UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁTECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS

CAMPUS TOLEDO

GABRIELA BEGALLI RA 1573659

AVALIAÇÃO DE ÁGUAS INDUSTRIAIS E PARA CONSUMO

1) Elabore uma discussão comparando os efeitos e técnica de tratamento da turbidez sobre os outros parâmetros. Posteriormente realize uma estratégia de tratamento considerando a turbidez < 25 NTU. Cite o método de análise para monitoramento da turbidez da água.

Os parâmetros como turbidez está relacionada com a propriedade ótica

da água que causa a dispersão e absorção de um feixe de luz incidindo em

uma amostra causando assim a redução da penetração da luz solar. Também

as partículas em suspensão localizadas próximo à superfície podem absorver

calor adicional da luz solar, aumentando a temperatura da camada superficial

da água, estando interligada juntamente com os parâmetros como coloides,

organismos microscópico, algas e também devido a argila, sílica, matéria

orgânica e inorgânica. Estes materiais geram uma cor que varia de incolor até

o castanho intenso.

Quando sedimentadas, estas partículas formam bancos de lodo onde a

digestão anaeróbia leva à formação de gases metano e gás carbônico,

principalmente, além de nitrogênio gasoso e do gás sulfídrico. O movimento

ascensional das bolhas de gás ocasiona o arraste de partículas orgânicas não

totalmente degradadas, aumentando a demanda de oxigênio na massa líquida.

Conforme Nirenberg, a cor e a turbidez são dois aspectos que também

geraram excelentes modelos, em efluente bruto e tratado, comprovado pela

influência das matérias sólidas em suspensão em relação à cor. A cor indica a

presença na água de substâncias dissolvidas, e a turbidez é gerada pela

presença de material fino (partículas) em suspensão (flutuando/dispersas) na

água, comprovado assim a dependência entre os dois parâmetros.

Outro parâmetro que se interliga com a turbidez é os altos teores de

ferro que também geram problemas estéticos como uma cor característica de

castanho claro a castanho escuro, sendo similares a cor característica da

turbidez, pode ser visualizado isto na Figura 1.

Figura 1: Cor característica da turbidez e do ferro na água.

Em alguns casos, águas ricas em íons Fe, podem apresentar uma

elevação de sua turbidez quando entram em contato com o oxigênio do ar.

Para o tratamento da turbidez um dos parâmetros que prejudica o

mesmo é o pH para a clarificação da água, onde geralmente é realizada por

coagulação e filtração, que acaba sendo mais difícil quando a turbidez adquire

valores bastante elevados e sofre variações súbitas, junto com o pH e a

alcalinidade, ocasionada por chuvas torrenciais.

Quando isso acontece, as fases subsequentes do tratamento são

prejudicadas por uma coagulação deficiente, os filtros recebem uma carga

excessiva de flocos e matéria não coagulada, resultando em carreiras de

filtração extremamente curtas e uma água filtrada de qualidade inferior.

Se situações como essa costumam repetir-se com certa frequência, é

conveniente o uso de pré-sedimentadores para remover o excesso de material

sedimentável.

Para efetuar uma estratégia de tratamento deve ser levado em

consideração alguns pontos, como o tamanho e concentração das partículas

no qual tem grande influência na medição de turbidez, sendo uma difícil

escolha do processo adequado para sua remoção.

Água com turbidez elevada e dependendo de sua natureza, forma flocos

pesados que decantam mais rapidamente do que água com baixa turbidez, que

também tem suas desvantagens como no caso da desinfecção que pode ser

dificultada pela proteção que pode dar aos microrganismos no contato direto

com os desinfetantes.

Outro fator é que a presença de turbidez elevada, na água bruta dos

mananciais utilizados como fonte de água para abastecimento, resulta em um

consumo elevado de reagentes na etapa de floculação/sedimentação durante o

tratamento da água nas ETA’s, encarecendo o processo e o custo da água

para o consumidor final.

