Sais comuns de fósforo em soluções aquosas e seu tratamento
Na água, o fósforo encontra-se principalmente sob a forma de fosfato dissolvido, partículas que contêm fósforo ou minerais de fosfato. A solubilidade de um composto que contém fósforo depende do seu contraíon e da fase sólida; o pH, a temperatura, a força iónica e outros iões dissolvidos podem alterar a quantidade que permanece dissolvida.
As descrições de solubilidade abaixo são qualitativas, não valores de projeto. Os sais «solúveis» dissociam-se em iões; os fosfatos de baixa solubilidade podem precipitar ou ocorrer como minerais. A solubilidade dos fosfatos de cálcio varia com o pH e a fase mineral. As salmouras concentradas exigem modelação baseada em atividades ou ensaios.
Sais e compostos comuns que contêm fósforo em sistemas aquosos
| Composto | Fórmula | Comportamento geral de solubilidade na água | Aplicação / setor / local de utilização típicos | Correntes aquosas típicas em que ocorre |
|---|---|---|---|---|
| Fosfato monossódico | NaH2PO4 | Solúvel; a solução é geralmente ácida. A hidratação e a temperatura afetam os valores tabelados. | Processamento alimentar e químico; ajuste do pH e dosagem de fosfato. | Soluções de produto, águas de lavagem e águas residuais onde o sal é utilizado. |
| Fosfato dissódico | Na2HPO4 | Solúvel; a especiação em solução depende do pH. | Fabrico de alimentos, detergentes e produtos químicos; tamponamento. | Águas de formulação, limpeza e processo. |
| Fosfato trissódico | Na3PO4 | Solúvel; soluções fortemente alcalinas podem alterar a especiação do fosfato e o comportamento de precipitação. | Limpeza, tratamento de superfícies e processamento químico. | Banhos de limpeza usados, águas de enxaguamento e águas residuais que contêm fosfato. |
| Fosfatos de potássio | KH2PO4, K2HPO4, K3PO4 | Geralmente solúveis em água; o pH e o sal específico determinam a especiação. | Fertilizantes, processamento alimentar, agentes tamponantes e produtos químicos especializados. | Escoamento de fertilizantes, soluções de dosagem e águas de processo ou lavagem. |
| Fosfatos de amónio | NH4H2PO4, (NH4)2HPO4 | Geralmente solúveis em água; a especiação da amónia/do amónio e do fosfato depende do pH e da temperatura. | Fertilizantes, produtos de combate a incêndios e dosagem de nutrientes. | Escoamento agrícola, águas da produção de fertilizantes e águas residuais ricas em nutrientes. |
| Polifosfatos de sódio | p. ex., (NaPO3)n | Muitas formas comerciais dissolvem-se em água; o comprimento da cadeia e a hidrólise afetam o comportamento. | Condicionamento da água, detergentes e formulações de dispersantes. | Águas de arrefecimento, limpeza e processo; podem transformar-se em ortofosfato. |
| Fosfato dicálcico | CaHPO4 (vários hidratos) | Pouco solúvel; a dissolução depende fortemente do pH e da forma mineral. | Fertilizantes, alimentação animal e processamento de minerais fosfatados. | Suspensões, águas do processamento de minerais e resíduos do tratamento de fosfato. |
| Fosfato tricálcico / apatita | Ca3(PO4)2; as fases de apatita variam | Baixa solubilidade em condições próximas da neutralidade; condições ácidas podem aumentar a dissolução. A fase específica é importante. | Rocha fosfática, produção de fertilizantes e remoção de fósforo com cal. | Águas de minas, correntes do processamento de minerais e lamas de tratamento químico. |
| Estruvita (fosfato de amónio e magnésio) | MgNH4PO4·6H2O | Pouco solúvel; pode cristalizar quando as condições relativas ao magnésio, amónio e fosfato favorecem a sobressaturação. | Recuperação de fósforo sob a forma de fertilizante e gestão de nutrientes. | Licor de digestores e águas residuais ricas em nutrientes, dependendo da composição química e das condições do processo. |
| Fosfatos de ferro e alumínio | FePO4, AlPO4 (as fases sólidas variam) | Frequentemente formam precipitados de baixa solubilidade; os sólidos reais podem incluir fases amorfas ou coprecipitadas. O pH é importante. | Coagulação e remoção química de fósforo; processamento de minerais. | Águas residuais após a dosagem de ferro/alumínio, lamas de tratamento e águas de minas ou de processo. |
Opções de remoção e recuperação de fosfato
Escolha o tratamento com base na fração de fósforo medida, no objetivo, na composição química da água e na finalidade de remoção, recuperação ou ambas. As opções abaixo exigem uma avaliação específica de cada caso.
| Desafio ou objetivo | Possível método de tratamento | Critérios de seleção |
|---|---|---|
| Remover ortofosfato dissolvido de águas residuais urbanas ou industriais | Adição de sais de ferro/alumínio ou precipitação com cal, seguida de clarificação ou filtração | pH, alcalinidade, dosagem, reações concorrentes, separação de sólidos, volume de lamas e eliminação. |
| Cumprir um objetivo de fósforo total quando o tratamento biológico for adequado | Remoção biológica melhorada de fósforo, frequentemente com uma etapa química de tratamento final, se necessário | Estabilidade do processo biológico, carbono facilmente biodegradável, equilíbrio de nutrientes, retenção de sólidos e objetivo de qualidade do efluente. |
| Recuperar fósforo de correntes secundárias ricas em nutrientes | Cristalização controlada, incluindo a de estruvite quando a composição química da alimentação o permitir | Magnésio, amónio, fosfato, pH, sólidos concorrentes, qualidade do produto e manuseamento subsequente. |
| Reduzir o fosfato residual a baixos níveis ou tratar uma matriz aquosa específica | Meios adsorventes, permuta iónica selecionada ou separação por membranas | Capacidade/seletividade, iões concorrentes, pré-tratamento, colmatação, concentrado e gestão dos meios adsorventes usados. |
As membranas podem reter fosfato em condições adequadas, mas o resultado depende das espécies de fosfato, das propriedades da membrana e da composição química da alimentação. Um concentrado de membrana pode ficar sobressaturado relativamente a fases de fosfato de cálcio, magnésio, ferro ou alumínio. Por isso, os ensaios à escala de bancada e a avaliação do potencial de incrustação podem ser importantes para taxas de recuperação elevadas.
Informações relacionadas: fosfato dissolvido e fósforo na água.
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