Relatório Sobre Ph, Alcalinidade, Cor, Turbidez E Jartest

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2 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Relatório sobre pH, Alcalinidade, Cor, Turbidez e Jartest Equipe: ... Turma: 1ª ano de Engenharia Civil Professor: ... Maringá, 15 de setembro de 2010 Índice: pH e alcalinidade 1.1 Resumo ..............................................................................................3 1.2 Introdução .........................................................................................3 1.3 Objetivo .............................................................................................3 1.4 Fundamentação Teórica ...................................................................3 1.5 Materiais e métodos .........................................................................4 1.6 Resultados e discussões: ...................................................................4 1.7 Conclusão ..........................................................................................6 1.8 Referência .........................................................................................6 Cor e Turbidez 2.1 Resumo: .............................................................................................6 2.2 Introdução .........................................................................................6 2.3 Objetivo .............................................................................................7 2.4 Fundamentação Teórica ...................................................................7 2.5 Materiais e métodos .........................................................................7 2.6 Resultados e discussões ....................................................................7 2.7 Conclusão ..........................................................................................9 2.8 Referência ........................................................................................10 Jartest 3.1 Resumo: ...........................................................................................10 3.2 Introdução .......................................................................................10 3.3 Objetivo ...........................................................................................10 3.4 Fundamentação Teórica .................................................................10 3.5 Materiais e métodos .......................................................................11 3.6 Resultados e discussões ..................................................................11 3.7 Conclusão ........................................................................................12 3.8 Referência .......................................................................................13 pH e alcalinidade 1.1 Resumo O pH, potencial hidrogeniônico, é um índice que indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de um meio qualquer. A escala do pH pode variar de 0 até 14, onde zero é a mais ácida, 7 é neutro e 14 é a mais alcalina (básica). Sendo que a medida do pH é uma das determinações de qualidade da água mais frequentemente executadas. Já a alcalinidade pode ser descrita como a qualidade da água em neutralizar compostos ácidos, em virtude da presença de bicarbonatos, hidróxidos, boratos, silicatos e fosfatos. 1.2 Introdução Do ponto de vista analítico, o pH é um dos parâmetros mais importantes na determinação da maioria das espécies químicas de interesse tanto de análise de águas potáveis como na análise de águas residuais. O controle da qualidade dessas substâncias pode ser realizado através da determinação de pH que indica a quantidade de íons de hidrogênio existentes em uma solução. No campo do abastecimento de água o pH intervém na coagulação química, controle da corrosão, abrandamento e desinfecção. Vale ressaltar que a escala de pH não é linear, e sim logarítmica, portanto uma variação de 1 ponto de pH reflete uma mudança significativa na acidez/alcalinidade da água. 1.3 Objetivo Determinar o