Dessalinizadores  - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
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Maraca1 de Março de 2013

Dessalinizadores - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)

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Apostilas sobre o estudo dos dessalinizadore, soluções salinas, concentração, osmose, osmose reversa, membranas sintéticas.
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O PROCESSO DE DESSALINIZAÇÃO

Dessalinizadores funcionam segundo o princípio da osmose reversa. Este fenômeno, conhecido dos cientistas desde o fim do século passado, passou a ser aplicado em processos industriais na década de 60. Desde a década de 80 o emprego de membranas semipermeáveis sintéticas em aplicações industriais passou a se difundir, ampliando o campo de aplicação deste processo. Isto resulta em contínuas reduções de custo, não só pela maior escala de produção permitida como também pelo crescente conhecimento tecnológico adquirido. Nos anos recentes, os avanços científicos no campo de indústria de microchips e da biotecnologia provocaram uma demanda por água de elevada pureza. Por outro lado, a consciência de preservação do meio ambiente da sociedade implica também em tratamentos de rejeitos industriais mais sofisticados e de maior eficiência. Nestes campos a osmose reversa tem se desenvolvido bastante. A escassez de água potável em muitas regiões do planeta também determina uma demanda por processos de dessalinização seguros e econômicos. Assim, o processo de dessalinização por osmose reversa tem se difundido, seus custos vem decrescendo e sendo colocado até ao alcance do indivíduo, viabilizando muitos projetos antes impensáveis.

Procuraremos explicar aqui os fundamentos do processo de dessalinização, para atender um amplo público sem conhecimento específico no assunto. Dentro das ciências naturais, a osmose reversa é melhor estudada e compreendida nos cursos de engenharia química e química industrial.

Soluções Salinas

Chama-se de solução salina a dissolução de um sal (soluto) em um líquido (solvente), sendo este líquido normalmente a água. Se dissolvermos uma colher de sal de cozinha (cloreto de sódio) em um copo d'água pura, teremos uma solução salina de cloreto de sódio. Se pusermos mais colheres de sal no mesmo copo, a solução ficará mais "salgada", isto é, a concentração do sal ficará maior.

Os diferentes sais existentes na natureza apresentam diferentes capacidades de se dissolver na água. Existem os que se dissolvem muito pouco ou nada (insolúveis) até os que se dissolvem em grandes quantidades e com facilidade (cloreto de potássio).

Existem ainda substâncias que se dissolvem em água com facilidade, como a sacarose (açúcar), mas resultam em soluções um pouco diferentes da soluções salinas, pois não são soluções eletrolíticas, isto é, não conduzem a corrente elétrica.

As águas salgadas encontradas na natureza tem inúmeros sais nela dissolvidos. A água doce , potável, apresenta pequena quantidade de sal dissolvida, o que possibilita o consumo. A água dita salobra é a proveniente de poços com uma salinidade bem menor do que a água do mar, mas ainda acima do limite de potabilidade e de uso doméstico. É a famosa água de poço que não faz espuma quando se lava alguma coisa com ela.

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Concentração

Os cientistas usam o termo "concentração" para medir e comparar a quantidade de sal de uma determinada solução salina. A solução pode ser pura ou não, ou seja, apresentar apenas um ou várias tipos de sais dissolvidos.

Normalmente se emprega no estudo da dessalinização a unidade ppm, que significa "parte por milhão", ou seja, quantidade de partes do soluto (sal) dissolvidas em um milhão de partes do solvente (água).

No anexo encontra-se uma tabela de salinidade dos diferentes mares e a correspondência entre escalas de concentração.

Membrana Semipermeável

Membranas semipermeáveis são membranas existentes na natureza que têm a capacidade de deixar passar somente um líquido (a água), ou solvente, mas não deixam passar sais nela dissolvidos. Na verdade, o que se verifica é uma propriedade seletiva, isto é, o solvente água passa de um lado para o outro da membrana com muito mais facilidade do que os solutos (sais) existentes.

As paredes das células dos seres vivos são membranas semipermáveis naturais, regulando a passagem de sais e nutrientes para dentro da célula ou para fora dela.

Os cientistas descobriram que existem membranas sintéticas que exibem a mesma propriedade. Talvez a mais comum delas seja o acetato de celulose, aquele papel transparente que costuma envolver os maços de cigarro. Com uma folha de acetato de celulose pode-se efetuar uma experiência de osmose, fenômeno descrito a seguir.

Osmose

Osmose é uma palavra adicionada aos nossos dicionários desde o final do século passado. A palavra vem do grego (osmós) e significa "impulso". Popularmente, os estudantes caracterizam a tentativa de "aprender por osmose" como a prática de andar com um livro debaixo do braço. A brincadeira conceitua bem o fenômeno: o conhecimento (a essência) seria absorvido, ficando as páginas do livro.

A osmose natural ocorre quando duas soluções salinas de concentrações diferentes encontram- se separadas por uma membrana semipermeável. Neste caso, a água (solvente) da solução menos concentrada tenderá a passar para o lado da solução de maior salinidade. Com isto, esta solução mais concentrada, ao receber mais solvente, se dilui, num processo impulsionado por uma grandeza chamada "pressão osmótica", até que as duas soluções atinjam concentrações iguais.

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Para melhor entender o fenômeno recorre-se ao pequeno aparato exibido abaixo: um vaso dividido ao meio por uma membrana semipermeável.

A água do lado direito do vaso tende a passar para o lado esquerdo, aumentando o nível da solução; a diferença de altura h corresponde à pressão osmótica.

Osmose Reversa

A osmose reversa ocorre quando aplica-se uma pressão no lado da solução mais salina ou concentrada, revertendo-se a tendência natural. Neste caso, a água da solução salina passa para o lado da água pura, ficando retidos os ions dos sais nela dissolvidos.

A pressão a ser aplicada equivale a uma pressão maior do que a pressão osmótica característica da solução.

Membranas Sintéticas

As membranas osmóticas empregadas em dessalinizadores são membranas sintéticas que imitam as membranas naturais. Existem poucos fabricantes e fornecedores destas membranas, pois trata-se de uma tecnologia bastante avançada. Estas membranas normalmente são fornecidas para os vários fabricantes de dessalinizadores já na sua forma de utilização final, acondicionadas em cilindros de diversas capacidades. Um fabricante, pode, inclusive, utilizar membranas de diferentes fornecedores.

Dessalinizadores

São equipamentos destinados a produzir água potável a partir de água do mar ou salobra, empregando o processo de osmose reversa e membranas osmóticas sintéticas. As condições de trabalho de um dessalinizador são bastante severas, pois aliam um elemento altamente corrosivo (ion cloreto) a altas pressões (400 a 1200 psi).

São equipamentos de custo relativamente elevado, mas, comparando-se com os custos normais de água encanada, pagam o investimento em 4-6 anos, como demonstrado nas páginas seguintes.

O que diferencia, então, os vários dessalinizadores disponíveis no mercado? R: A qualidade dos materiais neles empregados, a tecnologia de produção, o grau de automação incorporado, a experiência do fabricante e a disponibilidade de assistência e serviços técnicos.

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