra-fluxo a

única alteração diz respeito à menor passagem de dureza;  Neste caso não há influência do nível de regeneração sobre a passagem de dureza.

Desmineralização  O processo de desmineralização ou

deionização consiste na remoção de todas as espécies iônicas da água;  Para isto devem ser utilizadas resinas

catiônicas e aniônicas;  Em função da qualidade da água que se

deseja obter podem ser utilizadas configurações variadas para o sistema;

Desmineralização  Podem ser utilizados leitos individuais, leitos

mistos ou a combinação destes;  Um aspecto importante na deionização é a

elevação da concentração de CO2 na água após a passagem pelo leito catiônico;  Isto pode exigir a utilização de um

equipamento adicional, descarbonatador.

Dimensionamento de sistemas de desmineralização  É necessário obter a composição iônica da água a

ser tratada; 



Cátions:  Cálcio; magnésio; sódio; potássio; amônio; etc... Ânions:  Cloreto; sulfato; bicarbonato; nitrato; fluoreto; etc...

 É importante que seja obtido o equilíbrio de cargas

entre cátions e ânions, podendo-se fazer ajustes com sódio ou cloreto;  A concentração de CO2 pode ser estimada com base

no valor do pH.

Dimensionamento de sistemas de desmineralização  A partir dos requisitos de água que se deseja obter é

selecionado: 

A passagem máxima de contaminantes;



O nível de regeneração das resinas;



Os fatores de ajuste de capacidade.

 Com a capacidade de troca das resinas estabelecida

e volume de água a ser produzido, determina-se a quantidade de resinas.  O volume de água a ser produzido leva em

consideração a freqüência desejada para a regeneração.

Muito Obrigada !!!