Floculação: reação, tipos, aplicações, exemplos - Ciência - 2023

science
Floculação: reação, tipos, aplicações, exemplos - Ciência
Floculação: reação, tipos, aplicações, exemplos - Ciência

Contente

o floculação É um processo no qual a transformação de suspensões coloidais, estáveis ​​pela presença de cargas na superfície de suas partículas, ocorre em uma condição de instabilidade que leva à agregação e sedimentação das partículas suspensas.

Durante a floculação, devido à agregação, ocorre um aumento considerável no tamanho das partículas, tornando-se macroscópicas, visíveis ao olho humano. Também aumentam de peso, o que impede que fiquem em suspensão, causando sua sedimentação.

Acima está uma representação do que se entende por floculação. Os flocos tendem a ter forma escamosa e não necessariamente redondos. Este processo é provocado tanto por agentes externos, como a adição de um agente floculante, quanto pela desestabilização abrupta das partículas coloidais.


Em alguns casos, as partículas produzidas pela floculação flutuam para a superfície em vez de sedimentar. Isso se deve à baixa densidade de algumas dessas partículas.

A floculação tem aplicações na indústria, sendo seu uso citado nas indústrias de cerveja, fabricação de alimentos, produção de papel, etc. Além disso, a floculação é usada em outras atividades, como purificação e conservação de água.

Reação de floculação

Estado coloidal

O estado coloidal é formado por pequenas partículas suspensas que não formam aglomerados. As referidas partículas apresentam cargas elétricas em sua superfície, que desenvolvem repulsões eletrostáticas entre as partículas vizinhas. Por esta razão, eles não podem entrar no início.

Portanto, são essas cargas elétricas superficiais que sustentam a estabilidade do estado coloidal e de suas partículas, para que não haja sedimentação.


Coagulação

A coagulação ocorre através da adição de compostos químicos que neutralizam cargas nas partículas coloidais. O coagulante mais amplamente utilizado é o alúmen, Al2(SW4)3· 14H2O. Diz-se que os coagulantes desestabilizam uma partícula carregada eletricamente.

A introdução de cargas elétricas opostas permite que as partículas se liguem, formando flocos submicrônicos. Esses flocos caracterizam-se por sua estabilidade quando mantidos em suspensão. Ou seja, eles ainda não "quebram" o estado coloidal.

Floculação

A floculação exige que a mistura seja suave, ou seja, deve ser feita em baixas velocidades. Além disso, é necessária a presença de um floculante polimérico de alto peso molecular. Este floculante é organizado em torno de um conjunto de flocos submicrônicos, produzindo sua abordagem.

Os flocos se unem e aumentam suas interações governadas pelas forças de Van der Waals. Desta forma, perdem energia e o processo de floculação continua avançando para dar origem a flocos soltos.


E então os flocos soltos se adicionam e se fortalecem até que os macroflocos se formem, que são visíveis em suspensão. Uma vez que estes atinjam o tamanho e peso corretos, sua sedimentação finalmente ocorre.

Tipos de floculação

Existem dois tipos de floculação: floculação pericinética e floculação ortocinética.

Floculação pericinética

É o que ocorre graças ao movimento browniano. Esse tipo de floculação afeta apenas partículas com diâmetro menor que um mícron. Portanto, a floculação pericinética ocorre apenas no início do processo de floculação.

Floculação ortocinética

Isso ocorre após a floculação pericinética. É gerado pelo movimento de partículas em todas as direções e velocidades. Como há maior movimento, a probabilidade de que as partículas interajam entre si aumenta. Esses movimentos são induzidos por uma energia externa à massa da água ou do solvente.

Formulários

Embora a floculação seja um fenômeno que ocorre normalmente na natureza, o homem aprendeu a usar esse processo a seu favor. Algumas de suas aplicações industriais serão mencionadas a seguir.

Tratamento de água

Compostos químicos conhecidos como coagulantes são adicionados à água.Esses coagulantes se ligam a partículas e compostos químicos em suspensão, causando sua agregação e posterior sedimentação na forma de massas sólidas conhecidas como flocos.

O composto químico mais utilizado como coagulante é o sulfato de alumínio, embora o aluminato de sódio e o sulfato férrico também sejam utilizados para esse fim. Os flocos formados assentam, clarificando a água. No entanto, também requer filtragem e um tratamento químico para tornar a água potável.

Mineração de metais preciosos

Para obter metais preciosos é necessário separá-los de outros metais e compostos que os contaminam. Para isso, utiliza-se a precipitação seletiva de metais. Este processo geralmente é acompanhado pela floculação e sedimentação dos metais desejados, bem como dos contaminantes conforme o caso.

Produção de cerveja

Na fermentação da cerveja, células, como a levedura, estão envolvidas, formando flocos macroscópicos. A levedura presente nessas partículas pode sedimentar ou flutuar até o topo dos tanques de fermentação, onde pode ser coletada para ser reutilizada em um novo ciclo de fermentação.

A floculação da levedura depende da concentração de cálcio, exigindo uma concentração de 50-100 ppm. Essa floculação pode ser revertida com a adição de sulfato, fosfato ou o agente quelante EDTA.

Indústria de queijo

A floculação é um indicador da evolução da formação da coalhada nas fases iniciais da fabricação do queijo, sendo que a floculação indica o tempo de estabelecimento da coalhada. Nele, as micelas que o formam podem interagir entre si e flocular.

Qualidade da água

Existem solos colóides que, ao se filtrarem na água, produzem sua turvação e o fenômeno da eutrofização. Isso consiste em que os colóides são ricos em nutrientes que favorecem o crescimento e a proliferação de algumas espécies animais e vegetais, o que dificulta o desenvolvimento de outras espécies.

A transformação e floculação de coloides elimina seu acesso a rios e lagos. Portanto, melhora a qualidade da água.

Exemplos de floculação

Fazer manteiga

O leite integral é aquecido e, ao ser resfriado, lipídios se acumulam em sua superfície, formando um creme. Este creme é o produto de um processo de coagulação e floculação do leite. Posteriormente, o creme é recolhido e utilizado para fazer a manteiga.

Produção de neve e precipitação

A floculação está envolvida durante a formação e precipitação da neve na forma de cristais.

Processo de filtração

Nas lavouras de espécies biológicas utilizadas em determinadas indústrias, ocorre a geração de partículas que podem obstruir os filtros e o escoamento das lavouras. A floculação, ao aumentar o tamanho das partículas, deixa espaços entre elas por onde o líquido pode circular.

Floculação de asfalto

Supondo que os asfaltenos no petróleo bruto estejam em um estado coloidal, eles são capazes de flocular e sedimentar ou precipitar. Muitos estudos sustentam que, ao variar as condições naturais do óleo, se promove a floculação dos asfaltenos, que sedimentam como uma lama marrom-escura. Essa "lama" ou sólido representa inúmeros problemas para a indústria do petróleo.

Referências

  1. Day, R., & Underwood, A. (1965). Química Analítica Quantitativa. (quinta edição). PEARSON Prentice Hall.
  2. Wikipedia. (2020). Floculação. Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. Elsevier B.V. (2020). Floculação. ScienceDirect. Recuperado de: sciencedirect.com
  4. Metler Toledo. (s.f.). O que é floculação. Recuperado de: mt.com
  5. Ing. Yolanda Andía Cárdenas. (2000). Tratamento da água: Coagulação e Floculação. [PDF]. Recuperado de: sedapal.com.pe