Sais de sódio comuns em soluções aquosas e tecnologias para a sua remoção e purificação
Os sais de sódio dissociam-se em iões de sódio (Na+) e nos respetivos aniões. Em água diluída, o sal está, portanto, presente sob a forma de iões dissolvidos, e não de moléculas de sal intactas. Os exemplos abaixo são frequentemente encontrados em águas naturais, correntes industriais ou operações de tratamento de água; a sua presença não é universal.
Está a lidar com uma elevada concentração de sais dissolvidos, um aumento dos sólidos dissolvidos totais (TDS) ou uma salmoura difícil de tratar? Partilhe com a Lenntech a composição da corrente e a qualidade pretendida para a água, para discutir opções de tratamento adequadas. Os sais de sódio contribuem para a carga de iões dissolvidos; o risco de incrustação depende frequentemente de outros componentes presentes, como cálcio, sulfato, carbonato e sílica, bem como do pH e da temperatura.
Da análise da água à conceção de um tratamento
Caracterizar a corrente (iões principais, TDS, pH, temperatura e caudal) → definir o objetivo (qualidade da água, recuperação ou gestão dos sais) → comparar as opções de separação → avaliar o concentrado e os resíduos. Este é um percurso de decisão indicativo, não a conceção de uma instalação fixa: a sequência de processos adequada depende da composição química real da água e dos objetivos do projeto.
Sais de sódio comuns e onde são encontrados
| Sal de sódio | Fórmula | Aplicação / indústria / utilização típica | Correntes aquosas típicas em que são encontrados |
|---|---|---|---|
| Cloreto de sódio | NaCl | Dessalinização, produção de cloro e álcalis, processamento alimentar e degelo. | Água do mar, água salobra, escoamento de sal usado nas estradas, concentrado de dessalinização e salmouras de campos petrolíferos. |
| Sulfato de sódio | Na2SO4 | Tingimento têxtil, mineração e metalurgia, produção de vidro e processamento de pasta de papel e papel. | Águas residuais de processos industriais, concentrado de rejeição de membranas e salmouras que contêm sulfato. |
| Bicarbonato de sódio | NaHCO3 | Tratamento de água, ajuste da alcalinidade, processamento alimentar e processos químicos. | Águas naturais com alcalinidade devida a bicarbonatos, água tratada e correntes de processo. |
| Carbonato de sódio | Na2CO3 | Produção de vidro e detergentes, amaciamento da água e ajuste do pH. | Água de processos industriais, águas residuais de limpeza e correntes em cujo tratamento se utiliza carbonato de sódio. |
| Nitrato de sódio | NaNO3 | Produção e utilização de fertilizantes e determinados processos químicos. | Águas de drenagem agrícola, escoamento associado a fertilizantes e água de processos industriais. |
| Fluoreto de sódio | NaF | Determinadas aplicações de tratamento de água e processos químicos industriais. | Água de processo que contém fluoreto, água de enxaguamento e determinadas águas residuais industriais. |
| Brometo de sódio | NaBr | Operações em campos petrolíferos e processos químicos relacionados com o bromo. | Salmouras de campos petrolíferos e águas residuais de operações químicas com brometo ou bromo. |
| Fosfatos de sódio | Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4 | Limpeza, regulação do pH por soluções tampão, processamento alimentar, fermentação e produção química. | Águas residuais de limpeza, águas de processos alimentares e de fermentação e correntes industriais que contêm fosfatos. |
| Silicato de sódio | Frequentemente representado por Na2SiO3 | Tratamento de água, aplicações em detergentes e vidro e outras utilizações industriais. | Correntes de tratamento de água, águas de lavagem e soluções de processos industriais. A composição dos silicatos comerciais varia consoante o tipo comercial. |
| Sulfureto de sódio e hidrogenossulfureto de sódio | Na2S, NaHS | Mineração e flotação de minerais, operações de curtumes e processamento químico. | Águas residuais de minas e de flotação, efluentes de curtumes e outras águas residuais de processos químicos. |
Outros compostos de sódio podem entrar na água como produtos químicos de tratamento ou de processo, incluindo sulfito de sódio (Na2SO3), bissulfito de sódio (NaHSO3), hipoclorito de sódio (NaOCl), tiossulfato de sódio (Na2S2O3), hidróxido de sódio (NaOH) e acetato de sódio (CH3COONa).
Solubilidade na água e em salmouras concentradas
A solubilidade é específica de cada composto e depende da temperatura, da forma sólida ou hidratada do sal e da composição da solução. Os valores de solubilidade em água pura são referências úteis, mas não constituem limites de projeto para uma salmoura real. Em águas concentradas, a força iónica, o pH, a temperatura e outros iões dissolvidos podem alterar as atividades e o comportamento de precipitação. O silicato de sódio depende especialmente da qualidade comercial, e as suas formas dissolvidas dependem também do pH.
