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2/4/2011

AGUAS NATURAIS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: QUMICA TECNOLGICA GERAL B EQA5114Turmas( 0242A,0340B) GUAS NATURAIS PROF. Ayres Ferreira Morgado Disciplina: Qumica Tecnolgica (EQA 5114) Apostila de guas naturais, Junho de 1999 .

AGUAS NATURAIS

1 - Introduo:

Na natureza estima-se que existam 45x1045 molculas de gua, das quais 95 % constituem gua salgada, 5 % de gua doce, na maior parte sob a forma de gelo, e apenas 0,3 % diretamente aproveitvel com predominncia de gua subterrnea. A gua cobre 4/5 da superfcie da terra ,60 a 70 % do peso corpreo do homem corresponde gua. Faz parte dos alimentos slidos e lquidos. A gua denominada de "solvente universal" pela sua grande capacidade de dissolver um nmero elevado de substncias. No entanto, muita gente a consome pura ou crendo ser pura, quimicamente sabe-se que , mesmo sem impurezas, a gua a mistura de 33 substncias distintas(Richter, Azevedo Netto, 1991). Para aplacar a sede ,dizem, deve ser lmpida, incolor, inodora, de sabor "agradvel". A gua potvel , sob o ponto de vista qumico deve dissolver o sabo, no apresentar vestgios de metais pesados, no deixar mais de 0,5 g de resduo seco por litro quando evaporada. Deve conter menos de 66 ppm de cloretos, menos de 50 ppm de sulfito, menos de 3ppm de matria orgnica, menos de 1ppm de NH3, zero de substancias albuminides. Dever ter pelo menos de 8 12 ppm de oxignio dissolvido(Santos, 1986). A gua pouco oxigenada "pesada" .Quando a uma populao se proporciona o suprimento de gua potvel, a mortalidade pela febre tifide e por outras doenas de veiculao hdrica sensivelmente reduzida. E, segundo Hazen, "por cada bito devido febre tifide que se evita, so evitados, simultaneamente, 2 a 3 bitos devidos a outras causas(CRQ/SC).

1.1 - Doenas de veiculao hdrica:Causas de contaminao das guas de abastecimento pblico: 1. Contaminao das bacias hidrogrficas pelas atividades do homem 2. Infiltrao de guas poludas nos poos ou outras guas subterrneas, etc. Segundo a Organizao Mundial de Sade,cerca de 80% de todas as doenas que se alastram nos pases em desenvolvimento so provenientes de gua de m qualidade. As doenas mais comuns de veiculao hdrica, so as seguintes, conforme a Tab.1, abaixo: DOENAS Febre tifideufsc.br//AGUAS NATURAIS.htm

AGENTES CAUSADORES Salmonella tifide1/28

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Febre paratifide Disenteria bacilar Disenteria amebiana Clera Diarria Hepatite infecciosa Giardiose

salmonella paratifides bacilo disentrico entamoeba histolstica vibrio da clera enterovrus , E. Colli vrus, tipo A giardia lamblia

1.2 - Finalidades da purificao da gua e principais processos:O tratamento da gua pode ser feito para cobrir vrias finalidades: i. HIGINICAS- remoo de bactrias, protozorios, vrus e outros microorganismos, de substncias venenosas ou nocivas, reduo do excesso de impurezas e dos teores elevados de compostos orgnicos; ii. ESTTICAS - correo de cor, odor e sabor; iii. ECONMICAS - reduo de corrosividade, dureza, cor, turbidez, ferro, mangans, odor e sabor; Entre os principais processos de purificao da gua, tem-se: i. ii. iii. iv. v. vi. vii. viii. ix. AERAO- por gravidade, por asperso, por outros processos ( difuso de ar e aerao forada); SEDIMENTAO OU DECANTAO - simples; aps a coagulao; COAGULAO- aplicao de coagulantes (sulfato de alumnio, compostos de ferro) e substncias auxiliares; FILTRAO- lenta, rpida, em leito de contato, superfiltrao; TRATAMENTO POR CONTATO- leitos de coque, de pedra ou de pedriscos para remoo do ferro; carvo ativado para remoo de odor e sabor; CORREO DA DUREZA- processo cal-soda( cal + carbonato de sdio), processos por resinas trocadora de ons e por osmose reversa; DESINFECO-cloro e seus compostos (hipocloritos, cal clorada), oznio etc.; SABOR E ODOR- uso do carvo ativado; substituio do processo de clorao ( emprego da aminoclorao, do dixido de cloro e clorao no "break point"); CONTROLE DA CORROSO- cal, carbonato de sdio, metafosfato, silicato e outros

