Zeólitas - Saiba mais sobre este material filtrante tão versátil e suas principais aplicações no tratamento de água e efluentes

A palavra “zeólita” vem de duas palavras gregas que significam “pedras ferventes”. O nome foi dado em 1756 por um mineralogista sueco, Axel von Cronstedt, a um mineral que liberava água visivelmente quando aquecido. Desde então, muitos minerais semelhantes foram descobertos, e a palavra zeólita agora descreve uma família de minerais. Elas são comumente formadas como resultado de atividade vulcânica.

Historicamente, as zeólitas foram definidas como aluminossilicatos com estruturas tridimensionais compostas por tetraedros de oxigênio ligados a átomos de silício e alumínio. Essa definição restrita foi ampliada para incluir todos os materiais cristalinos caracterizados por estruturas de tetraedros ligados, cada um composto por quatro átomos de oxigênio ao redor de um cátion que pode ser Al, Si, P, Be, Zn, Mg, Co, B, etc.

Esses minerais caracterizam-se pela facilidade de reter e de liberar água e de trocar cátions sem modificar sua estrutura. Essa estrutura apresenta propriedades de adsorção e capacidade de troca de íons. Em essência, as zeólitas funcionam como peneiras moleculares, capazes de reter seletivamente íons e moléculas com base em tamanho, carga e polaridade.

Existem diversos tipos de zeólitas, classificados de acordo com sua estrutura cristalina e composição química. As principais categorias incluem:

• Zeólitas naturais: como a clinoptilolita e a phillipsita, amplamente encontradas em depósitos geológicos. A clinoptilolita é uma das mais utilizadas devido à sua elevada capacidade de troca iônica e estabilidade térmica. Das espécies de zeólitas naturais existentes, a clinoptilolita aparentemente é a mais abundante, tanto nos solos como nos sedimentos.

• Zeólitas sintéticas: são produzidas em laboratório, com estruturas e propriedades específicas, muitas vezes otimizadas para aplicações industriais.

As zeólitas são utilizadas em diversas áreas. No tratamento de água e efluentes, as zeólitas possuem diversas aplicações, atuando principalmente como meio filtrante, devido à sua alta capacidade de remoção de íons e poluentes. Suas aplicações mais comuns incluem:

• Remoção de metais pesados: como chumbo, cobre, zinco e cádmio, também por troca iônica, o que reduz significativamente a toxicidade da água.

  
  

• Filtração de sólidos em suspensão e matéria orgânica: suas cavidades internas e estrutura porosa permitem a retenção de partículas e compostos orgânicos, contribuindo para a clarificação da água.

• Remoção de ferro e manganês: determinados tipos de zeólitas, como as modificadas revestidas com dióxido de manganês (que age como catalisador), são utilizadas para remoção de ferro e manganês.

• Remoção de amônia: a clinoptilolita, por exemplo, é eficiente na troca iônica do amônio presente em águas residuais, substituindo-o por íons de sódio ou cálcio presentes na zeólita.

O funcionamento das zeólitas nessas aplicações baseia-se principalmente na troca iônica e adsorção. A troca iônica ocorre quando íons presentes na zeólita são substituídos por íons indesejados da água. Já a adsorção refere-se à retenção de moléculas na superfície interna e externa das zeólitas, graças à sua grande área superficial.

Vantagens das zeólitas

• Alta seletividade iônica;

• Eficiência na remoção de poluentes mesmo em baixas concentrações;

• Regenerabilidade (podem ser reutilizadas após regeneração com solução salina);

• Baixo custo e ampla disponibilidade (especialmente as naturais);

• Estabilidade térmica e química.

Desvantagens das zeólitas

• Saturação rápida em ambientes com alta carga de poluentes, exigindo regeneração frequente;

• Eficiência variável dependendo do tipo de zeólita e das características da água;

• Em alguns casos, menor capacidade de adsorção comparada a materiais como carvão ativado (para compostos orgânicos não iônicos);

• Pode haver liberação de íons indesejados durante o processo de troca iônica, se não for bem controlado.

Em resumo, as zeólitas são materiais filtrantes versáteis e eficazes no tratamento de água e efluentes, especialmente na remoção de íons, como metais. Sua escolha e aplicação adequada dependem das características específicas do sistema a ser tratado, sendo frequentemente combinadas com outros processos para resultados otimizados.

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