Estudo e otimização do processo de cristalização fracionada a partir do sistema NaCl-CaCl2-H2O

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Menezes, Márcia Fernanda Teixeira de
• Orientador(a): Moriyama, André Luís Lopes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Águas subterrâneas; Cristalização fracionária; Equilíbrio sólido-líquido do sistema NaCl-CaCl2-H2O
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47545

O semiárido brasileiro, em determinados períodos, sofre com a escassez de água. Além das chuvas insuficientes, outro fator que contribui com esse cenário é a presença de solos cristalinos de rasa profundidade, que prejudicam o armazenamento de água nos aquíferos subterrâneos. Todavia, mesmo se armazenada em elevadas quantidades nos aquíferos, devido à alta quantidade de sais, a água se torna imprópria para consumo humano. De acordo com a Portaria 2.914/2011 do Ministério da Saúde, a longo prazo, águas com elevada quantidade de íons em solução poderão acarretar em complicações de saúde aos indivíduos que a consumirem. Tendo em vista a resolução desse problema, recomenda-se o uso de técnicas de dessalinização. O presente estudo foi realizado com base em dados físico-químicos da água de poços da comunidade de Boa-Fé em Mossoró/RN, a partir de dados coletados por Antas (2017), e foi proposta uma estratégia de recuperação dos sais e de obtenção de uma água apropriada para consumo. Realizou-se, então, um estudo de cristalização fracionária com base em diagramas de equilíbrio sólido-líquido, aplicado ao sistema NaCl-CaCl2-H2O em distintas temperaturas de operação (50 °C e 75 °C). A primeira etapa do projeto se baseou no estudo do sistema a 75 °C, a partir do qual foi possível definir rotas de cristalização. Nessa condição, a rota que mostrou melhor desempenho na remoção dos sais foi a que apresentou extração de 83,85% de NaCl e 72,16% de CaCl2.2H2O. Mesmo os percentuais sendo elevados, eles não se mostraram suficientes para levar o sistema ao valor estabelecido para o padrão de potabilidade. Foi necessário, portanto, iniciar a segunda etapa do estudo, em que foram definidas estratégias de otimização que levassem a uma maior recuperação desses sais: o resfriamento do processo para a temperatura de 50 °C; a diluição da corrente de saída para o sistema a 75 °C; e a diluição da corrente de saída para o sistema resfriado de 75 °C a 50 °C. Com as otimizações, algumas estratégias se mostraram suficientes para a obtenção de uma água dentro dos padrões de potabilidade, resultando em porcentagens de extração de até 97,09% de NaCl e 94,82% de CaCl2.2H2O. Em um terceiro momento, foi efetuada a simulação do processo de cristalização fracionária no programa SPECS v5.63©, com a finalidade comparar as metodologias e de validar a estratégia estabelecida através dos diagramas de equilíbrio. Contudo, o modelo termodinâmico extended UNIQUAC e a equação de estado SRK, utilizados pelo programa, não são os indicados para descrever um sistema eletrolítico. Por essa razão, o estudo comparativo realizado revelou uma diferença significativa entre os métodos, de aproximadamente 11,15%. Verificou-se, portanto, que o estudo se mostrou eficaz na proposição de estratégias de recuperação dos sais e de obtenção de uma água dentro dos padrões de potabilidade.