Optimização das condições de processamento de materiais argilosos usados na concepção de filtros para purificação de água e remoção de metais pesados

Abstract

Foi propósito do presente trabalho, o estudo de corpos cerâmicos porosos particularmente adequados ao tratamento de água a um nível, quer doméstico quer municipal, nomeadamente no que diz respeito à remoção de alguns contaminantes. Por tratamento doméstico de água compreende-se, neste caso, a remoção de contaminantes provenientes principalmente de canalizações metálicas antigas e a eliminação de cheiros e odores. Este tipo de tratamento é vulgarmente efectuado por intermédio de invólucros, cerâmicos ou não, e que possuem no seu interior um leito filtrante geralmente de carvão activado granular. Além de utilizados domesticamente, os leitos de carvão activado são também empregues no tratamento de água a nível municipal em processos de filtração. Desta forma, subdividiu-se este estudo em duas partes: - utilização de barro vermelho e de partículas de LECA® como leitos filtrantes e - obtenção de invólucros cerâmicos porosos a partir de uma pasta de faiança comum, utilizada industrialmente. A primeira parte do trabalho refere-se sobretudo ao estudo da influência da forma dos grãos dos leitos filtrantes na capacidade de remoção dos contaminantes e na queda de pressão provocada pelo grau de empacotamento dos primeiros, em comparação com leitos de carvão activado granular. Para além das partículas de LECA® utilizou-se o Barro Negro Campos na obtenção de partículas por atomização e extrusão/corte. No primeiro caso produziram-se partículas esféricas, enquanto que no segundo produziram-se cilindros, discos e semidiscos. A obtenção de invólucros cerâmicos a partir de uma pasta utilizada industrialmente prendeu-se com a vontade de originar um produto viável do ponto de vista prático no que concerne à sua fabricação, não descurando as propriedades necessárias ao seu bom funcionamento. Para tal incorporaram-se na referida pasta diferentes agentes porogénios, tais como serradura, papel e caco refractário. Além dos invólucros à base da pasta de faiança testaram-se outros obtidos à base de uma pasta de cordierite. Os resultados referentes à primeira parte deste trabalho demonstram uma marcada influência da forma das partículas dos leitos filtrantes na qualidade da filtração, obtendo-se no entanto, em alguns casos, resultados semelhantes aos obtidos com carvão activado granular. No que concerne os invólucros, a maior dificuldade prendeu-se com a obtenção de porosidade por processos exequíveis industrialmente embora os valores de eficiência de remoção sejam animadores.

The present work is focused to the study of porous ceramic bodies particularly adapted to water treatment at a level either domestic as municipal, mainly in what concerns to the removal of some pollutants. By domestic water treatment we consider, in the current situation, the removal of contaminants created by the contact with old metallic tubes and pipes (such as lead) and the elimination of smells and scents. This kind of treatment is commonly done through cups, ceramic or not, possessing in its core a filter bed of granular activated carbon. Besides the domestic use, activated carbon is also commonly employed in the filtration of water/wastewater at municipal level. Hence, this study was subdivided in two parts: - Use of a common red clay and LECA® as filtering bed and - Obtaining of porous ceramic cups based on common tableware slurry. The first part of the work is mainly devoted to the study of the relevant relationships between compositional and geometrical characteristics of clay particles and filtration conditions (removal capacity, pressure loss through the filter bed, etc). As received near spherical or previously crushed LECA® particles were used while Barro Negro Campos (BNC) grains were produced by different techniques, including spray drying and extrusion plus cutting. Several shapes had been produced and tested, such as spheres, cylinders, disks and half-disks. The attempt to produce a viable/cheap vessel led to the choice of common tableware slurry, but criteriously adapted according to the specific needs for a good operation. For such task different pores-making elements, like sawdust, paper, almond crust and refractory crock, were added to the initial slurry. Besides these tableware-based cups, experiments were also conducted with cordierite-based formulations. Results referring to granular beds revealed a marked relationship between particles morphology (shape and size) and filtration efficiency. When optimised conditions were achieved, results were similar or better to those obtained with granular activated carbon. In what concerns to the porous ceramic cups, the major drawback was the control of porosity by industrially feasible means, although removal efficiency results are promising.