Meios filtrantes e tendências - Revista Meio Filtrante
Atualmente existem no mercado diversos tipos de elementos filtrantes, um para cada processo e resultado desejado
A água é utilizada para diversos fins, consumo humano, irrigação, na indústria, mas independente do seu uso, ela precisa ser tratada. Umas das etapas do processo de tratamento é a filtração. Podemos definir o ato de filtrar como a ação de separar partes de um todo que tenham entre si características distintas, no caso da água, separar as partículas sólidas do líquido.
Existem basicamente dois tipos de filtração, a química e a física. Os sólidos são separados dos fluidos com a ajuda do filtro, permitindo que o líquido passe através dele e retendo parte do material sólido. O fluido do filtro é chamado de filtrado e o material sólido que permanece é chamado de resíduo. Os filtros em geral removem partículas, melhoram a cor, o odor e o sabor da água.
Para que esse processo de tratamento seja efetivo é necessário o uso dos meios filtrantes, materiais utilizados no interior dos filtros para a retenção de impurezas e contaminantes. Atualmente existem no mercado diversos tipos de elementos filtrantes, um para cada processo e resultado desejado.
"Hoje existe uma grande variedade de meios filtrantes que são geralmente diferenciados pelos seus mecanismos de atuação, como meios filtrantes de separação mecânica, meios filtrantes de adsorção física e meios filtrantes catalíticos" – afirma Luis Simões – engenheiro de inovação e tecnologia da Höganäs Brasil. A diversividade de produtos aumenta a possibilidade de adequar o filtro para determinada utilização, sem afetar o resultado.
Um dos elementos filtrantes mais utilizados para filtração de água é o tipo Areia, para retirada de particulados com o intuito de filtrar resíduos e sedimentos. De origem mineral natural são retirados dos leitos dos rios onde são lavados e classificados de acordo com as granulometrias. São usados para altas vazões e remoção de sedimentos e partículas de 25 micra e maior.
A granulometria depende do tipo de filtro. Filtros lentos usam tamanho de grãos entre 0,25 e 0.35 mm, filtros rápidos usam granulometria entre 0,4 e 1 mm e os chamados filtros de alta taxa usam granulometria entre 0,8 e 2,0 mm. A areia pode ser "agulhada" formando ângulos, considerada a melhor para filtração, ou de padrão normal.
Sua principal origem é o leito de rios que produz a areia fina (1), média (2) ou grossa (3), cascalho e outras que podem ser usadas na filtração ou montagem do filtro. Além disso, a areia também pode ser utilizada como pré-filtro para remover sujidades mais grosseiras presentes no fluido antes do contato com outro tipo de material filtrante.
O de Carvão ativado, por sua vez, é utilizado para remover a turbidez e outros resíduos, além de descolorir, recuperar e remover odores. Trata-se de carvão fóssil com alto teor de carbono, que uma vez submetido ao processo físico-químico possui excelente propriedades para utilização como meio filtrante. Existem dois tipos de carvão que podem ser utilizados como material filtrante, o carvão ativado e carvão antracito.
O primeiro pode ser de origem mineral betuminoso ou vegetal, sendo produzido a partir de matéria tecnicamente selecionada e ativada com vapor. Já o carvão antracito é utilizado como meio filtrante em filtros de camada dupla, onde a filtração é feita por areia e antracito. Assim como o carvão ativado, sua função é remover a turbidez da água.
Ambos estão disponíveis na versão granulada e pulverizada. O do tipo pó tem grande área superficial, estrutura porosa bem distribuída, predominando médios e macroporos, e são utilizados em processos descontínuos com uso em dosagens variadas, considerada uma grande vantagem. Vale ressaltar que esse pode ser misturado ao líquido a ser tratado e removido pela filtração após determinado tempo de contato.
Os granulados adquirirem dureza necessária para evitar perdas excessivas devido à fricção. São utilizadas em colunas de leitos fixos ou móveis, o líquido passa e é purificado. Pode ser usado em filtros para decloração de águas domésticas e industriais, tratamento de efluentes, purificação de ar, purificação de gás carbônico, álcool, desodorização de geladeiras, câmaras frigoríficas, entre outros.
Temos ainda a Zeólita, um produto natural composto por minerais de aluminosilicatos hidratados para remoção de contaminantes como a amônia, cor, odor, sabor e turbidez da água (partículas de até 4 micra), usado para água filtrada de consumo humano e na indústria.
Esse tipo de produto também pode ser usado para retirada de Ferro, Manganês, Matéria Orgânica (DBO) e metais pesados da água, como amônia (NH4+), cloroaminas, a matéria orgânica tanto na forma dissolvida como coloidal e hidrocarbonetos, além de, ácido húmico, proteínas, e lipídios. Como a areia, apresenta possibilidade de regeneração.
Por causa da grande quantidade de poros, este tipo de meio filtrante dispensa o uso de agentes químicos em sua ação de filtragem. Seus usos mais comuns são: tratamento de águas para consumo humano, indústrias farmacêuticas, hospitais, hotéis e residências, filtração de água de lagos e Tanques de Aquicultura e retirada de metais pesados.
O Naturox e a Naturita são tipos de zeólito também utilizados como elementos filtrantes. O naturox é puro e utilizado para controle de ferro e manganês e sedimentos e resíduos.
A Naturita substitui com vantagens a areia de quartzo, pois, dependendo do tipo, remove também amônia e metais pesados.
