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Adsorção nos aquários - Parte 1: O básico da filtragem química por adsorção e troca iônica

Muito se fala sobre a filtragem química nos aquários, mas poucas pessoas sabem como funciona o principal mecanismo da filtragem química: a adsorção. Como nosso doutorado está sendo na área de adsorção, resolvemos escrever esse texto explicando como a adsorção acontece e como as principais mídias químicas funcionam. Iremos dividir esse conteúdo em uma série de textos específicos, cada um publicado separadamente, e seguirão a seguinte ordem:

  1. Princípios básicos da adsorção

  2. Carvão ativado

  3. Zeólita

  4. Resinas especiais (para água deionizada e Purigen)

  5. GFO

  6. Informações avançadas sobre adsorção com informações sobre seletividade, regeneração e muito mais

filtragem química aquário adsorção

Se você está tendo problemas com a filtragem do seu aquário, nós da Aquários Sobrinho temos uma linha de equipamentos e materiais de filtragem que com certeza vão te ajudar a ter uma qualidade de água melhor. Só entrar em contato com a gente aqui pelo site, por nossas redes sociais ou pelo link abaixo que iremos te ajudar a resolver seu problema de maneira econômico e eficiente.



Revisando os tipos de filtragem dos aquários


A filtragem é a parte mais importante dos aquários porque é só a partir dela que se consegue manter a qualidade da água e o bem estar dos habitantes dos aquários. Uma filtragem adequada para o tipo de aquário sempre ajuda o aquarista a alcançar o resultado que deseja no hobby.


A filtragem dos aquários é dividida em filtragem biológica, filtragem física e filtragem química. Não vamos entrar em detalhes delas aqui porque já falamos em textos anteriores que podem ser lido nos links abaixo. Vale muito a pena rever o conteúdo.




O básico da adsorção na filtragem química dos aquários


A adsorção é um processo físico-químico de atração entre uma superfície e uma molécula. Ela pode acontecer através de atração física ou atração química. A adsorção física é devido a atrações eletrostáticas entre as moléculas e o material adsorvente (como um imã atraindo outro imã de polaridade oposta, por exemplo), mas não chegam a criar ligações química entre si. Por outro lado a adsorção química cria ligações química entre a molécula e o adsorvente.

Filtragem química aquário
Um exemplo de do processo de adsorção é a ferrugem de superfícies. O ferro adsorve o oxigênio do ar através da adsorção e posteriormente acontece a reação química transformando o ferro e o oxigênio em ferrugem.

O que precisamos nos atentar aqui que vai ser relevante no dia a dia dos nossos aquários é que a adsorção física é mais "fraca" e a adsorção química é mais "forte". Na adsorção física você tem as moléculas adsorvidas mais facilmente sujeitas à influência de forças externas, então você acaba conseguindo trocar ou remover essas moléculas depois com certa facilidade. Na adsorção química, na maioria dos contextos, a reação não é facilmente reversível pela força de ligação entre os átomos.


Um informação muito interessante sobre adsorção é que tanto a adsorção física quanto a adsorção química podem acontecer simultaneamente!


Não vou entrar em detalhes sobre a teoria dessas ligações porque iria complicar além do necessário, porém à medida que forem aparecendo no texto irei mencionando o que for relevante de maneira mais prática.


Agora, se você quiser ver um pouco mais da teoria da adsorção, pode ler o material abaixo e ver o vídeo abaixo sobre forças intermoleculares.



O básico dos fatores relevantes para adsorção nos aquários


Entre as principais características necessárias para um bom adsorvente estão a porosidade (por causa da maior superfície específica) e os sítios ativos. São essas duas características combinadas que vão garantir um bom resultado na filtragem.


Adsorvente é o material que faz a adsorção

A porosidade


Pode-se dizer que a porosidade é uma relação entre a quantidade de poros que um material tem. Essa porosidade varia em função da quantidade de poros e dos tamanhos desses poros. No caso da adsorção, nos queremos que o material adsorvente tenha muitos poros e que eles sejam os menores possíveis porque assim teremos uma maior área superficial.


