Floculação – Poliacrilamidas aceleram remoção de sólidos suspensos dos efluentes tratados

A estabilidade de látices inversos, preparados por processos de emulsão água-em-óleo (w/o), é mais pobre do que a de látices convencionais (o/w), porque a constante dielétrica baixa de compostos orgânicos desfavorece a dissociação dos íons, reduzindo a espessura da camada difusa. Por esta razão, a estabilização eletrostática do sistema com uso de surfactantes iônicos é ineficiente. Entretanto, o equilíbrio do sistema pode ser alcançado pela estabilização estérica, através da criação de uma barreira física formada pelas caudas apolares dos surfactantes ancorados na interface a/o, impedindo a coalescência (Daltin, 2011). Além disso, a grande diferença de densidade entre as gotículas de polímero inchado e a fase orgânica contínua promove a floculação que é mais aguda no caso de dispersões concentradas. Consequentemente, a maioria dos látices inversos sedimenta em uma escala de tempo que varia de algumas horas a algumas semanas ou mesmo meses, podendo dificultar a redispersão (Armanet & Hunkeler, 2003) (Alb, Farinato, Calbick, & Reed, 2006).

Uma prática industrial comum é o uso de misturas de dois ou mais estabilizantes não iônicos em homo e copolimerizações em emulsões inversas à base de acrilamida, focando redução de custos e melhorando a estabilidade do látex final (Barajas & Hunkeler, 1997).

Caracterização da estabilidade coloidal – Métodos para caracterizar a estabilidade das dispersões concentradas são de fundamental e prática importância para o desenvolvimento de produtos. Na prática, a maioria das dispersões concentradas apresenta comportamento reológico complexo devido às interações entre as partículas e, portanto, várias respostas podem ser caracterizadas como viscosa, elástica e viscoelástica (Armanet & Hunkeler, 2003) (Welch, Rose, Malotky, & Eckersley, 2006) (Wever, Picchioni, & Broekhuis, 2013). A Tabela 3 traz alguns dos principais métodos para caracterização da estabilidade coloidal.

Tabela 3 – Principais métodos para caracterização da estabilidade coloidal.

Química e Derivados, Floculação: Poliacrilamidas aceleram remoção de sólidos suspensos dos efluentes tratados

Polimerização em cadeia – A polimerização em cadeia é iniciada por espécies reativas produzidas por compostos denominados iniciadores. A Figura 9 representa a decomposição térmica do iniciador radicalar azobisisobutironitrila (AIBN), comumente utilizado na síntese de poliacrilamidas em emulsão (Odian, 2004).

Figura 9 – Decomposição térmica do iniciador azobisisobutironitrila (AIBN), onde Kd representa a constante cinética da decomposição.

Figura10 – Etapa de iniciação da reação de polimerização.

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A espécie reativa, radical livre, ataca a ligação p da vinila do monômero acrilamida, formando o radical de iniciação de cadeia (RIC). Esta etapa corresponde à iniciação, onde Ki representa a constante de velocidade da reação de iniciação. A Figura 10 exibe a etapa de iniciação.

O processo é repetido pela adição de grandes quantidades de monômeros insaturados (acrilamida e cloreto de acriloiloxietiltrimetilamônio – ADAM QUAT), obtendo o crescimento de RIC. Esta etapa é denominada propagação, representada pela Figura 11 (Odian, 2004).

Figura 11– Etapa de propagação da reação de polimerização, onde Kp representa a constante de velocidade da reação de propagação.

Figura 12 – Etapa de terminação por combinação da reação de polimerização, onde Ktc representa a constante de velocidade da reação de terminação por combinação.

Figura 13 – Etapa de terminação por desproporcionamento da reação de polimerização, onde Ktd representa a constante de velocidade da reação de terminação por combinação.

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O crescimento do polímero é terminado pela destruição do centro reativo, através de uma reação apropriada. A etapa de terminação pode ocorrer pela reação bimolecular entre dois radicais por combinação (coupling) ou desproporcionamento. A Figura 12 representa a reação de terminação por combinação (Odian, 2004).

A reação de terminação por desproporcionamento ocorre quando um radical hidrogênio de um centro radicalar é transferido para outro centro radicalar, conforme Figura 13.

As reações de polimerização entre a acrilamida e ADAM QUAT geram copolímeros estatísticos (ou randômicos), devido às reatividades relativas entre os monômeros apresentarem valores próximos. Tal característica é o principal fator para o extensivo desenvolvimento, produção e comercialização do floculante sintético (Sasia, et al., 2006).

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