Floculação

A floculação e a coagulação são processos químicos e físicos em que partículas muito pequenas são agregadas, formando flóculos, para que possam decantar-se. Essa é uma das primeiras etapas do tratamento de água. Mas antes de falarmos como esse processo é feito, vejamos por que ele é necessário.

A água é um bem muito precioso para nós, pois permite a manutenção da vida e o desenvolvimento da sociedade. Ela é usada para matar a nossa sede, no preparo de alimentos, na limpeza e higiene, como lazer, na produção de bens de consumo e assim por diante. Portanto, precisamos de muita água mesmo! Para se ter uma ideia, apenas para tingir 1 kg de tecido, são necessários 25 000 L de água! Todavia, apenas 3% da água do planeta é própria para consumo. Para piorar ainda mais, desses 3%, somente 1% está disponível para nosso uso.

Assim, somente as águas provenientes de poços, que são limpas pela própria terra, não são suficientes para toda essa demanda. Por isso, é necessário que as águas dos rios e das represas sejam limpas e tratadas para o nosso consumo.

É nas estações de tratamento de água que se obtém a maior parte da água de consumo da sociedade

É justamente aí que entram a floculação e a coagulação, processos utilizados nas Estações de Tratamento de Água (ETAs) na primeira fase do tratamento. Essa fase é chamada de clarificação, pois a água das represas e rios tem um aspecto barrento.

Esse aspecto barrento é oriundo da presença de partículas coloidais, isto é, partículas sólidas de diâmetro entre 1 nm e 1000 nm. Partículas maiores do que essas, como as de areia e de outras sujeiras, depositam-se no fundo do tanque (sedimentação) e podem ser separadas facilmente da água por decantação. Mas isso não ocorre com as partículas de dimensões coloidais, ou seja, elas não se sedimentam por ação da gravidade com o passar do tempo, ficando dispersas por toda a extensão da água, o que dificulta a sua remoção (Para saber mais detalhes, leia o texto Coloides ou Dispersões Coloidais).

Para remover essas partículas que não afundam, a água captada é levada para uma unidade denominada floculador onde são adicionadas à água substâncias químicas chamadas de coagulantes.

No Brasil, o coagulante mais utilizado é o sulfato de alumínio (Al₂(SO₄)₃), que é obtido por meio da reação química entre o óxido de alumínio (Al₂O₃) e o ácido sulfúrico (H₂SO₄). O sulfato de alumínio é adicionado à água com o óxido de cálcio (CaO), mais conhecido como cal virgem. Quando essas duas substâncias misturam-se na água, ocorre uma transformação química que forma uma substância gelatinosa, o hidróxido de alumínio (Al(OH)₃).

Essa transformação química ocorre porque, em meio aquoso, o sulfato de alumínio gera os seguintes íons:

Al₂(SO₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

Os íons Al³⁺ passam a atuar de duas formas: (1) a minoria desses cátions neutraliza as cargas negativas das impurezas presentes na água, e (2) a maioria desses cátions interage com os íons hidroxila (OH^-) da água, formando o hidróxido de alumínio:

Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ +6 H⁺ + 3 SO₄^2-

O hidróxido de alumínio está carregado positivamente e, por essa razão, consegue neutralizar as impurezas coloidais carregadas negativamente que estão na água. O resultado é que as partículas de sujeira sofrem uma aglutinação e “grudam” no hidróxido de alumínio, formando flóculos, ou flocos, sólidos de tamanho maior. Esse é o processo da floculação.

Para distribuir bem o coagulante e assim ter um tratamento mais eficiente, a água é agitada fortemente por cerca de 30 segundos e depois é agitada lentamente.

Mas por que se acrescentou também a cal (óxido de Cálcio)? Isso é feito para o controle do pH do meio. Para entender, olhe para a última equação química acima que apresenta um excesso de H⁺. Isso constitui um problema porque torna o meio ácido (pH < 7), o que impede a formação do hidróxido de alumínio.

Assim, quando a cal é adicionada à água, ela forma o hidróxido de Cálcio (cal hidratada, cal extinta ou cal apagada):

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

O hidróxido de Cálcio (Ca(OH)₂) é uma base e, portanto, torna o meio alcalino ou básico, aumentando o pH do sistema.

Depois disso, essa água é levada para a próxima etapa do tratamento, que ocorre nos tanques de decantação. Lá os flóculos (formados de lama, argila e micro-organismos) sedimentam-se e são separados. Veja como isso é realizado através do texto Decantação.