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7/28/2019 Da gua turva gua clara - o papel do coagulante.
1/3QUMICA NOVA NA ESCOLA N 18, NOVEMBRO 2003
LL
Recebido em 20/11/02, aceito em 14/5/03
Alessandra de Souza Maia, Wanda de Oliveira e Viktoria Klara
Lakatos Osrio
A gua, captada em mananciais, torna-se potvel aps processamento
em estaes de tratamentode gua. Uma das etapas do tratamento a de
clarificao (remoo de slidos finos em suspensocausadores de
turbidez). Neste experimento demonstrativo, as etapas da clarificao
da gua soreproduzidas, explorando-se diversos conceitos e
ilustrando processos de separao.
disperses coloidais, coagulao/floculao, tratamento de gua
Tratamento de gua: o papel do coagulante
Embora parea um contra-senso,o nosso planeta, com cerca de70% de
sua superfcie coberta
por gua, dispe de apenas 0,3% degua doce acessvel. Vrias
formasde poluio afetam essas reservas.O conceito de gua pura ,
entre-tanto, relativo, pois depende do usoa que a gua se destina
(Azevedo,1999). Nos centros urbanos, as esta-es de tratamento de
gua (ETA)
so projetadas para fornecer conti-nuamente gua para o consumo
hu-mano, atendendo a padres de pota-bilidade estabelecidos pelo
governoe fiscalizados por autoridadessanitrias (Portaria MS no
1469). Agua, captada nos mananciais, se tor-na potvel passando por
processosque destroem microorganismos,potenciais causadores de
doenas,retiram sedimentos em suspenso econtrolam o aspecto e o
gosto. Asprincipais operaes consistem em
decantao, coagulao/floculao,filtrao e desinfeco (Grassi,
2001).
A ordem das etapas e os reagentesempregados podem variar,
depen-dendo das caractersticas iniciais dagua, do volume e da
finalidade dotratamento.
As etapas do tratamento envol-vendo a clarificao da gua, ou
seja,a remoo de slidos finos em sus-penso que se apresentam como
tur-
bidez, podem ser reproduzidas numexperimento demonstrativo, em
salade aula. O procedimento simples,porm permite explorar
conceitossobre colides, solubilidade, pH ereaes qumicas, alm de
ilustrarprocessos de separao.
Material e reagentes
2 bqueres de 1000 mL (ou jar-ros transparentes de boca
larga)
1 basto de vidro (ou espeto demadeira para churrasco) 2 funis 2
papis de filtro qualitativos (ou
filtro de papel para coar caf) 2 bqueres de 600 mL (ou copos
de vidro) 1 pipeta de 1 mL (ou seringa
descartvel) 1 proveta de 50 mL (ou copinho
de caf descartvel) gua a ser clarificada, obtida dis-
persando terra em gua da tor-
neira e filtrando em papel quali-tativo (visando evitar
acidentese/ou contaminaes, no se re-comenda o emprego de guaturva
natural de rio ou represa)
gua de cal (soluo 0,02 mol/Lde Ca(OH)2, vide preparaoem Qumica
Nova na Escola n.10, p. 52)
Soluo de sulfato de alumnio(0,9 mol de Al/L) ou de almen
de potssio (0,18 mol de Al/L) Retroprojetor
Procedimento
Coloque a gua a ser clarificada,que simula uma gua de represa,
nosdois bqueres de 1 L at cerca dametade de sua capacidade e
dispo-nha os mesmos sobre um retropro-jetor ligado, para serem
iluminados debaixo para cima. Reserve um dos b-
queres para comparao e adicioneao outro 1 mL de soluo de
sulfatode alumnio ou, alternativamente,5 mL de soluo de almen.
Agite eem seguida acrescente aos poucos50 mL de gua de cal. Agite
branda-mente e deixe em repouso, obser-vando os dois sistemas. Aps
cercade 15 minutos, filtre separadamenteos contedos dos dois
bqueres ecompare os dois filtrados, iluminadosno retroprojetor.
