Economia

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Quim. Nova, Vol. 27, No. 5, 715-719, 2004 COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO DE SUSPENSÕES RICAS EM ÓXIDOS DE FERRO POR SULFATO DE ALUMÍNIO Claudia Dumans Guedes*, Jomara G. Pereira, Jorge C. de Lena e José Fernando de Paiva Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, 35400-000 Ouro Preto - MG Rosa Malena F. Lima Departamento de Engenharia de Minas,Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, 35400-000 Ouro Preto - MG Recebido em 8/9/03; aceito em 11/3/04; publicado na web em 19/7/04

COAGULATION/FLOCCULATION OF SUSPENSIONS OF IRON OXIDE PARTICLES BY ALUMINUM SULPHATE. The destabilization mechanism of suspensions of positively charged iron oxide particles by aluminum sulphate was investigated, aiming to evaluate the efficiency of thelatter as a coagulant for natural surface waters from iron ore mining plants. Synthetic waters that simulate natural suspensions were used. The best coagulant dosage was found to be 100 mg/L at pH 4. The specific adsorption of hydrolysis products of aluminum salts on iron oxide particles and heterocoagulation processes involving differently charged substrates are proposed to explain the turbidityreduction of the suspensions. Keywords: iron oxide particles; destabilization of suspensions; aluminum sulphate.

INTRODUÇÃO As águas superficiais naturais contêm sólidos inorgânicos suspensos ou coloidais, material orgânico em solução, microorganismos e outras impurezas que, em virtude da mútua repulsão das cargas elétricas em sua superfície, se mantêm em suspensão estável por longos períodos detempo1. No caso de suspensões naturais ricas em óxidos de ferro têm-se cargas que resultam da ionização, na presença de água ou umidade atmosférica, de grupos hidroxila que formam uma monocamada em sua superfície. De um ponto de vista estrutural, a tendência a satisfazer a coordenação dos íons da superfície é responsável pela quimissorção da água que resulta na sua dissociação ou combinaçãoposterior. Os grupos hidroxila superficiais apresentam estereoquímicas diferentes e não se comportam da mesma forma que aqueles da matriz mineral2. O óxido-hidróxido de ferro, a goetita (α-FeOOH), é o mineral de ferro mais abundante e constitui a forma termodinamicamente mais estável entre os óxidos de ferro. Este mineral apresenta uma estrutura cristalina definida, é encontrado de forma disseminada nanatureza, independente do clima, e pode ser facilmente sintetizada em laboratório. Na superfície deste mineral observa-se a presença de três tipos de hidroxila – A, B e C. A hidroxila do tipo A, tem origem em um íon oxigênio coordenado a apenas um íon Fe3+ da matriz mineral que foi protonado em virtude de sua exposição à superfície. Em condições ácidas estes grupos adsorvem prótons, formandoFeO(OH).H+ ou espécies ≡FeOH2+ superficiais que podem participar de reações de complexação com troca de ligantes, dando origem a complexos de esfera interna. Em meio fortemente básico um próton pode ser perdido destes grupos, resultando em sítios ≡FeO- superficiais. As hidroxilas dos tipos B e C, menos reativas, têm a mesma origem e encontramse coordenadas, respectivamente, a dois e três íons Fe3+imediatamente abaixo da superfície3. Em goetitas de grande área superficial (maior que 100 m2/g) existem aproximadamente 410 µmol g-1 de

*e-mail: claudiaguedes@email.com

hidroxilas dos tipos A,B e C, e 220 µmol g-1 de sítios ácidos de Lewis. A carga superficial (σo) de um óxido metálico resulta, portanto, de equilíbrios ácido-base e depende do pH e da força iônica do meio4. Uma característica dasuperfície de um óxido é o seu ponto de carga nula (PCZ). Este ponto é caracterizado pelo valor de pH do meio para o qual a carga superficial se anula; para um valor de pH menor que o PCZ a carga é positiva, e para um valor de pH maior que o PCZ, é negativa. Freqüentemente o termo IEP (ponto isoelétrico) também é empregado na literatura para designar condições de carga nula sobre partículas...
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