Para a remoção da turbidez presente nas águas, torna-se necessário a

desestabilização da dispersão coloidal. Como, de um modo geral, a maioria

dos coloides dispersos em água, onde a faixa de pH se encontra entre 5 a 10,

apresentam carga negativa, deve ser adicionado à água um eletrólito que

contenha uma carga de sinal contrário à carga das partículas coloidais

presentes na água.

Conforme a Portaria MS Nº 2914 de 12/12/2011 o valor máximo

permitido para a turbidez é de 5 NTU. O problema propõe a estratégia de

tratamento para uma água com um valor abaixo de 25 NTU para a turbidez.

Com este valor pode se efetuar dois tipos de tratamento:

Dupla filtração;

No caso de mais elevado, a escolha pode recair em clarificação por

decantação ou por flotação a ar dissolvido.

Num processo detalhado pode se fazer o seguinte para o tratamento da

turbidez: inicialmente colocar na água um coagulante que irá agregar as

partículas coloidais, a sujeira, iniciando um processo de coagulação-floculação.

Em seguida, as partículas coloidais que não são capazes de sedimentar

espontaneamente serão agregadas em flocos. E nesta agregação que irá

diminuir a turbidez da água que é provocada pela atração de hidróxidos,

provenientes dos sulfatos de alumínio e ferro II, por íons cloreto e sulfatos

existente na água. O floculante pode ser o sulfato de alumínio. Após segue

para uma decantação e uma filtração.

Uma das técnicas utilizadas para monitorar a turbidez é pelo método

nefelométrico que é adotado nas atividades de controle de poluição da água e

de verificação do parâmetro físico nas águas consideradas potáveis, como a

turbidez. O método é baseado na comparação da intensidade de luz espalhada

pela amostra em condições definidas com a intensidade da luz espalhada por

uma suspensão considerada padrão. Quanto maior a intensidade da luz

espalhada, maior será a turbidez da amostra analisada. O turbidímetro é o

aparelho utilizado para a leitura, constituído de um nefelômetro, sendo a

turbidez expressa em Unidades Nefelométricas de Turbidez (UNT).

2) Elabore uma discussão comparando os efeitos e técnica de tratamento da dureza sobre os outros parâmetros. Posteriormente realize uma estratégia de tratamento considerando a dureza > 250 mg (CaCO3) / L. Cite o método de análise para monitoramento da dureza da água.

A dureza é uma característica conferida a água pela presença de alguns

íons metálicos bivalentes, principalmente os de cálcio Ca++ e de Mg++ e, em

menor grau, os de Fe++ e Sr++. É conhecida principalmente pela sua

propriedade de impedir a formação de espuma como sabão. Águas duras

diminuem a eficiência dos herbicidas ao reagirem com os surfatantes aniônicos

(principalmente K+ e Na+), através de substituições químicas que geram

precipitados e floculações.

Um dos fatores que está relacionado com a redução de dureza é a

alcalinidade, que é uma das determinações mais importantes no tratamento de

água. A dureza, como a alcalinidade e a acidez, é geralmente expressa em

termos de CaCO3.

Para reduzir a dureza podem ser empregas resinas especificas para

troca de cátions ou pode-se elevar o pH para causar precipitação,

principalmente de sais ou hidróxidos de cálcio e magnésio.

As resinas de troca iônica podem ser catiônicas, aniônicas, mistas,

adsortivas, seletivas ou catalíticas. As resinas catiônicas se subdividem em

fortemente ácidas (presença de ácido sulfônico) e fracamente ácidas (presença

de ácido carboxílico). As resinas catiônicas fortemente ácidas possuem a

capacidade de remoção tanto da dureza temporária (Ca2+ e Mg2+ ligados aos

íons bicarbonato e carbonato) quanto da dureza permanente (Ca2+ e Mg2+

ligados a ânions fortes, como o sulfato e cloreto), já as resinas catiônicas

fracamente ácidas só conseguem remover a dureza temporária.