DiscussoConforme o experimento de-
monstrado e enquanto se aguarda otempo de repouso, um
paralelismocom os processos correspondentesque ocorrem nas ETA pode
ser efe-tuado, utilizando esquemas e fotosdas instalaes (disponveis
em stiosda Internet). Outras operaes, comodesinfeco e fluoretao, no
abor-dadas neste experimento, tambm
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QUMICA NOVA NA ESCOLA N 18, NOVEMBRO 2003Tratamento de gua: o
papel do coagulante
podem ser comentadas.A gua a ser clarificada recebe o
sulfato de alumnio e a gua de cal eingressa nos floculadores,
onde submetida agitao mecnica (usodo basto de vidro na
demonstrao).
A seguir, dirige-se aos decantadores,onde permanece por 3 a 4
horas, tem-po necessrio para que as partculas
maiores depositem-se no fundo dostanques. A Figura 1 ilustra o
que ocor-re. A gua contendo as partculas queno se depositaram
extravasa paracanaletas, no topo dos decantadores,e enviada aos
filtros, constitudospor camadas sucessivas de antracitoe areia de
vrias granulometrias, su-portadas sobre cascalho (uso de pa-pel de
filtro, no experimento).
Algumas informaes auxiliam a in-terpretao do experimento. A
concei-tuao de colide e a influncia dotamanho das partculas na
velocidadede sedimentao mostram a impossi-bilidade de remoo de
partculascoloidais por decantao direta. Porexemplo, uma partcula
esfrica de ummaterial com densidade 2,65 g/mL,cujo raio 100 nm (1
nm = 10-9 m),levaria 230 h para sedimentar, numpercurso de 30 cm,
em gua a 20 C(Singley, 1998).
A propriedade de dispersescoloidais de espalharem a luz
(efeito
Tyndall) permite constatar a presenade partculas coloidais nos
lquidos,em vrias etapas do procedimento.
A comparao entre os dois filtradosobtidos no final do
experimento (Figu-ra 2) tambm se baseia nisso.
A informao de que o hidrxidode alumnio um slido gelatinosopouco
solvel importante para o
reconhecimentodas funes dosreagentes, sulfatode alumnio
comocoagulante e hi-drxido de clciopara corrigir o pH.
A qumica dacoagulao rela-
tivamente com-plexa, conformediscutido porGrassi (2001) eSingley
(1998). Aspartculas coloi-dais de argilomi-nerais, presentesem guas
naturaisturvas, apresentam cargas negativase se repelem. Para serem
removidas,essas impurezas coloidais devem seaglomerar previamente
decantaoe filtrao. O termo coagulao refe-re-se desestabilizao dos
colides,provocada por agente qumico adicio-nado, enquanto a
floculao o pro-cesso em que a agitao lenta pro-porciona condies
para as partculasse aglutinarem, produzindo flocossuficientemente
grandes. Nas ETAutilizam-se como coagulante sais dealumnio ou de
ferro(III). Nas condi-es do processo de tratamento degua (pH 5 a
9), esses ctions pro-
duzem hidrxidos gelatinosos poucosolveis, Al(OH)3 e Fe(OH)3. As
es-pcies reativas que atuam sobre oscolides formam-se nos primeiros
ins-tantes aps a adio do coagulante.So espcies catinicas, com
propor-o hidroxila/metal inferior a 3, porisso interagem com as
impurezascoloidais, carregadas negativamente.
Se houver tempo disponvel, oexperimento pode ser efetuado
pelosprprios alunos, divididos em grupos.Cada grupo pode utilizar
diferentesquantidades e propores do coagu-lante e do alcalinizante.
o que se fazdiariamente nas ETA, atravs dos tes-tes de jarra
(jar-test), para definir, con-forme as condies da gua bruta,
adosagem ideal dos reagentes para seobter gua tratada de boa
qualidade.
Aps esta aula e uma visita ETAda cidade, os alunos
seguramentetero outra compreenso do que estenvolvido no simples
fato de abrir umatorneira.
Questes propostas
1. Apresente as suas observaessobre o aspecto visual da gua
derepresa e o aspecto visual da guatratada.
2. O que se forma quando sulfatode alumnio e hidrxido de clcio
somisturados? Escreva a equao da
Figura 1: Etapas da decantao, aps a coagulao/floculao, no
tratamento de uma gua bruta que apresenta turbidez elevada.
Figura 2: Comparao entre a gua bruta apenas filtrada e agua
tratada e filtrada.
