Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas GeraisCurso Técnico em Meio Ambiente

Dureza

Prof: ElizabethGestão de Recursos Hídricos

Cíntia AméliaIsabella Gomes

2010

Introdução

• A análise dos parâmetros químicos, como a dureza da água, é útil para garantir que a água a ser utilizada não contenha impurezas que venham prejudicar, principalmente o consumo humano e as atividades industriais;

• O termo água dura foi originado em razão da dificuldade de lavagem de roupas, com águas contendo elevada concentração de certos íons minerais.

Dureza

• Parâmetro químico característico da qualidade da água;

• É a Concentração de cátions multimetálicos em solução;

• Os cátions mais frequentes são os bivalentes Ca 2+ e Mg 2+ .

Fonte:<www.dombosco.com.br/.../imagens/agua_dura.jpg> , 2010.

Origem

• Natural: Dissolução de minerais contendo cálcio e magnésio.

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca(HCO3)2(aq)

Fonte: Manutenção do lago, 2010.

• Antropogênica: Despejos industriais

1- chuva

2- solo rico em minerais

3- água subterrânea  dureza total alta e dureza carbonato alta

• Dependendo da concentração dos íons, a água passa a ser classificada da seguinte maneira:

Classificação

• A utilização mais frequente do parâmetro é a caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas;

• Unidade: mg/L de CaCO3

Fonte: <http://200.144.189.54/dados/t2k/_quimica_qui44.arquivo.pdf > ,2010.

Classificação

• associada a HCO3- e CO3

2

• correspondente à alcalinidade;• sensível ao calor, causando precipitação em elevadas temperaturas;• dureza temporária – pode ser eliminada pela fervura.

• dureza permanente – não é eliminada pela fervura. Parcela devida a sais diferentes

• Dureza total: soma da concentração de todos os íons responsáveis pela dureza;

• associada a ânions não carbonato, especialmente Cl- e SO4

2-

Determinação da Dureza

Experimentalmente a dureza pode ser determinada mediante a titulação da amostra com EDTA - ácido etilenodiaminotetracético (ou outra técnica analítica que quantifique cálcio e magnésio) e expressa como a massa em miligramas/L de carbonato de cálcio (mgCaCO3/L) que contém o mesmo número total de íons da amostra.

Importância sanitária

• Não há evidências de que a dureza cause problemas sanitários;

• Em determinadas concentrações, causa um sabor desagradável e pode ter efeitos laxativos;

• Reduz a formação de espuma, implicando em um maior consumo de sabão;

Fonte: <http://200.144.189.54/dados/t2k/_quimica_qui44.arquivo.pdf > ,2010.

• Causa incrustação nas tubulações de água, caldeiras e aquecedores industriais.

Padrão de aceitação para consumo humano

Fonte:< http://www.agrolab.com.br/portaria%20518_04.pdf>, 2010.

De acordo com a portaria n° 518 de 2004, o valor máximo permitido de dureza da água para consumo humano é de até 500 mgCaCO3/L.

Fonte:<www.dombosco.com.br/.../imagens/agua_dura/01.jpg> , 2010.

Fonte:<www.dombosco.com.br/.../imagens/agua_dura.jpg> , 2010.

Fonte: Google imagens, 2010.

Problemas relativos à dureza

Tratamento - Abrandamento

• O tratamento da água dura para retirada de Ca 2+ e Mg 2+ é conhecida por abrandamento. Podendo ser:

• Precipitação química;

• Troca iônica;

• Nanofiltração;

• Entre outras.

Precipitação Química

• Adição de cal (CaO) e carbonato de sódio (Na2CO3): A cal é utilizada para elevar o pH da água, fornecendo alcalinidade necessária, enquanto o carbonato de sódio pode fornecer alcalinidade para reação e íons carbonatos necessários. Reações envolvidas:

Fonte: <http://www.kurita.com.br/adm/download/agua_dura_e_Abrandamento.pdf> . Acesso: Jul. 2010.

Processo de abrandamento em um único estágio sem ou com excesso de cal ou carbonato

Cal

Coagulante

CO2 Auxiliar de filtração

Água Abrandada

Pré-tratamento

Lodo

Abrandamento Recarbonatação

Filtração

Na2CO3

Fonte:<http://200.144.189.36/phd/LeArq.aspx?id_arq=1244.> . Acesso: 21 jul. 2010.

