Abstract— Bio-based polymers derivatives have proven to be a promising and more sustainable alternative for wastewater treatment, as they can replace traditional coagulants. This study evaluated the use of plant-derived materials – cationic nanocellulose( cNFC) – made from natural sources, as new flocculants to treat domestic wastewater using the most commonly applied process: coagulation / flocculation. Two cNFC different samples were prepared and tested in wastewaters with different characteristics. To assess the effectiveness of these novel biobased materials, turbidity and dissolved organic carbon( DOC), which represents the organic matter in the water, were measured. The results showed that cNFCs are promising flocculants, especially in waters with medium to high DOC levels, significantly reducing turbidity without increasing the amount of dissolved carbon. In fact, cNFCs also helped in reducing dissolved carbon, which is an innovative finding in this field. The cNFCs with higher charge density were more efficient( even at lower concentrations) than a traditional commercial coagulant, iron( III) chloride( FeCl₃).
Glossário O que é a coagulação / floculação?
Coloides em química, coloides( ou sistemas coloidais ou ainda dispersões coloidais) são sistemas nos quais um ou mais componentes apresentam pelo menos uma das suas dimensões dentro do intervalo de 1 nm a 1 µ m. f) Grupos amónio quaternários( NR4 +) ou sais quaternários de amónio- compostos catiónicos que contêm na sua estrutura um átomo central de azoto com carga positiva, ligado covalentemente a quatro grupos funcionais e um contraião aniónico.
A coagulação e a floculação são processos físico-químicos utilizados para remover matéria em suspensão da água. Estes processos são muito utilizados no tratamento de águas e águas residuais pela sua eficiência, baixo custo e simplicidade de operação.
A coagulação, também chamada de mistura rápida, envolve a adição e a mistura das substâncias químicas( coagulantes) que promovem a agregação das partículas em pequenos flocos. A floculação, também chamada de mistura lenta, promove o encontro desses flocos e agrega-os em flocos maiores que, por terem maiores dimensões e serem mais pesados, irão sedimentar no processo seguinte, sedimentação. Também na floculação podem adicionar-se outras substâncias químicas que ajudam na agregação dos flocos.
As partículas coloidais presentes na água têm normalmente cargas superficiais negativas, o que faz com que se repilam e permaneçam estáveis em suspensão, dificultando ou mesmo impedindo a sua eficiente remoção da água. Normalmente, para remover essas partículas da água, utilizam-se substâncias químicas com cargas positivas que provocam a desestabilização do material suspenso ao neutralizar as suas cargas negativas, permitindo que se junte, agregue e forme flocos maiores, que, por sua vez, podem ser removidos por sedimentação ou filtração( Fig. 1).
Figura 1. Desestabilização das partículas coloidais em águas residuais. Representação esquemática do processo de coagulação / floculação.
Os coagulantes mais usados no tratamento de águas e águas residuais são à base de alumínio e de ferro devido à sua elevada valência, 3 +. Exemplos
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