Flotação

Flotação é uma técnica de separação empregada em misturas heterogêneas na qual uma corrente de ar é utilizada para separar partículas dispersas. A ideia da flotação, ao contrário da sedimentação, é levar os particulados indesejados para a superfície. Nesse caso, as partículas aderem à superfície de bolhas gasosas dispersas no meio e ascendem à superfície.

A flotação é muito empregada na separação de minerais, sendo essencial para essa atividade econômica. Contudo, a flotação também pode ser usada em tratamentos de água e esgoto, além de auxiliar na reciclagem de alguns polímeros, como o PET. A flotação pode ocorrer de diversas formas, contudo a mais comum é a flotação por espuma.

Leia também: Levigação — outro método de separação usado em misturas heterogêneas sólidas

Resumo sobre flotação

• Flotação é uma técnica de separação empregada para misturas heterogêneas.

• Nessa técnica as partículas indesejadas aderem à superfície de bolhas de ar, levando-as para a superfície.

• A adesão à bolha dependerá de alguns fatores, como a hidrofilicidade ou hidrofobicidade.

• A flotação pode ocorrer de diversas formas, embora a flotação por espuma seja a mais comum.

• A flotação é amplamente empregada no setor de mineração, embora possa ser utilizada também para tratamento de águas e esgotos, além de reciclagem de polímeros, como é o caso do PET.

• A adesão de partículas à superfície da bolha permite a formação de aglomerados de baixa densidade, os quais ascendem até a superfície do líquido.

• A flotação é o inverso da sedimentação, pois na flotação as partículas vão à superfície, enquanto na sedimentação as partículas se depositam no fundo.

O que é flotação?

A flotação é uma técnica de separação designada para misturas heterogêneas em que se utiliza uma corrente de ar para separar as partículas. Tais partículas, de caráter hidrofóbico ou hidrofílico, irão aderir às bolhas e assim serão carregadas para a superfície do líquido, com a formação de uma espuma que poderá ser então removida. O nome “flotação” é um anglicismo (vem do inglês flotation, do verbo to float), já sedimentado em nosso idioma por falta de um termo melhor.

Quais são os tipos de flotação?

A flotação tem avançado e se desenvolvido bastante, dado o interesse comercial, principalmente no campo da mineração. Assim sendo, diversos tipos de flotação vêm sendo desenvolvidos, adaptados às particularidades de cada planta industrial. Dentre os diversos tipos de flotação existentes, destacamos os seguintes:

• Ar dissolvido: o gás é expelido de uma solução supersaturada a partir de uma redução de pressão.

• Ar induzido (disperso): o gás e o líquido são mecanicamente misturados de modo a induzir a formação de bolhas no líquido.

• Por espuma: é o mais comum. O gás é diretamente injetado no fluido pela ação de um aspersor.

• Eletrolítica: as bolhas são formadas a partir da eletrólise da água.

• A vácuo: o ar é liberado a partir de uma solução saturada utilizando pressão negativa.

Veja também: Filtração a vácuo — técnica diferente e mais rápida de fazer uma filtração comum

Aplicações da flotação

Dentre as principais aplicações da flotação é possível destacar a sua utilização na separação de minerais. Por exemplo, na extração do cobre a partir da calcopirita (CuFeS₂), tal mineral é pulverizado, sendo posteriormente combinado com óleo, água e detergentes.

Os sulfetos, entretanto, apresentam afinidade pelo óleo, mas não pela água. Ao se borbulhar ar, os sulfetos recobertos de óleo são levados à superfície com consequente formação de espuma, a qual é separada. O resíduo não desejado, deficitário em cobre, deposita-se no fundo e é chamado de ganga.

Destaca-se ainda utilização da flotação em:

• tratamento de águas e esgoto;

• micro-oxigenção do vinho;

• fermentação;

• remoção e recuperação de corantes;

• separação e reciclagem de plásticos.

O plástico PET (politereftalato de etileno), por exemplo, apresentava uma dificuldade em ser separado do PVC (policloreto de vinila), por conta da semelhança entre ambos, o que dificultava sua reciclagem. Uma saída foi a utilização de um surfactante, capaz de modificar a superfície do PET, propiciando que este tivesse mais afinidade com a água que o PVC. Assim, o PET poderia ser carregado para superfície sem a presença do PVC, propiciando uma separação adequada.

Funcionamento da flotação

Como já dito, a flotação depende da utilização de bolhas de gás que capturam partículas baseando-se em propriedades hidrofílicas hidrofóbicas. Assim sendo, a eficiência da flotação dependerá da probabilidade de colisão, anexação e destacamento bolha-partícula.

A hidrofobicidade das partículas auxilia na sua expulsão do fluido (se for água), por ação da tensão superficial. Isso auxiliará na aderência da partícula hidrofóbica na superfície da bolha de ar. Quanto maior a adesão da partícula à bolha, melhor será a separação. Por isso, o ângulo de contato entre partícula e bolha deve ser alto, acima dos 90°, embora ângulos entre 50° e 75° apresentem resultados satisfatórios de separação.

