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As ligações de glicósidio de celulose são destruídos por ação dos ácidos, dando cada molécula do polímero numerosas moléculas de glucose –D(+). Consideremos brevemente as reações da celulose, em que a cadeia fica essencialmente intacta. Cada unidade de glucose, na celulose, contém três grupos -OH (Hidroxila) livres; é nestas posições que se dá reação.

Estas reações da celulose, levados a cabo para modificar as propriedades de um polímero, já pronto, barato e facilmente acessível, tem excepcionalmente importância industrial.

Nitrato de Celulose

Como álcool que é, a celulose forma ésteres. Por tratamento com uma mistura dos ácidos nítrico e sulfúrico a celulose transforma-se em nitrato de celulose. As propriedades e usos do produto dependem da extensão da nitração.

O algodão – pólvora, utilizado na preparação da pólvora sem fumo, é a celulose quase completamente nitrada e chama-se, frequentemente, trinitrato de celulose (três grupos nitrato por unidade de glucose).

A piroxilina é uma celulose menos altamente nitrada que contém entre dois e três grupos nitrato por unidade de glucose. Utiliza-se na manufatura de plásticos, como o celulóide e o colódio, de filmes fotográficos e em lacas. Tem a desvantagem de ser inflamável e de formar, na combustão, óxidos de nitrogênio altamente tóxicos.

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Acetato de Celulose

Em presença de anidrido acético, ácido acético e um pouco de ácido sulfúrico, a celulose transforma-se no triacetato de celulose. Ao removerem-se alguns grupos de acetato, por hidrólise parcial, degradam-se as cadeias para fragmentos mais pequenos (de 200-300 unidades cada), e obtém-se o acetato de celulose (aproximadamente um diacetato) de extraordinária importância industrial.

O acetato de celulose é menos susceptível de combustão do que o nitrato de celulose e substituiu-o em muitas aplicações, como, por exemplo, em filmes fotográficos de segurança. Ao fazer-se a extração de uma solução de acetato de celulose em acetona, através dos orifícios finos de uma fieira, o solvente evapora-se e obtêm-se filamentos sólidos, utilizados na fabricação de malhas e tecidos na indústria têxtil.

Raiona “Celofane”

Por tratamento dos álcoois com sulfeto de carbono e solução aquosas de hidróxido de sódio, obtém-se compostos conhecidos por xantatos.

SH+
Xantato

A celulose apresenta análoga reação e dá origem a xantato de celulose, o qual se dissolve em solução de álcalis, com formação de uma solução coloidal viscosa, conhecida por viscose. Por extrusão da viscose através de fieiras num banho ácido, regenera-se a celulose sob forma de filamentos finos com os quais se preparam os fio da raiona. Embora haja outros processos para a fabricação da raiona, o da viscose é o mais utilizado nos EUA.

Se fizer a extrusão da viscose através de uma fina ranheira, regenera-se a celulose sob a forma de películas finíssimas, as quais, plastificadas com glicerol, se utilizam no revestimento protetor de embalagens (“celofane”).

Embora a raiona e o “celofane” se designem frequentemente “celulose regenerada”, são constituídos por cadeias muito mais curtas que as da celulose original, em virtude da degradação operada pelo tratamento solubilizado com álcali.

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Ésteres de Celulose

Para alquilar a celulose recorre-se, na indústria, ação os cloretos de alquilo (mais baratos que os sulfatos) em presença de álcali. Nestas reações dá-se, inevitavelmente, considerável degradação das longas cadeias da celulose.

Os ésteres metílicos, etílicos e benzílicos da celulose tem grande importância nas indústrias têxtil, de filmes e de plásticos.

3.2.3 Aplicações de Polímero Natural no Tratamento de Águas: Baba do Quiabo

A água captada de rios e mananciais, podem conter uma grande diversidade de impurezas, como substâncias húmicas, partículas coloidais e microorganismos. Estas impurezas normalmente apresentam carga superficial negativa, devido ao contínuo choque destas, sendo que a repulsão eletrostática entre estas cargas seja acentuada fazendo com que estas não se aproximem, não acontecendo a agregação, permanecendo as mesmas no meio. De uma maneira geral, quanto maior for a diversidade de matérias primas oriundas da fonte de captação maior será a possibilidade da ocorrência de choques na composição da água a ser tratada.

No tratamento de líquido é importante considerar que lidamos com materiais suspensos e a química da suspensão é a chave do processo de separação líquido-sólido. Para um melhor entendimento do mecanismo de realização de tal separação, devemos entender os tipos de forças que atuam sobre as partículas suspensas. Há basicamente quatro forças envolvidas: Gravidade, Van der Waals, Movimento Browniano e a Repulsão Eletrostática. A força da gravidade é que atua no sentido de sedimentar a partícula suspensa.

As forças de Van der Waals podem ser definidas como fracas forças de atração entre as partículas suspensas enquanto que o Movimento Browniano confere um contínuo deslocamento das partículas coloidais suspensas causando colisão entre as partículas e moléculas no meio líquido. A repulsão eletrostática, função do potencial Zeta, é a força que atua nas partículas de mesma carga elétrica, mantendo-se separadas. O potencial Zeta é a medida da repulsão eletrostática entre as partículas e significa a diferença de carga entre a camada relativamente carregada e a solução neutra, conforme mostrado na Figura 8.

