química das Águas

Química das Águas

Professor: José Tiago Pereira Barbosa2013

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Poluição e Purificação das Águas

Poluição de Águas Naturais

Contaminantes Químicos

Contaminantes Biológicos

Problema Mundial!

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Poluição de Águas Naturais

Poucas áreas povoadas atualmente no mundo não sofrem de alguma forma de poluição das águas.

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Desinfecção da Água

A qualidade da água “bruta” (não tratada), captada de águas superficiais ou águas subterrâneas, com a intenção de ser usada como água potável:

Quase Pura Altamente PoluídaVariação

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Como o tipo e a quantidade de poluentes em água bruta são variáveis, os processos usados em sua purificação também variam de um lugar para o outro.

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Etapas comuns de purificação de água potável

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Aeração das Águas

Remoção de gases dissolvidos como o H2S e compostos organosulfurados.

Aumento da quantidade de oxigênio da água oxida Fe2+ para Fe3+, o qual forma hidróxidos insolúveis que podem ser removidos como sólidos:

Fe3+ + 3 OH- Fe(OH)3 (s)

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Remoção de cálcio e magnésio

Quando a água vem de poços em áreas com rochas calcárias, conterá um nível significativo de íons Ca2+ e Mg2+.

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Remoção de cálcio

O cálcio é removido pela adição de íons fosfato. Esse íon é adicionado e o cálcio é removido por precipitação.

Comumente o cálcio é removido por precipitação e filtragem de sais insolúveis de carbonato de cálcio (CaCO3)

Ca2+ + CO32- CaCO3 (s)

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Remoção de magnésio

Íons magnésio precipitam como hidróxido de magnésio, Mg(OH)2 quando a água se torna suficientemente alcalina (Elevada quantidade de íons OH-)

Depois da remoção dos sólidos de CaCO3 e Mg(OH)2 por filtração, o pH da água é reajustado para próximo da neutralidade pelo borbulhamento de CO2.

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Desinfecção para prevenir doenças Eliminação de micro-organismos que podem

causar doenças. Micro-organismos em águas brutas advém de

contaminação por fezes humanas e de animais.

Bactérias: Salmonella, Escherischia coli;

Vírus: poliomielite, hepatite A; Protozoários: Crypstosporidium e

Giardia Lamblia

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Desinfecção para prevenir doenças Muitas técnicas bem conhecidas para

desinfecção de águas;

1 bilhão de pessoas no mundo não tem acesso à água potável.

De acordo com a Organização Mundial de Saúde, cerca de 4500 crianças morrem diariamente em consequências de águas poluídas e sanidade inadequada.

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Filtração da água A água bruta obtida dos rios, lagos ou riachos

contém uma infinidade de partículas finas, que algumas vezes consistem de ou contém micro-organismos.

Partículas suspensas: areia resultante da erosão de solos e rochas;

Aumentam a turbidez da água reduzindo a habilidade de penetração da luz prejudicando a fotossíntese;

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Filtração da água Remoção das partículas:

Simples filtração;

Passagem através de um leito de areia. A areia retém sólidos suspensos incluindo micro-organismos, abaixo de 10 mm de tamanho.

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Desinfecção por tecnologias de membranas

A água pode ser purificada de muitos íons contaminantes, moléculas e pequenas partículas, incluindo vírus e bactérias, pela passagem de uma membrana na qual os orifícios individuais, chamados poros, são de tamanho uniforme e microscópico.

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Desinfecção por tecnologias de membranas

Filtração de contaminantes por vários métodos

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Osmose reversa Também chamada hiperfiltração;

A água é forçada sob alta pressão a passar através de uma membrana semipermeável composta de um material polimérico orgânico tal como acetato de celulose ou triacetato.

Todas as partículas, moléculas (incluindo ainda pequenas moléculas orgânicas) e íons com menos de 1 nm de tamanho são removidas pela osmose reversa.

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Osmose reversa Remoção de íons metálicos alcalinos e alcalinos

terrosos, bem como sais de metais pesados.

Técnica comum em hospitais e unidades renais para produzir água livre de íons;

Utilizada em larga escala para a dessalinização, remoção de sais da água do mar.

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Desinfecção por irradiação ultravioleta

Luz ultravioleta gerada por lâmpadas contendo vapor de mercúrio.

Cerca de 10 segundos são suficientes para micro-organismos tóxicos, como o Crysptosporidium.

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Vantagens:

Pequenas unidades podem ser usadas para servir pequenas bases da população;

Também podem ser utilizadas para água livre de compostos orgânicos dissolvidos;

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Desvantagens:

Espécies como ferro dissolvido e substâncias húmicas absorvem a luz UV, reduzindo a quantidade disponível para desinfecção.

Pequenas partículas sólidas suspensas na água inibem a ação da luz UV, espalhando ou absorvendo-a.

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Desinfecção por métodos químicos

Ozônio (O3)

Agente oxidante mais potente que o O2

Desinfecção das águas de bactérias perigosas e vírus, especialmente aqueles provenientes de matéria fecal de animais e humanos.

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Desinfecção por métodos químicos Ozônio (O3)

Tempo de vida curto. Gerado no local por um processo caro

que envolve descarga elétrica (20.000 V) em ar seco.

O ar carregado com O3 é borbulhado

através da água, cerca de 10 minutos é suficiente para desinfecção.

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Desinfecção por métodos químicos Cloração (Cl)

O agente mais comum de purificação da água usado na América do Norte é o ácido hipocloroso, HClO.

HClO, composto covalente e neutro mata micro-organismos por meio da passagem rápida por suas membranas celulares. 24


Desinfecção por métodos químicos Cloração (Cl)

Desinfecção eficiente e barata.

A cloração no abastecimento público de águas em países como os Estados Unidos, Canadá e Grã-Bretanha começou no início do século XX. 25


Desinfecção por métodos químicos HClO (ácido hipocloroso)

Instável. Gerado a partir do cloro molecular

dissolvido, Cl2 em água.

Cl2 (g) + H2O(aq) HOCl(aq) + H+ + Cl-

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Desinfecção por métodos químicos HClO (ácido hipocloroso)

Gerado a partir do hipoclorito de cálcio Ca(OCl)2 ou hipoclorito de sódio

NaOCl em água.

OCl- + H2O HOCl + OH-

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