1.3 - Propriedade Fsica da gua:Tab.2. Constantes fsicas da gua pura(Sutcliffe, 1968) Calor especfico ( 15 C) Calor latente de fuso Calor latente de vaporizao(15 C) tenso superficial ponto de fuso (1013mb) ponto de ebulio (1013 mb) Densidade mxima(g/cm3) Temperatura da densidade mxima( C)ufsc.br//AGUAS NATURAIS.htm

4,18 J/g C 33,4J/g 2462J/g 7340 mN/m2cm 0C 100 C 1,00000 3,982/28

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1.4 - Caractersticas da gua:As impurezas mais comuns contidas numa gua, seus estados em que se encontram e seus principais efeitos, esto indicados abaixo:

1.4.1 - Impurezas em suspenso:a. algas e protozorios-podem causar sabor e odor, cor e turbidez; b. areia, silte e argila causam turbidez; c. resduos industriais e domsticos.

1.4.2 - Impurezas no estado coloidal:a.bactrias e vrus- muitos so patognicos; algumas bactrias podem causar prejuzos as instalaes (corroso, por exemplo); b. substncias de origem vegetal : originam cor , acidez, sabor; c.slica e argila: causam turbidez.

1.4.3 - Impurezas dissolvidas:Compreende uma grande variedade de substncias de origem mineral (principalmente sais de clcio e de magnsio) compostos orgnicos e gases, que do origem a alteraes na qualidade da gua, cujos efeitos dependem da sua composio e concentrao e de reaes qumicas com outras substncias. Os principais elementos qumicos formadores das substncias presentes na gua na forma de impurezas ou adicinados intecionalmente no tratamento da gua esto na tab.3, abaixo. Tab. 3 Informaes bsicas para os elementos mais comuns:

Elemento Alumnio Clcio Carbono Cloro Enxofre Ferro Flor Fsforo Hidrognio Magnsio Mangans

Smbolo Al Ca C Cl S Fe F P H Mg Mn

Massa atmica 27,0 40,1 12,0 35,5 32,1 55,8 19 31 1,0 24,3 54,9

No oxidao mais comum +3 +2 -4 -1 -2 +2 +3 -1 +5 +1 +2 +2 +4 +7 -3 +5

Peso ou massa equivalente 9,0 20,0 35,5 16,0 27,9 18,6 19 6 1,0 12,2 27,5 13,7 7,8 ----3/28

Nitrognio

N

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Oxignio Potssio Sdio

O K Na

16,0 39,1 23

-2 +1 +1

8,0 39,1 23,0

A qualidade de uma gua definida por sua composio qumica, fsica e bacteriolgica. As caractersticas desejveis de uma gua dependem de sua utilizao. Para o consumo humano h a necessidade de uma gua pura e saudvel, isto , livre de matria suspensa visvel,cor, gosto e odor, de quaisquer organismos capazes de provocar enfermidades e de quaisquer substncias orgnicas ou inorgnicas que possam produzir efeitos fisiolgicos prejudiciais. As impurezas dissolvidas na gua refletem as caractersticas do solo por onde as guas escoam, as tabelas 4, e 5, a seguir do uma idia do tipo de rochas e minerais mais provveis de provocarem impurezas dissolvidas na gua.