pH por método instrumental. Assim como dosar a alcalinidade de uma água, determinando as espécies iônicas responsáveis pela mesma, a fim de decidir sua utilização 1.4 Fundamentação Teórica O pH é o termo utilizado para medir o índice de acidez ou alcalinidade de uma substancia. Esse símbolo é abreviação de potencial hidrogeniônico. A medição e controle do pH é muito utilizado em piscinas, aquários e solos por exemplo, sendo de grande importância para a saúde humana, a vida aquática, a produção agrícola entre outros. O índice pH é definido como sendo o inverso da concentração hidrogeniônica : pH = log 1/[H+] ou pH = -log[H+]. Seus valores variam de 0 a 14 sendo: pH<7 ácido pH=7 neutro pH>7 alcalino. 1.5 Materiais e métodos Materiais pH: - Potenciômetro -Bequers -Pissete com água destilada -Papel absorvente Calibração do pHmetro: -Após lavar os eletrodos com água destilada, imergi-los em solução tampão pH 7,01 e iniciar a calibração no aparelho -Após a confirmação apertar OK -Lavar novamente o eletrodo e em seguida colocá-lo em solução tampão 4,01 e aguardar algum tempo até confirmar a calibração e apertar OK -Lavar o eletrodo Método pH: -Lavar o eletrodo -Imergi-lo na amostra -Ler o valor no aparelho Material Alcalinidade: -Bureta de 50 ml -Pipeta volumétrica de 100 ml -2 frascos Erlenmeyer de 250 ml -Solução de H2SO4 N/50 -Fenolftaleína -Metil-orange Método Alcalinidade: De acordo com o Standard Methods 1.6 Resultados e discussões: O pH da amostra foi determinado com a utilização do pHmetro devidamente calibrado, no qual seu eletrodo foi imerso no liquido amostral, no caso, água de poço, cujo pH ficou na faixa de 7,08, e uma amostra de água de torneira, cujo pH ficou na faixa de 7,03. Esses resultados para o pH são esperados visto que a água do poço pode ser considerada potável e dessa forma tem um pH na faixa ideal para consumo. A água de torneira, evidentemente foi previamente tratada pela estação de tratamento e consequentemente apresenta um pH também na faixa ideal de consumo. Ao utilizar o pHmetro devemos considerar a hipótese de contaminação do eletrodo com outra amostra o que acarreta num erro de medição. Um erro na calibragem também pode ocasionar em uma medição imprecisa, assim para assegurar um valor correto devemos medir o pH da amostra mais de uma vez tomando os devidos cuidados. A alcalinidade, capacidade do meio de neutralizar ácidos, foi determinada utilizando um metodo simples de titulação com acido sulfurico descrito a seguir: Foi adicionado 5 gotas de fenolftaleina em 100ml de água de poço, tendo como resultado um líquido incolor, o que caracteriza uma água com pH abaixo de 8,3. O mesmo foi feito com 100 ml de água de torneira, obtendo o mesmo resultado, incolor. Assim para fins de calculos, essa titulação foi considerada igual a zero, ou seja, F=0. Foi então adicionado em ambas as amostras 5 gotas de Metil-orange o que acosionou na mudança de coloração para amarelo nas amostras. Em seguida titulou-se as amostra até o ponto em que sua coloração mudou para laranja-rosado. Na água de poço foi utilizado 4,4ml de acido sulfúrico, esse valor foi multiplicado por 10, originando M=44. Como T=F+M, temos T=44. Para determinar de qual anion corresponde a alcalinidade utilizamos a seguinte tabela: Resultado de titulação Alcalinidade Hidróxidos Alcalinidade de Carbonatos Alcalinidade de Bicarbonatos F=0 0 0 T F< 1/2T 0 2F T – 2F F=1/2T 0 2F 0 F>1/2T 2F - T 2T – 2F 0 F=T T 0 0 A água de poço esta na representada na primeira linha da tabela, quando F=0, determinando uma alcalinidade ocasionada por bicarbonatos e finalmente chegamos ao resultado final para água de poço: alcalinidade é igual a 44mg/L de CaCO3 O procedimento adotado na água de poço foi repetido na amostra de água de torneira, chegando aos seguintes resultados: F=0, M=21 e T=21, assim fazendo a mesma analise anterior conclui-se que a alcalinidade na água de torneira é causada pelo anion de bicarbonato, cuja concentração é igual a 21mg/L de CaCO3 Abaixo segue as concentrações obtidas pelos outros grupos: Água de Poço de Cianorte: 2mg/L de CaCO3 Agua de Chuva: 24mg/L de CaCO3 Agua de Caldeira: 508mg/L de CaCO3 e 116mg/L de Carbonatos Na determinação da alcalinidade é importante considerar o cuidado com que o experimento foi realizado, pois é fácil cometer um erro na titulação, principalmente no momento da troca de cor da amostra, ocasionando um erro no calculo da concentração. Devemos também considerar uma possível contaminação dos equipamentos e amostras que podem ocasionar num resultado imprecisão. 