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Dessalinização Pos-tratamento: Processo Remoção de Boro

Deve-se eliminar o boro da água portável?

O corpo humano contém cerca de 0.7 ppm de boron, um elemento que não é requerido na dieta diária do Homem. Ainda assim, nós absorvemos boro através dos alimentos, pois é um elemento requirido pelas plantas. Por isso, o consumo diário de boro é aproximadamente 2 mg. A quantidade de boro exitente nas plantas e nos vegetais está abaixo da quantidade tóxica.

Se o consumo de ácido bórico diário exceder os 5mg é possível notar efeitos negativos no corpo humano, tais como nauseas, vómitos, diarreia ou coagulação sanguínea. O ácido bórico causa irritações na pele e nos olhos e quantidades acima das 20 g pode consistir uma ameaça para a saúde.

Pensa-se que haja alguma relação causa/efeito entre o aparecimento de atrites nas articulações e a quantidade de boro no solo e na água potável.

A Organização mundial de saúde recomenda uma concentração de boron menor que 0,5 mg/L na água potável.

A legislação da União Europeia requer níveis de boro abaixo dos 1mg/L.

Deve-se retirar o boro da água para irrigação?

O boro pode ser tóxico a baixas concentrações. Concentrações de boro abaixo de 1mg/L é essencial para o desenvolvimento das plantas. No entanto, concentrções mais elevadas causam doenças nas plantas mais sensíveis. A maioria das plantas apresenta problemas de toxicidade quando a concentração de boron excede 2mg/L (consultar tabela em abaixo).

Tolerância Note Concentração de boro no solo (mg/L)Note2 Tipo de agricultura
Muito sensível <0.5 Amoras
Sensível 0.5-1.0 Pessego, cereja, uva, cebolas, alho, sweet potato, trigo, cevada, girasol, sésamo, morangos
Sensível Moderado 1.0-2.0 Red pepper, pea, carrot, radish, potato, cucumber
Tolerantes moderados 2.0-4.0 Pimentos vermelhos, ervilha, cenouras, rabanete, batata, pepino
Tolerantes 4.0-6.0 Tomate, alfafa, couve roxa, salsa, cana de açúcar
Muito Tolerantes 6.0-15.0 Espargos

Source: Extracted from the Australian Water Quality Guidelines for Fresh & Marine Waters (ANZECC)
Note. Tolerância vai variar consoante o clima, as condições do solo bem como o tipo de sementes
Note2. Máximo de concentração tolerada na água para a rega, sem reducao no rendimento é aproximadamente igual aos valores da água.


Porque é que água dessalinizada requer uma maior remoção de boro?

Na água do mar, a concentração de boro varia entre 4 a 5,5 mg/L e é proporcional à salinidade da água do mar. O boro presente na água do mar, provém das descragas das plantas de tratamento de efluentes para o mar, inicialmente usado no sabão e nos detergentes bem como nos fertilizantes agrícolas.

O boro está presente na água na forma de ácido bórico H3BO3 e borato H3BO2-. A forma química mais abundante depende do pH da água do mar. O pKa do H3BO3/ H3BO2- é 9.2, assim o equilíbrio H3BO3<---> H3BO2- + H+ tende mais para a esquerda, considerando o pH8 como pH normal para a água do mar.


As membranas de osmose inversa são muito mais eficientes na remoção espécies carregadas como o ião borato do que na remoção de moléculas neutras como o ácido bórico.

Membranas de OI específicas para água do mar são capazes de remover 73 a 90 % do boro a pH 8, dependendo da temperatuda de água. E membranas específicas para elevada remoção do boro conseguem chegar aos 95% de remoção.
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Na maior parte das vezes, águas do mar com uma elevada salinidade tem um elevado teor em boro e estão localizadas em zonas de climas quentes tais como o golfo pérsico, o mar Vermelho, o mar mediterraneo ou o mar das Caraíbas. À temperatura de 30oC, a remoção do boro é de 78%, o que corresponde a 1.15 mg/L de boro no premeado do passo 1. Por isso, torna-se necessário um passo adicional que reduz o teor em boro para concentrações abaixo dos 0,5 mg/L de acordo com a especificação OSM.

 

Como se remove o boro da água dessalinada?

Existem dois tipos de processos que podem ser utilizados para produzir água potável com uma concentração em boro mais baixa que 0.5mg/L. Estes dois processo dependem da salinidade da água, da concentrção de boro e da temperatura da água.

  • Processo A: 2 passos de SWOI:


Antes do segundo passo de OI adiciona-se soda caústica para aumentar o pH até cerca 9.5. Parte do permeado do passo 1 vai se juntar ao permeado do passo 2 (by-passed) com o objectivo de se manter algum do teor em minerais na água. No segundo passo OI podem-se usar membranas de baixa energia para água do mar (Seawater Low Energy Membranes) se a temperatura e a salinidade ainda forem elevadas. Membranas de elevada rejeição para salmora (Brackish Water High rejection membranes) também podem ser utilizadas em caso de condições médias.

  • Processo B: SWOI+IX

O processo B consiste numa resina de permuta iónica com elevada selectividade para o boron. Pode-se fazer o processo com ou sem by pass, mas dependerá da concentrção residual de boro necessária. A resina selectiva deve ser regenerada no local, com soda caústica ou ácido hidroclorídrico. Uma segunda coluna é por vezes necessária para assegurar um processo continuo.

 


 

Parâmetros de comparação

Processo A

Processo B

Concentração residual de boro

0.3-1.0 mg/L

0-1.0 mg/L

Custos Energéticos

Mais elevados – devido ao consumo energético de HPP2

 

Custos de Investimento

Mais elevado – Segundo passo de OI

 

Pegada ambiental

Maior

 

Custos químicos

 

Elevada – Regeneração da resina utilizando NaOH, HCL

Qualidade da água

Mineralização pobre sem by-pass, baixo teor em cloreto de sódio

Elevada mineralização com ou sem by-pass devido à selectividade da resina. Elevado teor em cloreto de sódio

Recomendações

Eficiência de custos para produção de água potável à concentração residual máxima de 0.5 mg/L

Eficiência de custos para água de irrigação destinada a culturas com tolerância residual ao boro entre 0.5-1.0 mg/L

Engenheiros na LENNTECH desenham e dimensionam o processo de remocao de boro com a melhor relacao custo/eficacia, que matches your water requirement.

 

Dessalinização

Origem da água do mar

Dessalinizaçao Pre-tratamento

Dessalinização Pós-tratamento

Dessalinização Polishing steps

Osmose Inversa processo de Dessalinização

Dessalinização e custos energéticos

Eliminação da salmoural

Membranas lavagem (CIP)

Armanezamento e distribuição

Contentor / Tropicalização

Instrumentação e Controlo (SCADA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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