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QUMICA NOVA NA ESCOLA N 18, NOVEMBRO 2003
Abstract:From Murky to Clear Water: The Role of the Coagulant
Natural water becomes potable after processing in water-treatment
plants. One of the water purification steps is
clarification(removal of finely divided particles responsible for
turbidity). In this demonstrative experiment, the steps involving
water clarification are reproduced, exploiting several concepts and
illustratingseparation processes.Keywords: colloidal dispersions,
coagulation/flocculation, water treatment
Referncias bibliogrficas
AZEVEDO, E.B. Poluio vs. tratamen-to de gua. Qumica Nova na
Escola, n.10, p. 21-25, 1999.
GRASSI, M.T. As guas do planeta Ter-ra. Em: Giordan, M. e
Jardim, W.F. (Eds.).Cadernos Temticos de Qumica Nova
na Escola (Meio Ambiente), n. 1, p. 31-40, 2001.
PORTARIA MS n. 1469. Ministrio daSade, 20/12/2000. Disponvel
emhttp://www.funasa.gov.br/amb/pdfs/
Tratamento de gua: o papel do coagulante
portaria_1469.pdf.SINGLEY, J.E. Municipal water treatment.
Em: The Kirk-Othmer encyclopedia ofchemical technology, 4a ed.,
Nova Iorque:John Wiley & Sons, v. 25, p. 526-540, 1998.
Para saber mais
GUIMARES, J.R. e NOUR, E.A.A. Tra-tando nossos esgotos:
processos que imi-tam a natureza. Em: Giordan, M. e Jardim,W.F.
(Eds.). Cadernos Temticos de Qu-
mica Nova na Escola (Meio Ambiente), n.
1, p. 19-30, 2001.JAFELICCI JR., M. e VARANDA, L.C.
O mundo dos colides. Qumica Novana Escola, n. 9, p. 9-13,
1999.
Na Internet
http://www.mma.gov.br/port/srh/acervo.
http://www.ocaminhodaagua.hpg.ig.com.br.
http://www.tratamentodeagua.com.br/agua.
reao.3. Comparando os dois filtrados
obtidos (sem e com tratamento), pro-ponha uma explicao para os
fatosobservados.
Nota
O experimento foi demonstrado
para estudantes do 2o e 3o anos doEnsino Mdio, durante a fase
final daOlimpada de Qumica SP-2002, reali-zada no Instituto de
Qumica da USP,em junho de 2002.
Alessandra de Souza Maia ([email protected]), ba-charel em Qumica
pela USP, mestre e doutoranda
em Cincias (Qumica Inorgnica) pela USP. Wandade Oliveira
([email protected]), bacharel com atri-buies tecnolgicas e
licenciada em Qumica, mes-tre em Fsico-Qumica e doutora em Qumica
Inorg-nica pela USP, docente do Instituto de Qumica daUSP.Viktoria
Klara Lakatos Osorio ([email protected]), bacharel com atribuies
tecnolgicas e licen-ciada em Qumica, doutora em Cincias
(QumicaInorgnica) pela USP, docente do Instituto deQumica da
USP.
XII Encontro Nacional de Ensino de Qumica
O ENEQ um evento que h 22 anos rene professores,pesquisadores,
alunos de graduao, ps-graduao epessoas interessadas em discutir
questes relativas Edu-
cao Qumica.O primeiro ENEQ ocorreu em 1982, no Instituto de
Qumica
da UNICAMP. Desde ento, a cada dois anos e em diferentesregies,
representantes da comunidade de educadoresqumicos de todo o pas tm
se reunido; esses encontrosmuito contribuiram para a consolidao
dessa comunidadee dos trabalhos e pesquisas por ela desenvolvidos.
Temticasdiversificadas e geradoras de debates cada vez mais
amadu-recidos demonstram a consolidao desta rea no Brasil.
O XII ENEQ acontecer em Goinia, no Instituto deQumica da
Universidade Federal de Gois, nos dias 27 a 30
de julho de 2004, tendo como tema central As Novas
PolticasEducacionais e seus Impactos no Ensino de Qumica.
Aestrutura preliminar do evento prev minicursos, sesses depainis,
conferncias, mesas redondas, palestras, e sessescoordenadas.
Juntamente com o XII ENEQ acontecero o XIII EncontroCentro-Oeste
de Debates sobre Ensino de Qumica e o IIIEncontro Centro-Oeste de
Qumica.
Para maiores informaes visite a pgina da UFG no en-dereo
http://www. quimica.ufg.br/eneq/eneq.htm.
Evento