1.7 Conclusão Concluímos que um pH ideal para o consumo humano fica na faixa de 7,00 e que o pHmetro é uma maneira rápida e eficiente de calcular o pH de uma amostra, isso é claro se ele estiver bem calibrado. A alcalinidade é um fator importante no tratamento da água, pois quando essa água entra em contado com um acido a alcalinidade tem a função de manter o pH, no caso do tratamento da água quando é feita a clarificação é imprescindível que a água tenha alcalinidade para que o pH não diminua muito. Lembrando que quando bebemos água a alcalinidade não é significativa. 1.8 Referencia Disponível em: Acesso em: 21 set. 2010. Disponível em: < http://www.c2o.pro.br/analise_agua/x254.html.> Acesso em 21 set 2010. 2. Cor e Turbidez 2.1 Resumo Dois parâmetros importantes, a cor e a turbidez são indicadores da qualidade da água podendo ou não estar relacionados. Cor é geralmente um indicador da presença de metais (Fe, Mn), húmus (matéria orgânica oriunda da degradação de matéria de origem vegetal), plâncton (conjunto de plantas e animais microscópicos em suspensão nas águas) dentre outras substâncias dissolvidas na água. Bem como, turbidez é uma medida do espalhamento de luz produzido pela presença de partículas coloidais ou em suspensão. 2.2 Introdução Visando à remoção de cor e turbidez, primeiramente, os métodos tradicionais de remoção de cor de águas para abastecimento público e residuárias industriais são à base de coagulação e floculação. No caso da turbidez, pode ser removida através de sedimentação simples, utilizando-se decantadores, sendo também possível e interessante em alguns casos o emprego da flotação por ar dissolvido. A filtração pode ser entendida como um processo complementar aos anteriores, ou ser empregada diretamente em casos de águas de baixa cor e turbidez. 2.3 Objetivo Determinar a turbidez referente a partículas solidas em suspensão, analogamente determinamos a cor, que pode ser de origem vegetal ou mineral, causada por substâncias metálicas, matérias húmicas, resíduos orgânicos ou inorgânicos de indústrias, dentre outras. 2.4 Fundamentação Teórica Cor é um indicador da presença de matéria inorgânica (Fé,Mn) e/ou orgânica (húmus, plânton) dissolvida na água. (cor é transparente). Turbidez refere-se ao grau de espalhamento dos comprimentos de onda devido à presença de partículas em suspensão na água. (turbidez é opaco). Embora a turbidez não seja necessariamente prejudicial, o seu controle é importante, pois uma água turva é mais propícia a contaminação devido ao fato dela prejudicar a ação dos agentes desinfetantes como o cloro por exemplo. 2.5 Materiais e métodos Matérias Cor -1 Nessler Quanti 2000 -1 Digimed Método Cor: O procedimento adotado foi aquele recomendado pelo manual do fabricante Material turbidimetro -1 Turbidimetro -Cubetas de vidro -Padroes sólidos de turbidez de 6.4, 78 e 480 F.T.U. Padrão liquido de clorobenzeno de 0,67 F.T.U. Método turbidimetro -Calibrar o turbidimetro com o padrão escolhido na escala apropriada -Adicionar a amostra na cubeta de vidro -Introduzi a cubeta no compartimento do turbidimetro e fazer a leitura. 