Uma opção para remoção de dureza das águas é utilizando uma resina

catiônica, o cátion contido nela é o sódio (Na), ela é denominada resina

catiônica do grupo sódio (R - Na). Assim se expressa a troca catiônica

utilizando uma resina do grupo do sódio:

R-Na2 + CaSO4 ↔ R-Ca + Na2SO4

Para uma resina catiônica do grupo do hidrogênio, assim será a reação

de troca:

2R-H + Ca(HCO3)2 ↔ R2Ca + 2H2O + 2CO2

As resinas de troca catiônicas, remove a dureza das águas, mas

conserva sua alcalinidade e as resinas R-H remove a dureza e cria uma certa

acidez livre no seu efluente. Na eliminação da dureza de águas com tratamento

por resinas catiônicas e aniônicas, primeiro deixa-se a água passar pelo leito

das catiônicas, pois estas são mais resistentes química e mecanicamente. Por

último, a água passa pelo leito das aniônicas que são mais fracas tanto química

quanto mecanicamente.

As águas podem ser classificadas em termos de grau de dureza,

conforme a Tabela 1:

Tabela 1: Classificação das águas segundo a dureza (RICHTER, 2009)

Águas Dureza (mg/L em CaCO3)

Moles ou brandas ≤ 50

Dureza moderada 50-150

Duras 150-300

Muito duras > 300

Para a dureza, a Portaria MS Nº 2914 de 12/12/2011, descreve-se que o

valor máximo permitido para a dureza total é de 500 mg/L. Portanto, pelo

problema proposto a água está com uma dureza acima de 250 mg (CaCO3)/L,

sendo classificada conforme a Tabela 1 como dura ou muito dura.

Uma estratégia de tratamento dependerá dos ânions que acompanham

os cátions cálcio, magnésio e ferro II. Por exemplo, se o ânion for o

bicarbonato, a dureza da água é temporária e pode ser eliminada com apenas

uma destilação, mas se os ânions forem o sulfato, o nitrato ou o cloreto, a

dureza é permanente e são utilizados processos químicos. Um desses

processos é a adição de cal extinta ou soda, que reagem com os cátions e

formam sais insolúveis. Também a eficiência de redução da dureza depende

da concentração de SDT na água.

Uma técnica comum utilizada para análise da dureza da água é a

volumetria de complexação, utilizando EDTA como agente titulante que pode

ser visualizado na Figura 2, um fluxograma para a determinação da dureza da

agua.

Figura 2: Fluxograma da análise de dureza (Fundação Nacional de Saúde)

A imagem acima demonstra a complexometria que é um método

analítico volumétrico que compreende a titulação de íons metálicos com

agentes complexantes.

Referências utilizadas

Fundação Nacional de Saúde. Manual prático de análise de água. 1ª ed,

Brasília, 2004.

NIRENBERG; L.P; FERREIRA; O. M; Tratamento de águas residuárias de indústria de laticínios: eficiência e análise de modelos matemáticos do projeto da Nestlé. Disponível em:

<http://www.pucgoias.edu.br/ucg/prope/cpgss/ArquivosUpload/36/file/

TRATAMENTO%20DE%20%C3%81GUAS%20RESIDU%C3%81RIAS%20DE

%20IND%C3%9ASTRIA%20DE%20LATIC%C3%8DNIOS%E2%80%A6.pdf>

Acesso em: 09 ABR 2016.

Portaria MS Nº 2914 DE 12/12/2011 (Federal). Disponível em:

<http://www.comitepcj.sp.gov.br/download/Portaria_MS_2914-11.pdf> Acesso

em: 09 ABR 2016.

RICHTER, C. A.; Água: métodos e tecnologia de tratamento. São Paulo:

Editora Blucher, pag. 65-90, 2009.

SAKAI, Suzana; Resinas trocadoras de íons, soluções a favor do tratamento de água e efluentes; Revista TAE, 2012. Disponível em:

<http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=4915>. Acesso em: 09 ABR

2016.

Toledo, 10 de abril de 2016