Os meios filtrantes são constituídos de matérias granulares e são utilizados para remover as impurezas presentes na água. O material granular comumente empregado é a areia, que apesenta alta resistência a abrasão e não causa preocupação de perda de material, devido aos efeitos abrasivos que ocorrem entre os grãos durante a lavagem. 
A Areia filtrante faz parte do material filtrante para filtros de tratamento de água, sendo regido pela ABNT - norma NBR 11.799 (Areia, Pedregulho e Carvão Antracitoso). “São areias selecionadas de qualidade e classificadas em faixas granulométricas, normalmente fina e média” – destaca Sidney Nakanishi, diretor da Clarifil.
Devem ser constituídas de grãos de material silicoso, visualmente livre de pó, barro, argila, mica e matéria orgânica. 
De acordo com Alexandre Prado Rocha, engenheiro da Fusati, os materiais granulares utilizados como meio filtrantes são areia, carvão antracitoso, granada e quartzo. O carvão ativado granular também tem sido utilizado para remoção de odor e sabor da água, além da adsorção de compostos orgânicos. O carvão betuminoso pode ser utilizado como meio filtrante, apesar de ser mais friável que o carvão antracitoso. 
Algumas propriedades físicas importantes que caracterizam um material filtrante, como o diâmetro dos grãos e a sua curva de distribuição granulométrica, sua forma geométrica, porosidade, massa específica e dureza, podem afetar o desempenho da filtração. É de grande importância também, a caracterização química do material granular, como a solubilidade em ácido clorídrico e em hidróxido de sódio, e a possibilidade da presença de substâncias químicas, como o mercúrio, que podem ser liberadas na água.
A composição das pedras de quartzo e´ principalmente o Dióxido de Silício (SiO2) ou apenas Sílica, como e´ conhecido popularmente. 
É um mineral que se destaca pelo seu alto teor de dureza, ficando atrás apenas de minerais raros como o diamante e o topázio.
“Devido ao aumento progressivo do consumo de água tratada, iniciou-se o estudo do desempenho de filtros de dupla camada de areia em instalações existentes e foi constatado que com a utilização de meio filtrante constituído de camada dupla carvão ativado e areia, resultava em carreias de filtração mais longas” – ressalta Alexandre Prado Rocha. 

Classificação 
De maneira resumida, a areia faz a filtração, ou seja, retenção de particulados em suspensão dentro do processo da filtração no tratamento de água. Sua classificação varia de acordo de cada especificação de cliente ou fabricante de Estação de Tratamento de Água (ETA), normalmente com granulometria de 0,5 a 0,8mm, 0,8 a 1,7mm, 1,0 a 2,0mm entre outras. 
“Seu uso mais comum seria na captação de água de rio para tratamento de água de cidades (Concessões ou autarquias municipais, estaduais e federais). Hoje, atinge vários seguimentos do mercado (agroindústrias, indústrias têxteis, metalúrgicas, celulose e papel, etc) e residenciais (particulares) que tem crescido bastante” – afirma Nakanishi.
Rocha explica que para cada material granular que compões o meio filtrante são feitos ensaios granulométricos, por meio dos quais são definidos o tamanho do menor grão, tamanho do maior grão, tamanho efetivo e coeficiente de desuniformidade. O ensaio granulométrico é feito através de peneiras padronizadas, cujo tamanho das aberturas das malhas mantém uma relação aproximada de √2, de uma peneira para a outra. 
O material é colocado na peneira de maior tamanho, localizada na parte superior, sob a qual encontram-se sucessivamente as peneiras com malhas de menor abertura. Por meio de um agitador, o material granular é distribuído nas peneiras, pesando-se em seguida as quantidades retidas em cada uma delas.  O que passa ou fica retido são acumuladas e calculadas em porcentagens, para a construção da curva de distribuição granulométrica. A partir da curva de distribuição granulométrica são definidos dois parâmetros:
Tamanho efetivo (d10) que corresponde ao tamanho equivalente a 10% (em peso) do material que passa no peneiramento. De acordo com a “AWWA Standard for Filtering Material” (1989), o tamanho efetivo do carvão deve estar entre 0,6 e 1,6 mm e o da areia entre 0,35 e 0,65 mm.
Coeficiente de Desuniformidade (CD) é a relação entre o tamanho equivalente a 60% (em peso) de uma amostra representativa de material filtrante que passa no peneiramento (d60), dividido pelo tamanho equivalente a 10% (em peso) da mesma amostra que passa no peneiramento (d10). Também de acordo com a “AWWA Standard for Filtering Material” (1989), o coeficiente de desuniformidade para o carvão antacitoso e para a areia deve ser menor ou igual a 1,7 mm.
“No Filtro Central Fusati, por exemplo, o Quartzo é utilizado em 7 camadas com classificação de diferentes granulometrias. Uma forma natural de travamento garante a retenção de partículas sólidas de 5 a 15 micra, até 15 vezes menor do que um fio de cabelo” – destaca o engenheiro. 
Ainda segundo Rocha, o meio filtrante é constituído por grãos de diferentes tamanhos e normalmente apresenta-se estratificado devido a lavagem, de modo que os grãos mais finos se posicionam no topo do meio filtrante, enquanto que os mais grossos se situam nas partes inferiores do mesmo.
A escolha da granulometria de um meio filtrante depende de algumas variáveis, tais como taxa de filtração, carga hidráulica disponível, qualidade do afluente, sistema de lavagem, disponibilidade e custo. 

