Química das Águas

1. Química das Águas Professor: José Tiago Pereira Barbosa 2013

2. Poluição e Purificação das Águas Poluição de Águas Naturais • Contaminantes Químicos • Contaminantes Biológicos Problema Mundial!

3. Poluição e Purificação das Águas Poluição de Águas Naturais • Poucas áreas povoadas atualmente no mundo não sofrem de alguma forma de poluição das águas.

4. Poluição e Purificação das Águas 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 Poluída Variação

5. Poluição e Purificação das Águas Desinfecção da Água • 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.

6. Poluição e Purificação das Águas Desinfecção da Água Etapas comuns de purificação de água potável

7. Poluição e Purificação das Águas 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)

8. Poluição e Purificação das Águas 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+.

9. Poluição e Purificação das Águas 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)

10. Poluição e Purificação das Águas 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.

11. Poluição e Purificação das Águas 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 GiardiaLamblia

12. Poluição e Purificação das Águas 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.

13. Poluição e Purificação das Águas 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;

14. Poluição e Purificação das Águas 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.

15. Poluição e Purificação das Águas 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.

16. Poluição e Purificação das Águas Desinfecção por tecnologias de membranas Filtração de contaminantes por vários métodos

17. Poluição e Purificação das Águas 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.

18. Poluição e Purificação das Águas 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.

19. Poluição e Purificação das Águas 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.

20. Poluição e Purificação das Águas Desinfecção por irradiação ultravioleta • Vantagens: • Pequenas unidades podem ser usadas para servir pequenas bases da população; • Também podem ser utilizadas para água livre de compostos orgânicos dissolvidos;

21. Poluição e Purificação das Águas Desinfecção por irradiação ultravioleta • 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.

22. Poluição e Purificação das Águas 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.

23. Poluição e Purificação das Águas 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.

24. Poluição e Purificação das Águas 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.

25. Poluição e Purificação das Águas 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.

26. Poluição e Purificação das Águas 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-

27. Poluição e Purificação das Águas Desinfecção por métodos químicos • HClO (ácido hipocloroso) • Gerado a partir do hipoclorito de cálcio Ca(OCl)2 ou hipoclorito de sódio NaOClem água. • OCl- + H2O HOCl + OH-