As Resinas de troca iônica são para remoção de dureza e íons contaminantes específicos. São produtos sintéticos que inseridos na água liberam íons sódio ou hidrogênio (resinas catiônicas) ou hidroxila (resinas aniônicas) e captam, respectivamente, cátions e ânions, responsáveis por seu teor de sólidos dissolvidos, indesejáveis a muitos processos industriais.
Na sua maioria são constituídas de copolímeros do estireno, com divinil benzeno (D.V.B.), na forma de partículas esféricas de diâmetro 300 a 1.180 µm. O que difere os tipos existentes de resinas é a capacidade de captura de íons negativos ou positivos que possuem.
As resinas catiônicas, tanto na água como em outras soluções, tem como papel remover o cálcio, magnésio, potássio, ferro e outros metais. São classificadas em dois grupos, fortemente ácidas (contém ácido sulfônico) e fracamente ácida (presença acentuada de ácido carboxílico).
A primeira age com o intuito de remover a dureza temporária e permanente da água dependendo de sua regeneração, podendo ser utilizadas em sistemas de abrandamento e desmineralização, tratamento de efluentes, tratamento de açúcar e outras funcionalidades. Por outro lado, as fracamente ácidas apenas removem a dureza temporária, mas podem ser facilmente empregada na fixação de antibióticos e tratamento de condensado amoniacal.
Já a resina aniônica é bastante eficiente para a remoção de elementos como o sulfato, nitratos e cloretos. Em sua forma fortemente básica, deve remover qualquer ânion que esteja presente na água.
Inovação, tecnologias e novidades do mercado
Apesar da grande variedade de elementos filtrantes, as empresas do setor estão sempre buscando novos produtos, tecnologias e soluções para melhorar desempenho dos processos.
A Höganäs trouxe para o mercado O Cleanit® LC, um produto que consegue tratar em uma única etapa, contaminantes de maior complexidade que necessitam de mais de um mecanismo para o seu tratamento, como cromo hexavalente, arsênio e selênio.
De acordo com Simões, dentre as dificuldades e desafios de se tratar o arsênio, por exemplo, é que o elemento é encontrado na sua forma inorgânica na água e os tratamentos convencionais, hoje aplicados, não são capazes de remover o arsênio III, o qual exige adição de produtos oxidantes para oxidar o elemento de As III para As V e assim seguir para outro mecanismo de remoção.
"Com o nosso produto, o meio filtrante oxida o arsênio e o adsorve em sua superfície. O cromo por sua vez tem como desafio a redução de sua forma hexavalente (Cr 6+) para sua forma trivalente (Cr 3+), redução esta que é tradicionalmente obtida através da adição de produtos químicos. Já com o tratamento com Cleanit® LC o cromo hexavalente é reduzido na superfície do meio filtrante ao mesmo tempo que é adsorvido" – explica o especialista.
Ele destaca ainda que a tecnologia se diferencia por fazer uso de mecanismos múltiplos que permeiam filtração, adsorção e reação química (oxidação e redução). O meio filtrante é composto por exclusivas partículas ativadas de ferro zero valente (ZVI) que realizam a adsorção do contaminante, além de interagirem quimicamente com a água e seus contaminantes.
"A reação do meio filtrante ocorre pela passagem da água em fluxo contínuo e a adoção de sistemas de pós-tratamento, baseados em compostos zeólitos, asseguram a retenção de ferro residual para garantir os parâmetros preconizados para cada aplicação" – completa Simões.
No entanto, muita opção pode gerar confusão, por isso alguns cuidados, como a escolha do produto, precisam ser tomados. É importante entender que o meio filtrante mais adequado para a filtração depende da aplicação, do tipo de líquido e dos resultados esperados, sendo assim analisar o fluido é fundamental para definir corretamente o material mais indicado. Além disso é importante entender qual é o interesse final do cliente (sólidos ou o material filtrado) e o volume.
Todos os filtros e elementos filtrantes exigem uma manutenção. Os filtros precisam ser substituídos, pois retêm substâncias impuras, quando a retenção chega ao seu máximo estas substâncias passam para água que consumimos, é recomendado então realizar a troca do filtro a cada 6 meses ou a cada 3.000 litros de água filtrada. Este tempo pode variar para cada modelo de filtro, intensidade de uso e fabricante.
Em relação ao elemento filtrante, quando estão saturados podem comprometer o resultado em relação a qualidade da água e em alguns casos até danificar o equipamento. Respeitar os prazos para troca do material filtrante, por exemplo, é uma das etapas essenciais da manutenção. Vale ressaltar ainda que o cuidado do dia-a dia, durante a operação, também é uma ação importante para garantir o melhor funcionamento do equipamento e minimizar custos com a manutenção.
Segundo Simões, a nova tecnologia da Höganäs proporciona baixa perda física (2-3% de perda de água) oriunda de processos programados e esporádicos de regeneração e ativação do meio filtrante simples, seguros e muitas vezes automatizados pelos clientes. "O fabricante garante um tempo de vida de 12 meses para o meio filtrante para os projetos e operações que seguem rigorosamente suas recomendações. Nestas condições, são frequentes os casos em que o meio filtrante pode manter o desempenho de projeto por períodos prolongados.
O cuidado no descarte do elemento filtrante e com o meio ambiente também deve ser levado em consideração. "No caso do Cleanit® LC, ele pode ser reciclado em qualquer unidade Höganäs, ou alternativamente, pode ser disposto em aterro para materiais não perigosos, dependendo do contaminante, tornando assim, uma tecnologia 100% ecológica e reciclável" – completa o engenheiro.