Correlação estrutura e propriedades de poliacrilamidas hidrossolúveis e sua influência na floculação de partículas de caulim

Abstract

Poliacrilamidas hidrossolúveis são polímeros orgânicos sintéticos que podem ser aplicados na desestabilização de sistemas coloidais, sendo assim utilizados como floculantes em diversas aplicações no âmbito ambiental, principalmente como floculantes no tratamento de efluentes. Devido à possibilidade da fabricação de poliacrilamidas com diferentes características, estas podem apresentar diferentes comportamentos em meio aquoso, variando sua eficiência em uma determinada separação sólido-líquido, sendo esta uma informação importante a ser investigada previamente a aplicação deste produto. O comportamento de poliacrilamidas hidrossolúveis em solução é alvo de diversas pesquisas devido ao fato destes polímeros apresentarem um comportamento diferenciado dos demais polímeros (exemplo: poliolefinas). Dentro deste contexto o presente trabalho buscou caracterizar cinco poliacrilamidas hidrossolúveis (FA 920 SH, AH 912 SH, AN 945 SH, FO 4115 SH e FO 4800 SH) e avaliar o efeito de suas características em seu comportamento em meio aquoso e eficiência de floculação. O comportamento das poliacrilamidas em solução foi investigado em diferentes valores de pH por análises de viscosimetria e de teste de jarros e buscou-se também compreender o efeito chamado de envelhecimento realizando estas análises. Os resultados demonstraram que a densidade de carga superficial reflete em diferentes comportamentos do polímero em solução, por exemplo, quanto maior a densidade de carga superficial maior a viscosidade da solução no pH natural das soluções (FA 920 SH pH 6,5; AH 912 SH pH 6,5; AN 945 SH pH 7; FO 4115 SH pH 4 e FO 4800 SH pH 4,2). A alteração de pH para ácido ou básico influenciou o comportamento dos polímeros em meio aquoso. A densidade de carga superficial das poliacrilamidas influenciou a eficiência dos ensaios de teste de jarros. Poliacrilamidas catiônicas apresentaram maior afinidade com partículas de caulim, logo apresentaram melhores resultados de remoção de turbidez percentual em sistemas contendo caulim (FO 4800 SH 85% e FO 4115 SH 77%). A realização de experimentos com o intuito de avaliar o efeito de envelhecimento demonstrou que a redução de viscosidade das soluções (De até 4,37 g. dL-1 para poliacrilamida FA 920 SH; 34,64 g.dL-1 para AH 912 SH; 141,2 g.dL-1 para AN 945 SH; 45,1 g.dL-1 para FO 4115 SH e 85,3 g.dL-1 para FO 4800 SH) em um período de uma semana não propiciou redução da capacidade de floculação, conforme comprovado pelos experimentos de teste de jarros.

Water-soluble polyacrylamides are synthetic organic polymers that can be applied in the destabilization of colloidal dispersions and are thus used as flocculants in various environmental applications mainly as flocculants in effluent treatment. Due to the possibility of the manufacture of polyacrylamides with different characteristics, these can present different behaviors in aqueous solution, varying its efficiency in a certain solid-liquid separation, this being an important information to be investigated prior to the application of this product. The behavior of water-soluble polyacrylamides in solution is the subject of several studies due to the fact that these polymers have a different behavior from other polymers. In this context, the present work aimed to characterize five water-soluble polyacrylamides (FA 920 SH, AH 912 SH, AN 945 SH, FO 4115 SH and FO 4800 SH) and to evaluate the effect of their intrinsic characteristics on their behavior in aqueous solution and flocculation efficiency. The behavior of the polyacrylamides in solution was investigated at different pH values by viscosimetry and jar test analyses and it was also sought to understand the effect called aging through these analyses. The results showed that the surface charge density characteristic reflects in different behavior in solution, for example, the higher the surface charge density the greater the viscosity of the solution in the natural pH of the solutions (FA 920 SH pH 6,5; AH 912 SH pH 6,5; AN 945 SH pH 7; FO 4115 SH pH 4 and FO 4800 SH pH 4,2). The change in pH to acidic or basic influenced its behavior of the polymers in aqueous solution. The charge density of the polyacrylamides influenced the efficiency of the jar tests. Polyacrylamides with cationic charges showed higher affinity with the kaolin particles, thus presenting better turbidity removal percentage results in systems containing kaolin (FO 4800 SH 85% e FO 4115 SH 77%). The performance of tests with the purpose of evaluating the effect of aging showed that the viscosity reduction (of up to 4,37 g. dL-1 for polyacrylamide FA 920 SH; 34,64 g. dL-1 for AH 912 SH; 141,2 g. dL-1 for AN 945 SH; 45,1 g. dL-1 for FO 4115 SH and 85,3 g.dL-1 for FO 4800 SH) in the viscosity tests for a period of one week does not reflect in reduction of the flocculation capacity ascertained by the jars tests.