Processo de abrandamento em dois estágios com excesso de cal ou carbonato

Cal

Coagulante CO2

Auxiliar de filtração

Água Abrandada

Pré-tratamento

Lodo

1° Estágio 2° Estágio

Filtração

Na2CO3

Coagulante

Fonte:<http://200.144.189.36/phd/LeArq.aspx?id_arq=1244.> . Acesso: 21 jul. 2010.

Precipitação Química

– Vantagens:

• Pode ser aplicado para águas com dureza elevada;

• Possibilita remover da água outros contaminantes:

– Remoção de metais pesados e arsênio;

– Clarificação da água;

• Tecnologia bem estabelecida.

– Desvantagens:

• Utilização de produtos químicos;

• Produção de lodo;

• Necessidade de ajustes finais.

Troca Iônica

• Zeólitos: mineral constituído de alumínio-silicato de sódio – (NaAlZ) . Têm a propriedade de trocar o sódio, que entra na sua composição, pelo cálcio ou magnésio dos sais presentes na água, acabando, assim com a dureza da mesma.

Fonte:

Íons de cálcio e magnésio na água não tratada

Íons de sódio em água tratada

Íons de cálcio e magnésio

Íons de sódio

Íons sendo trocados pela resina

Troca Iônica

– Vantagens:• Grande eficiência para remoção dos íons responsáveis pela dureza;• As resinas podem ser regeneradas;• Não há formação de lodo no processo.

– Desvantagens:• Requer um pré-tratamento da água;• Ocorre saturação da resina, exigindo a sua regeneração;• Requer o tratamento do efluente da regeneração.

Nanofiltração

• Remoção de compostos orgânicos de baixo peso molecular e íons divalentes e trivalentes dissolvidos, através de uma membrana que restringe, total ou parcialmente, uma ou várias espécies químicas

• Valor típico do fluxo de água pela membrana:

Nanofiltração 20 a 30 L/h.m2;

Nanofiltração

Fonte: < http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/tratagua/peru/braapa165.pdf >, 2010.

Conclusão

• É de suma importância que a água apresente Ca2+

e Mg2+, em concentrações não muito elevadas, pois são importantes agentes no organismo humano. Mas a manutenção dos padrões de dureza da água se faz necessária para assegurar valores de abastecimento doméstico, e principalmente, industrial, adequados. Além disso, evita problemas e proporciona uma melhor qualidade de vida à todos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

COLOMBO. Determinação da DUREZA EM ÁGUAS. Universidade federal do Paraná. Disponível

em:<http://pessoal.utfpr.edu.br/colombo/arquivos/Dureza.pdf> Acesso em: 05 ago. 2010.

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http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Tratam12_out1.htm. Acesso em: 31 jul. 2010.

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<http://aguapuraesegura.com.br/home/images/stories/osmose.JPG> . Acesso em: 31jul.2010

MIERWA, José Carlos - Escola Politécnica da USP – Depart. Engenharia Hidráulica e

Sanitária.Tratamento avançado de águas de abastecimento. Disponível em:

<http://200.144.189.36/phd/LeArq.aspx?id_arq=1244.> . Acesso: 21 jul. 2010.

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Mundo Químico. Disponível em:

<http://www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br/principio_do_metodo_de_dureza.ht>.

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RIBEIRO, M.L; DE LUCA, S.J. Tratamento de águas por filtração por membranas.

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SILVA, Diego de Oliveira e. CARVALHO, Antonio R.P. Água dura e Abrandamento.

Disponível em: <http://www.kurita.com.br/adm/download/agua_dura_e_

Abrandamento.pdf> Acesso em: 21 jul. 2010.

VON SPERLING, Marcos. Introdução à qualidade das águas e o tratamento de

esgotos. 3ª ed. Belo Horizonte. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental –

Universidade de Minas Gerais, 2005.

Referências Bibliográficas

• Curso qualidade da água e poluição: aspectos físico-químicos. Disponível: <http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:gzEFm_0jyYUJ:200.144.189.36/phd/LeArq.aspx%3Fid_arq%3D732+legislação+água+dura&hl=pt-BR&gl=br&pid=bl&srcid=ADGEEShupJKr07z3mtyU3vIOLlnBAjhM43IL-_6vElwYEP0HdjA9nTw8zfbGDQOgZvN6A3kYykQ-_9_NDK4HWEQA-Ze7RBAw7kbDQ5qYwUYxN4_gHs0UCluW1WbO2ZPoyCVBd8HefHAI&sig=AHIEtbSyjTs-GPeSJN0PXfcKv8KrPFVG8Q > . Acesso em: 15 ago. 2010.