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+- +- +-- +- +- - + - + +- +- +-
+- +- +- +- +- +-+ - +-

+- +- +- +- - +- + - + +- +- +- +- Potencial ZETA

Potencial de NERST

Potencial Elétrico ao redor da partícula +- +- +- +- + - +-

Plano de cizalhamento

Repulsão eletrostática Figura 8: Esquema de partícula carregada

Considerando os fatos citados que acarretam a turbidez, o emprego de coagulantes adequados a remoção destes materiais orgânicos e inorgânicos, favorece a desestabilização química dessas partículas. O emprego singular do Sulfato de Alumínio, não conduz à formação de flocos de dimensões consideráveis, o que não permite assim a sua remoção imediata por sedimentação,

O Quiabo, diferente dos polímeros sintéticos que possuem sítios ionizáveis (positivos ou negativos) ao longo da cadeia, não apresenta esta propriedade, o que os fazem atuar como coagulante. O Quiabo possui em sua estrutura uma grande quantidade de H e OH disponíveis ao longo de cada piranose, o que favorece sua ação sobre as partículas instáveis no meio.

Desenvolvimento

Após a desidratação natural do Albemoschus esculentus, (2 semanas), é pulverizado em partículas com teor ± 10% passado a uma peneira de 125 mesh com intuito de obter um material bem fino. Nos ensaios do polímero natural, utiliza-se sulfato de alumínio, como coagulante, e auxiliar de floculação o Albemoschus esculentus (Quiabo). A água utilizada nos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação pode ser oriunda de qualquer rio ou manacial, neste caso a água utilizada foi de rio, tendo como turbidez inicial 25 u.t. O primeiro ensaio realizado foi de adquirir a dosagem ótima do coagulante primário [Al2(SO4)3], onde foi adicionado diferentes dosagens na água com rotação do reator mantida a 100 rpm. Depois medida a dosagem ótima do sulfato, preparou-se a solução do auxiliar de floculação AE, o qual teve uma dosagem variada de 0,4 mg/L a

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2,0 mg/L, após 5 minutos de coagulação do floculador primário, adicionou-se o polímero natural deixado a rotação em 45 rpm. Os ensaios de coagulação-floculaçãosedimentação foram realizado num tempo de 15 minutos de duração.

O trabalho pode ser executado utilizando-se aparelho de Ressonância Magnética

Nuclear 1H e 13C para caracterização e equipamento de floculação com reatores estáticos “Jar Test”. Todos ensaios com as amostras dos efluentes foram realizados no laboratório em equipamentos de coagulação, floculação e sedimentação (Jar Test), constituído de seis reatores estáticos, com 6 frascos em acrílico de 2 litros cada, que dispõe de um agitador magnético para cada reator e dispositivo que permite a coleta simultânea das amostras em tempos diferentes e com a possibilidade de várias a altura de coleta do sobrenadante ( a partir do nível de água do reator). Veja o esquema do Jar Test (Figura 9).

Al(SO)AE + Al(SO)Al(SO)AE + Al(SO)AE + Al(SO)AE + Al(SO)AE + Al(SO)

Figura 9: Equipamento de Jar Test constituído de seis reatores estáticos, com 6 frascos em acrílico de 2 litros cada, que dispõe de um agitador magnético para cada reator e dispositivo que permite a coleta simultânea das amostras em tempos diferentes e com a possibilidade de variar a altura de coleta do sobrenadante a partir do nível de água do reator.

Performance do Polímero Natural

Como mostrado na Figura 10, as primeiras dosagens há uma baixa redução da de turbidez, ao mais há uma perda de Al2(SO4)3 não sendo econômico para a estação de tratamento de água e favorecendo uma maior poluição do ambiente. Com a aplicação do polímero natural AE, devido as suas propriedades estruturais, promove uma maior adsorção (exemplo Figura 1) das partículas coloidais a partir do ponto de dosagem ótima [Al2(SO4)], o que vem a ter uma considerável dimensão do flóculo, favorecendo assim, uma veloz sedimentação das partículas coloidais. Veja Figuras 12 e 13. A ação do polímero natural no tempo de 2 minutos teve um maior efeito em relação ao sulfato de alumínio, o que salientou-se de forma floculante entre os colóides, devido a cadeia

Conhecendo Materiais Poliméricos polimérica não solubilizar em água e não possuir carga elétrica, neste tempo o AE teve uma remoção de turbidez de 8% e o sulfato de 64%. O intervalo tempo entre 6 a 10 minutos foi caracterizado como a dosagem ótima, onde o AE tem a sua total ação sobre os colóides. Tendo uma remoção de 91,2% de turbidez.

Turbidez ( U . T .)

Dosagem ótima de Al (SO)(mg/L) a)Idealb)Perda de

Figura 10: Dosagem ótima Sulfato de Alumínio, a adição do Sulfato de Alumínio não associado com auxiliar de coagulação, não conduz à formação de flocos de dimensões consideráveis, o que não permite assim a sua remoção imediata por sedimentação. Neste gráfico temos duas situações: a) que indica a ação ideal do sulfato de alumínio e b) que indica a perda de sulfato quando passa da dosagem ótima.

Polímero

Partícula Partícula instável

Partículas instáveis

Floculação Formação flocos

Figura 1: a) ação do polímero natural na partícula de impureza, b) Formação de Flocos a partir da agregação das partículas instáveis

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