Concentrações elevadas de sais de sódio podem aumentar a pressão osmótica e limitar a recuperação por membranas. A precipitação de um mineral também depende dos outros iões presentes: por exemplo, cálcio e sulfato ou cálcio e carbonato podem formar incrustações pouco solúveis, mesmo quando os sais de sódio permanecem dissolvidos. São necessárias uma análise representativa da água e uma modelação química para avaliar uma corrente específica.
Soluções de separação, purificação e concentração
A Lenntech pode avaliar opções de separação, purificação e concentração para correntes aquosas que contêm sais de sódio. A seleção do processo depende da mistura de sais, da concentração, dos outros iões, da qualidade exigida para o produto ou efluente, dos objetivos de recuperação e da gestão do concentrado. As tecnologias abaixo são opções possíveis; nenhuma é adequada a todas as correntes nem remove todos os iões da mesma forma.
| Desafio de tratamento de água | Possível via de tratamento | Notas para a seleção |
|---|---|---|
| Elevada concentração de sais dissolvidos ou TDS na água de alimentação | Osmose inversa (RO) ou eletrodiálise (ED)/EDR | Podem reduzir os sais dissolvidos; a recuperação alcançável depende da pressão osmótica, do potencial de incrustação, da composição da água de alimentação e da gestão do concentrado. |
| Remoção seletiva de iões multivalentes ou da dureza antes da concentração de sais | Nanofiltração (NF), abrandamento ou permuta iónica | A NF geralmente separa os iões multivalentes mais facilmente do que os iões monovalentes de sódio e cloreto, pelo que, por si só, pode não ser suficiente quando o objetivo é remover NaCl. |
| Baixo teor residual de iões para aplicações de elevada pureza | RO seguida, quando necessário, de permuta iónica ou outra etapa de polimento | A especificação pretendida e a qualidade da água de alimentação determinam se é necessário polimento e qual a tecnologia adequada. |
| Concentrado de rejeição da RO ou outra corrente residual salina | Concentração adicional, evaporação ou descarga zero de líquidos (ZLD) entre outras opções | A cristalização ou a recuperação de sais só devem ser consideradas quando a composição química da corrente, o pré-tratamento, o consumo de energia e a qualidade do produto recuperado o justificarem. |
| Ião ou composto específico que pode formar um sólido | Permuta iónica seletiva, precipitação ou cristalização | Estes processos visam espécies ou sólidos selecionados; não removem automaticamente o sódio e o respetivo contra-ião em conjunto. |
Impacto operacional e requisitos aplicáveis
Nos sistemas industriais, os sais dissolvidos podem aumentar a condutividade e a pressão osmótica, limitar a recuperação de água e afetar as especificações da água produzida. As correntes que contêm cloretos também podem exigir uma avaliação da compatibilidade dos materiais. A formação de incrustações é determinada pela saturação mineral e pode envolver iões como cálcio, sulfato e carbonato, ou sílica; a concentração de sódio, por si só, não permite determinar se ocorrerão incrustações.
Na irrigação, o risco de redução da infiltração no solo associado ao sódio é avaliado em função da salinidade e das concentrações de cálcio e magnésio, frequentemente através da razão de adsorção de sódio (SAR). Os requisitos para água potável e água industrial dependem da jurisdição e da utilização prevista. A OMS não estabelece um valor de referência baseado em efeitos na saúde para o sódio na água potável; concentrações de sódio superiores a cerca de 200 mg/L podem afetar o sabor. Confirme os requisitos aplicáveis junto da autoridade local competente e de acordo com as especificações da utilização final.
Desenvolvimento de uma solução de tratamento
Uma análise representativa da água ajuda os engenheiros a comparar opções de tratamento e a identificar as necessidades de pré-tratamento, recuperação e gestão dos resíduos. Quando adequado, ensaios laboratoriais e validação à escala piloto podem ajudar a avaliar o desempenho em condições operacionais representativas antes de se selecionar um projeto à escala industrial. A avaliação de viabilidade do processo da Lenntech descreve esta abordagem de avaliação.
Fale connosco sobre um desafio de tratamento de água
Para discutir a composição de uma água ou salmoura específica, contacte a Lenntech através do endereço info@lenntech.com.
Fontes e leituras complementares
- OMS: ficha informativa sobre o sódio na água potável.
- FAO: qualidade da água para a agricultura (salinidade e razão de adsorção de sódio).
- PubChem: cloreto de sódio.
- PubChem: sulfato de sódio.
- PubChem: bicarbonato de sódio.
- PubChem: fluoreto de sódio.
- Diretrizes australianas para a água potável: silicato de sódio.