Para quem não está habituado com essa questão de porosidade, o melhor exemplo que podemos dar são as espumas filtrantes. No mercado elas são vendidas em função de uma medida chamada PPI, que significa poros por polegada. Quanto maior a quantidade desses poros por polegada, menor serão o tamanho desses poros, porém maior será a área superficial (que é o que nos importa) e maior será a quantidade de sítios ativos que poderão surgir.

espuma filtrante aquário
Quanto maior o valor de PPI, maior a quantidade de superfície e menor o tamanho dos poros

Na filtragem biológica é corriqueiro entrar a questão da porosidade das mídias biológicas. Com o tempo nós fomos vendo que na filtragem biológica, diferente da filtragem química, a microporosidade não é interessante e muito menos necessárias porque existem fatores muito mais relevantes. Já escrevemos um texto sobre isso que vocês podem ler no link abaixo:



Sítios ativos


Os sítios ativos são os locais onde de fatos acontece a adsorção em um material. É nesses sítios ativos que você encontra os Grupos Funcionais que falaremos mais à frente na parte de adsorção avançada.


Quanto mais sítios ativos tiver um material adsorvente, maior a quantidade de coisas que esse material consegue adsorver. Nós queremos um material com muitos sítios ativos para adsorver muitas coisas dos nossos aquários.

Sítios ativos (retângulos) onde as moléculas são adsorvidas

Cada sítio ativo tem um afinidade com certos tipos de materiais, alguns atraem moléculas de carga positiva, outros atraem moléculas de carga negativa, outros atraem anéis aromáticos, outros até fazem reações químicas complexas e por aí vai.


Os poros aumentam a área superficial para que uma maior quantidade de sítios ativos (em amarelo) possam aparecer ou serem colocados e fazerem a adsorção

Troca iônica e adsorção nos aquários


A troca iônica é um processo na qual o material trocador de íons faz a adsorção condicionada à liberação de um íons que já está adsorvido. Em palavras mais simples, vai pegar um íon e trocar por outro íon com a mesma carga.


Esse processo é feito no aquarismo pelas zeólitas e pelas resinas especiais (Purigen e resinas de água deionizada)


Na troca iônica entra muito em questão a relação da seletividade do material. Como você vai trocar um íon por outro, o material que tem menor seletividade vai ser trocado por um material que tem maior seletividade.


O vídeo abaixo mostra uma animação sobre como funciona a troca iônica. Perceba que a seletividade muda nem função da mudança da concentração de íons com carga negativa.



Só para dar exemplo de seletividade, vamos pegar o caso de uma zeólita natural. A zeólita em questão vai adsorver cátions por troca iônica e tem uma preferência na ordem abaixo.


Cálcio>Potássio>Amônia>Sódio>Ferro>Alumínio>Magnésio


Isso quer dizer que essa zeólita vai adsorver preferencialmente cálcio em relação aos outros cátions. Depois, ela só trocaria o potássio pelo cálcio, mas não trocaria por nenhum outro. Se ela adsorvesse amônia, ela trocaria a amônia por cálcio ou potássio, mas não trocaria por sódio, ferro, alumínio ou magnésio.


Você sabia que a ZeoMídia Max Blue é uma zeólita modifica e ativada para que ela adsorva preferencialmente a amônia do seu aquário em relação a qualquer outro cátion? É por isso que ela adquire a cor azul. Se você está com problemas de amônia, é só comprar nossa ZeoMídia Max Blue no link abaixo:
zeólita filtragem aquário

A troca iônica é um considerada uma forma de adsorção porque se comporta de maneira muito similar seja em relação à interação entre as moléculas e ao comportamento das moléculas.


Iremos falar com mais detalhes sobre essa seletividade no artigo final sobre os tópicos avançados porque num mesmo material varia em função de várias coisas.


Saturação dos materiais adsorventes


Saturação é o termo usado quando os materiais adsorventes tiveram todos os seus sítios ativos ocupados e já não fazem mais adsorção ou quando a quantidade de material que ele adsorve é igual a quantidade de material que ele dessorve (falaremos de dessorção lá na parte de regeneração no artigo final dessa série). Todo material adsorvente vai saturar em algum momento.


Uma característica interessante é que a saturação de um material adsorvente muda em função do ambiente. Temperatura e interferentes são os principais fatores que afetam a saturação dos materiais adsorvente.


Produtos para aquários que fazem adsorção


Agora que já vimos um pouquinho da teoria da adsorção, vamos ao que nos importa: adsorção nos aquários.


Nos nossos aquários a adsorção acontece principalmente por mídias filtrantes como o carvão ativado, a zeólita, as resinas especiais e o GFO. Iremos falar um pouco dessas mídias, nossas experiências com elas e algumas dicas de como usá-las nos próximos artigos.


No próximo texto iremos falar do carvão ativado!



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