Para cada granulometria do meio filtrante pode-se otimizar o desempenho da filtração. Em meios filtrantes de menor granulometria dificilmente ocorre o transpasse, que é o aumento progressivo da turbidez da água tratada, porém, as carreias de filtração resultam mais curtas devido ao aumento da perda e carga. 
Por outro lado, com meios filtrantes de maior granulometria, há possibilidade de ocorrência do transpasse, entretanto, as carreiras de filtração são mais longas e, geralmente, maior volume de água é requerido para a lavagem.
Nakanishi destaca que a escolha, normalmente vai de acordo com tipo de tratamento de água a ser utilizada (filtrada), “quanto mais a água carregada de matéria em suspensão (suja) maior exigência na filtração, consequentemente a areia filtrante tem que tem menor granulometria para filtrar melhor os particulados” – enfatiza. 

Aplicações e principais filtros
A aplicação da areia filtrante tem como finalidade a remoção de material particulado no caso da areia, quartzo e granada e adsorção no caso do carvão ativado. A adsorção em carvão ativado é um processo baseado na concentração e imobilização de um contaminante na superfície do carvão ativado. A técnica é conhecida como um fenômeno de interface, ocorrendo um equilíbrio dinâmico entre o soluto e a fase aquosa e o adsorvido na superfície do carvão. 
Quando o equilíbrio é alcançado, os parâmetros de adsorção podem ser simplesmente estabelecidos usando uma apropriada equação de isoterma. Trata-se de um processo simples de operar e não requer custos elevados, devido a baixa necessidade de energia e a possibilidade de reúso do carvão.
A adsorção pode ser física ou química, de acordo com a natureza das interações produzidas entre o material adsorvido a e superfície do adsorvente. A primeira ocorre quando as forças de ligação entre as moléculas são fracas como as forças de ligação de Van Der Waals e as forças devido às ligações eletrostáticas de polarização. Este tipo de adsorção é reversível, pouco específico, é um processo rápido e geralmente limitado pelos fenômenos de difusão. 

A adsorção física geralmente ocorre em temperaturas próximas ou abaixo do ponto de ebulição do meio de adsorção. A dessorção dos compostos pode ser obtida à mesma temperatura em que foi procedida a adsorção. 
O aumento da temperatura acelera o processo de dessorção, pois disponibiliza facilmente a energia necessária para a evacuação das moléculas adsorvidas, permitindo a dessorção total.
Na adsorção química, por sua vez, há o compartilhamento de elétrons entre os compostos adsorvidos e a superfície do adsorvente, resultando na modificação da distribuição das cargas eletrônicas da molécula adsorvida, cujas forças de ligação são do mesmo tipo das ligações químicas. Este tipo de adsorção é muito específico e é acompanhado de uma forte variação da energia de ativação.
Essa, geralmente ocorre em temperaturas acima do ponto de ebulição do meio líquido de adsorção. Os compostos adsorvidos quimicamente só conseguem ser dessorvidos com uma grande quantidade de energia provida de aquecimento e a altas temperaturas. É caracterizado por formar apenas uma única camada de substância adsorvida na superfície adsorvente.
O quartzo tem algumas aplicações em abrasivos, artesanato, cerâmica, construção civil, cosmético, domissanitário, eletrônica, farmacêutica, filtração, fundição, impermeabilizantes, química, tintas, vidreira, etc. 
É importante destacar que a areia filtrante classificada é um dos elementos principais no processo de filtração no tratamento da água, onde a Filtração é uma etapa primordial para ter uma água de qualidade tanto sendo para consumo ou mesmo uso geral (reúso). 
“Lembramos que normalmente os filtros de tratamento de água são compostas por camadas filtrantes, podendo ter carvão antracitoso (mineral) ou carvão ativado (vegetal), areia filtrante e o seixo rolado (cascalho ou pedregulho) lavado e classificado, que seria a base da camada suporte do leito filtrante” – enfatiza Nakanishi.
Os filtros para tratamento de água podem ser constituídos de camada única de areia, camada dupla com carvão ativado sobre a areia ou camada onde ocorre rapidamente a obstrução dos poros, devido a remoção de sólidos ocorrer somente na superfície do meio filtrante. 
De acordo com Rocha, isto acontece porque os grãos menores de areia se situam na superfície do meio filtrante, e os maiores no fundo. Assim, o afluente com maior quantidade de impurezas escoa, inicialmente, pelas subcamadas de areia, nos quais são menores os vazios intergranulares.

Já nos meios filtrantes duplos, contendo uma camada de carvão ativado com grãos maiores sobre a de areia mais fina, há penetração mais profunda de sólidos, evitando a rápida obstrução das camadas de menor granulometria. 
Os benefícios ganhos pelo uso de meios filtrantes de camada dupla levaram ao desenvolvimento de meios filtrantes de camada tripla, nos quais uma camada mais fina de material mais denso (granada ou ilmenita) é adicionada abaixo da camada de areia. 
Este tipo de meio filtrante é algumas vezes referido como meio filtrante misto, porque os tamanhos dos grãos e os coeficientes de desuniformidade das três camadas são selecionadas para que haja uma intermistura parcial dos maiores grãos de um material com os menores do outro.
Uma das principais vantagens no uso do quartzo como elemento filtrante no Filtro Central é a eficiência na retenção da partícula sólida (sujeira da água) e a possibilidade de fazer a retrolavagem do material periodicamente. “De maneira geral, com o uso de areias filtrantes, conseguimos abaixar a turbidez, e reter os resquícios de particulados que seguem em processos anteriores normalmente provindo da decantação. As vantagens são água filtrada deixando-as mais cristalinas e removendo impurezas” – completa Nakanishi. 

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