Basicamente na flotação, temos os seguintes passos:

1. Introdução de bolhas de gás no fluido.

2. Colisões entre as bolhas de gás e a matéria em suspensão.

3. Anexação de pequenas bolhas à superfície da matéria em suspensão.

4. Colisões entre as bolhas com matéria em suspensão anexada, gerando um aglomerado (floco).

5. Aprisionamento de mais bolhas gasosas no aglomerado.

6. Ascensão dos flocos aglomerados, com um movimento de varredura.

A adesão de bolhas no material em suspensão auxilia na queda da densidade, aumentando a taxa de flutuação dos aglomerados.

Diferenças entre flotação e floculação

Apesar da semelhança entre os nomes, as técnicas são bem distintas. Em geral, a floculação é associada à coagulação e, por isso, alguns autores chamam essa técnica de “coagulação-floculação”.

As partículas presentes em meio aquoso apresentam carga negativa (aniônicos), o que impede a sua aproximação. O coagulante é então adicionado para desestabilizar o meio aquoso e assim propiciar a formação de cargas positivas, permitindo o contato e a aglutinação dessas partículas.

A partir desse momento é que se inicia a floculação, em que tais partículas poderão se encontrar com lenta agitação, formando flocos maiores, os quais poderão ser separados subsequentemente, inclusive por ação da flotação.

Diferenças entre flotação e decantação

A decantação é uma técnica de separação para misturas heterogêneas que se baseia na gravidade, podendo ser aplicada para fluidos com densidades diferentes ou para misturas líquidas que apresentem partículas de impurezas sólidas dispersas.

Por ação da gravidade e por influência da força peso, as partículas sólidas, mais densas, depositam-se (sedimentam-se) no fundo do líquido, assim propiciando a separação das fases. Já na flotação as partículas não vão ao fundo, mas sim são carregadas para a superfície.

Saiba mais: Decantação — método muito utilizado em estações de tratamento de água

Exercícios resolvidos sobre flotação

Questão 1. (Enem PPL/2021) Para demonstrar os processos físicos de separação de componentes em misturas complexas, um professor de Química apresentou para seus alunos uma mistura de limalha de ferro, areia, cloreto de sódio, bolinhas de isopor e grãos de feijão. Os componentes foram separados em etapas, na seguinte ordem:

Em qual etapa foi necessário adicionar água para dar sequência às separações?

1. 1

2. 2

3. 3

4. 4

5. 5

Resposta: Letra C.

A catação é uma separação manual das partículas, seja usando mãos ou pinças. Já a imantação exige apenas a utilização de ímãs. Nenhuma dessas técnicas necessita de água para ser realizada, diferentemente da flotação e filtração. Como a flotação ocorre antes da filtração pela tabela, a água deve ser adicionada a partir da etapa 3, que é a da flotação. Assim, as bolas isopor podem ser carregadas para a superfície.

Questão 2. (PUC-MG Medicina/2021-2) Existem muitos e diferentes métodos para separar misturas e obter substâncias. Um deles, por exemplo, é usado para separar o metal cobre de outros materiais indesejáveis. Nesse método, o material pulverizado é misturado com óleo e agitado num grande tanque que contém uma solução de água e sabão. Injeta-se ar comprimido através da mistura e as partículas leves dos compostos quase puros de cobre, recobertos por película de óleo, são carregadas para cima e flutuam na espuma. Outros materiais mais pesados sedimentam-se no fundo do tanque e a espuma com o minério é recolhida.

Esse método é denominado:

1. Decantação.

2. Extração por densidade.

3. Flotação.

4. Levigação

Resposta: Letra C.

O texto descreve uma flotação, quando diz que o material pulverizado, misturado com óleo, é carregado para cima e flutua na espuma, tudo isso com auxílio de ar injetado.

Créditos das imagens

^[1] e ^[2] Alexey_Rezvykh/ Shutterstock

Fontes

CHAVES, A. P.; FILHO, L. S. L.; BRAGA, P. F. A. Flotação. In: Tratamento de Minérios. 6. ed. Cap. 10. Brasília: CETEM, 2018.

MASSI, L.; DE SOUSA, S. R.; LALUCE, C.; JUNIOR, M. J. Fundamentos e Aplicação da Flotação como Técnica de Separação de Misturas. Química Nova na Escola. n. 28, mai. 2008.

PRAKASH, R.; MAJUMDER, S. K.; SINGH, A. Flotation technique: Its mechanisms and design parameters. Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. v. 127, p. 249-270, mai. 2018.

WANG. L. K.; SHAMMAS, N. K.; SELKE, W. A.; AULENBACH, D. B. Flotation Technology. In: Handbook of Environmental Engineering. v. 12. Nova Iorque: Humana Press, 2010.