2.6 Resultados e discussões A cor de uma amostra de água de rio foi analisada com relação à escala platina-cobalto, por meio de dois equipamentos distintos. O primeiro denominados Nessler Quanti 2000 é um método visual de analise, onde dois tubos de água com a amostra de rio é inserida no equipamentos e então um disco giratório com diferentes intensidade de cor na escala Pt-Co é girado manualmente até que os dois tubos tenham uma cor parecida. Na água de rio analisada pela equipe foi constatada uma cor igual a 35Pt-Co. Figura 1-Equipamento aberto Figura 2- Disco de cor na escala Pt-Co É importante considerar que esse equipamento oferece uma medida imprecisa da cor, visto que depende da habilidade do técnico que manipula o equipamento, sendo assim é comum apresentar erros de medição. Para amenizar esses erros é utilizado uma método digital de analise de cor, utilizando o equipamento chamado Digimed. No qual o procedimento é muito simples bastando inserir a amostra em um recipiente e em seguida encaixar no equipamento que analisara a cor automaticamente. Na água de rio analisada o Digimed apresentou a cor como sendo 36,2Pt-Co. Figura 3 - O equipamento DM-TU da digimed Apesar de ter ocorrido uma diferença de 1,2 na determinação da cor das amostras pode-se concluir que os dois equipamentos são bons para a analise de cor. Água com cor é um sinal de contaminação que pode ser causando por bactérias ou por reações químicas que ocasionam na liberação de substancias que alteram a cor da água, e por isso é importante garantir que a água fique incolor. A turbidez, partículas solidas em suspensão na água, foi calculada utilizando o turbidimetro devidamente calibrado, o procedimento é simples e o resultado confiável. A amostra de água de rio foi coloca na cubeta e em seguida no turbidimetro que estava calibrada na escala de 10 a 100, o resultado obtido foi de 62,83 F.T.U. caracterizando uma água com uma turbidez considerável que necessita de um tratamento adequado, mesmo considerando que uma água turva pode estar própria para o consumo, contudo uma água turva é um indicador de que essa água esta suja e possivelmente contaminada, sendo assim, é sensato consumir águas com pouca turbidez e incolores. Relembrando que mesmo uma água incolor e sem turbidez pode estar contaminada por agentes biológicos ou químicos, sendo necessários outros processos para torná-la potável. 2.7 Conclusão A cor e turbidez são talvez os fatores mais significativos quando alguém analisa uma quantidade de água e pensa se ira ou não bebê-la, em geral, as pessoas relacional água incolor e sem partículas em suspensão como uma água pura, entretanto mesmo assim essa água pode estar contaminada, por isso é necessário varias etapas no tratamento de água, e garantir que a água seja apropriada para o consumo humano. A água proveniente do poço tem menos turbidez e cor do que aquela proveniente do rio, isso é claro é causado pela maior exposição da água do rio ao meio ambiente externo. De maneira geral a cor e turbidez não são grandes problemas no tratamento da água. 2.8 Referência Disponível em: Acesso em: 21 set. 2010. Disponível em: < http://www.c2o.pro.br/analise_agua/x254.html.> Acesso em 21 set 2010. 3. Jartest 3.1 Resumo O chamado ensaio dos jarros (Jar Test) é um dos testes mais utilizados, que determina a dosagem ótima de um agente coagulante. Este teste possibilita a aplicação de dosagens diferentes, sendo que destas é escolhida a que clarifica melhor a água. A determinação das dosagens ótimas é feita por tentativa e comparação; para isso utiliza-se um aparelho floculador (Jar test), o qual permite a execução de vários ensaios simultâneos. 3.2 Introdução O teste de jarros é um método bastante empregado para a determinação das dosagens dos coagulantes a serem empregados. Por este ensaio determina-se a condição ótima para floculação de uma água caracterizada pelo tempo e agitação necessária, para tanto uma vez determinada a dosagem ótima dos coagulantes, deve-se verificar qual o tempo, e qual o gradiente de velocidade ótimo para se flocular a água em estudo. Além disso, deve-se verificar se a floculação obtida fornece uma água que após a sedimentação apresentará uma grande redução de turbidez. 3.3 Objetivo Realizar o ensaio de floculação da água utilizando o ensaio Jar Test, buscando assim ter uma idéia das características da água a ser tratada visando otimizar seu tratamento. 