Tab. 4. Tipos de rochas exposta na superfcie da Terra Tipo de Rocha Xistos Areias e pedriscos Granitos Rocha clcarea Basaltos Outras Tab.5. Minerais encontrados nos afloramentos da superfcie da terra Mineral Feldspatos Quartzo Argilominerais e micas Calcita xido de ferro Outros rea exposta (%) 30 28 18 9 4 11 rea exposta (%) 52 15 15 7 3 8

1.5 - Principais compostos qumicos ocorrente nas guas:As tabelas 6, 7, 8 e 9, contem dados de principais compostos qumicos, radicais e ons ocorrente em guas de diversas naturezas. Tab. 6. Compostos qumicos mais comuns contidos na gua(intencionalmente ou contaminao): Nome vulgar Gs amonaco Amonaco Almenufsc.br//AGUAS NATURAIS.htm

Nome qumico Amonaco Hidrxido de amnio Sulfato de aluminio

Frmula NH3 NH4OH Al2(SO 4)34/28

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Calcrio

Carbonato de clcio Bicarbonato de clcio

CaCO3 Ca(HCO3)2 Ca(OH)2 CaO Cl2 ClO 2 CuSO 4 FeCl3.6H2O HCl H2SO 4 Na2CO 3 NaHCO 3 Na3PO 4.12H2O

Cal hidratada Cal virgem

Hidrxido de clcio Oxido de clcio Cloro Dixido de cloro

Vitrolo azul

Sulfato cprico Cloreto frrico

Acido muritico Vitriolo Barrilha Soda ou bicarbonato Fosfato de sdio

Acido clordrico Acido sulfurico Carbonato de sdio Bicarbonato de sdio Fosfato trissdico

Tab.7.Composio(por peso) de ons da gua do Mar(Beer, 1983) on Cloreto (Cl ) Sdio (Na+ ) Sulfato (SO 4 ) Magnsio (Mg++) Clcio( Ca++) Potssio (K+) Bicarbonato (HCO3) Salinidade mdia da gua do mar: 35 g/kg gua da chuva: Impurezas principalmente gasosas: CO2; SO 2; (NOx) alem de Material particulado e nvoa martima Reaes qumicas ocorrente na gua da chuva: 2SO 2 + 2H2O SO 3-- + HSO 3- +3 H+; O 3 + NO2 NO 3 + O 2; HONO 2 H+ + NO3Tab.8. Radicais comumente encontrados na gua comum Nomeufsc.br//AGUAS NATURAIS.htm

Porcentagem na gua do mar 55,04 30,62 7,68 3,69 1,15 1,10 0,41

frmula

peso molecular

carga

peso equivalente5/28

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eltrica Amonaco Hidrxido Bicarbonato Carbonato Sulfato Sulfito Nitrito Nitrato Hipoclorito NH4+ OHHCO3CO 3-SO 4-SO 3-NO 2NO 3OCl18,0 17,0 61,0 60,0 96,0 80,0 46,0 62,0 51,5 +1 -1 -1 -2 -2 -2 -1 -1 -1 18 17 61 30,0 48,0 40,0 46,0 62,0 51,5

Tab.9. Anlise de um manancial tpico de superfcie (rios e lagos ) em mg/l Alcalinidade (expressa como CaCO 3) Alquilbenzeno sulfonato (detergente) Arsnio Brio Bicarbonato Cdmio Clcio Compostos orgnicos raros Cianeto Chumbo Cloro Ferro e Mangans Fenois Fsforo (total inorgnico) Magnsio Nitrato pH** Potssio Sdio Slidos dissolvidos totaisufsc.br//AGUAS NATURAIS.htm

108,0 0,1 0,0 0,0 131 0,0 35,8 0,04 0,0 0,0 7,1 0,13 0,7 0,5 9,9 2,2 7,6 3,9 4,6 2206/28

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Sulfato Turbidez** Cor** Odor**

26,4 5 1 1

2 - REAES DA GUA NO MEIO AMBIENTE:O contato da gua com os diferentes tipos de rochas e minerais provoca a solubilizao de muitos deles que vo para a "soluo aquosa". Este proce