3.4 Fundamentação Teórica O jar test, também conhecido como teste de jarros, é um método utilizado para otimizar a quantidade de coagulantes (ex: sulfato de alumínio e carbonato) a ser utilizado na clarificação da água que tem como objetivo prover uma água de qualidade adequada. Esse processo é muito utilizado em estações de tratamento de água. No jar test avalia-se o pH, a cor, a turbidez e a alcalinidade que variam com índices diferentes sendo necessário escolher a opção que melhor atinge os valores desejados de cada item. O teste de jarros é um experimento no qual é testado, em vários recipientes, quantidades diferentes de coagulantes para avaliar qual é mais vantajoso de acordo com a eficácia, eficiência e viabilidade. 3.5 Materiais e métodos Material Jartest -6 vasos -Agente coagulante Al3(SO4)3 em solução 1% -pHmetro -turbidimetro -Cubetas de vidro -Padrões sólidos de turbidez de 6.4, 78 e 480 F.T.U. -Padrão liquido de clorobenzeno de 0,67 F.T.U. -Bureta de 50ml -Pipeta volumétrica de 100ml -2 frascos Erlenmeyer de 250ml -Solução de H2SO4 N/50 -Fenolftaleína -Metil-orange -1 Digimed Metodo jatest De acordo com o Standard Methods 3.6 Resultados e discussões No teste de jarros utilizamos o agente coagulante Al3(SO4)3 em solução de 1%. Foi adicionada quantidades crescentes desse agente coagulante nos seis jarros, respectivamentes 10ml, 20ml, 30ml, 40ml, 50ml, 60ml. As quantidades diferentes de Al3(SO4)3 são necessarias pois é importante determinar a quantidade ideal de agente coagulante a ser utilizado no processo de clarificação, caso a quantidade utilizada seja maior do que o necessário além de ocorrer um desperdício de material e um prejuízo econômico a água não será clarificada corretamente pois existe um ponto ideal de floculação. É por isso que existe o jartest, para determinar esse ponto ideal. O procedimentos do teste foi iniciado cujas etapas são: 1ª Coagulação – agitação rápida de 60 segundos a 100RPM 2ª Floculação – agitação lenta de 15 minutos a 30RPM 3ª Sedimentação – sem agitação por 30 minutos Após isso foi analisado a água dos seis recipientes, no que diz respeito ao pH, Cor, turbidez e alcalinidade. Foi então montada a seguinte tabela: Béquer Al3(SO4)3 pH Cor Turbidez Alcalinidade 1 10 6,89 8,9 2 43 2 20 6,4 1,3 0,6 // 3 30 6,58 0,9 0,43 // 4 40 6,4 0,0 0,32 // 5 50 6,24 1,2 0,26 // 6 60 5,97 3,3 1,1 20 O Jartest possibilita uma discussão sobre qual seria a melhor concentração de Al3(SO4)3 a ser utilizada em uma estação de tratamentos, e para responder essa pergunta precisamos antes fazer alguns calculos sobre a quantidade de agua utilizada em maringá: Considerando que cada habitante maringaense consome 180 litros de água por dia, temos: 335511 X 180 = 60.391.980 litros de água por dia, ou seja, maringá consume por dia uma quantidade enorme de água e por isso um pequeno aumento na quantidade de agente coagulante representa um aumento de custos de matéria prima considerável, visto isso, fica claro que deveríamos utilizar o jarro 1, com 10ml de Al3(SO4)3, no tratamento dessa água, mesmo sabendo que a turbidez e a cor dessa agua são elevados devemos lembrar que no processo de tratamento existe etapas, como a filtração por carvão ativo e tratamento biológico e químico, que retira parte da cor e turbidez, sendo assim, no final do tratamento a água esta límpida e de acordo com os padrões da CONAMA. Devido ao grando número de experimentos envolvidos no jartest, a ocorrência de erros de medição é comum, desde a contaminação das amostras até erros de calibração de equipamentos e erros de leitura, contudo de maneira geral o teste é preciso quando a verificação do ponto ideal de coagulação, sendo por isso realizado muitas vezes nas estações de tratamento. 3.7 Conclusão Os resultados obtidos com o jar test foram satisfatórios e dentro do esperado. Conseguiu-se tirar a cor e turbidez com eficiência. Dentre os seis testes feitos o que mostrou melhor resultado foi aquele com dosagem 40ml. No qual obtivemos cor 0.0 e turbidez 0.32. O experimento com dosagem 50ml também foi bom obtendo-se índice de turbidez ainda menor, porém com um aumento significativo no índice de cor. 3.8 Referencia Disponível em: Acesso em 21 set. 2010. Disponível em: Acesso em 21 set. 2010.