Sistema de desmineralização de baixo custo

1. COLÉGIOESTADUALZUMBIDOSPALMARES – E.F.M.P Projeto de IC – “Água – Prêmio Jovem Cientista” Aluno: Roger Vicente Orientador: Carlos Augusto Ehrenfried Sistema de desmineralização de baixo custo

2. Introdução CNPq: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Missão do CNPq: Financiamento de pesquisas científicas e tecnológicas nas diversas áreas do conhecimento, com bolsas e auxílios.

3. PJC: OPrêmio Jovem Cientista é uma parceria do CNPq, com a Fundação Roberto Marinho, a Gerdau e a GE. • Missão do PJC: Tem como objetivos revelar talentos, impulsionar a pesquisa no país e investir em estudantes e jovens pesquisadores que procuram inovar na solução dos desafios da sociedade.

4. Tema proposto pelo PJC para pesquisa no ano de 2013: “Água – Desafios da Sociedade”. Eixos temáticos: Gestão de bacias hidrográficas. Tratamento e reuso da água. Água e saúde pública. Uso da água para geração de energia. Tecnologias para dessalinização da água.

5. “A água é uma substância essencial para a vida no planeta terra.1” 1 UnitedNations, http://www.un.org/waterforlifedecade/background.shtml, em 15/11/2013.

6. A água pode ser classificada1de acordo com os resíduos nela encontrado, dependendo da finalidade de seu uso ou de acordo com o resíduos minerais dissolvidos nela. Menor que 50 mg/L CaCO3 - água mole; Entre 50 e 150 mg/L CaCO3 - água com dureza moderada; Entre 150 e 300 mg/L CaCO3 - água dura; Maior que 300 mg/L CaCO3 - água muito dura. 1 CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE (CONAMA). Resolução 357. Classificação das águas, de 17 de março de 2005, Diário Oficial da União. Seção 1, 31 mar, 2005.

7. Para aplicações como combate a incêndio ou lavagem das ruas, a água teria de ser muito dura antes de causar problemas. Para outros usos, tanto domésticos como industriais, no entanto, a água dura causa muitos inconvenientes provocados pela incrustação dos sais, além da incapacidade ou dificuldade de o sabão fazer espuma.

8. Abastecimento do município de Colombo: majoritariamente de lenços freático e da bacia do Altíssimo Iguaçu, que esta sobre a formação capiru1. 1 MINEROPAR. Mapa Geológico do Estado do Paraná. 2006.

9. Formas de eliminação de sais minerais da água: Abrandamento. Destilação (Método mais utilizado1, alto custo2). Desmineralização por troca iônica. 1 BENDASSOLLI et al., Química Nova. 26(4), 612, 2003. 2 SPIRO, T. G.; STIGLIANI, W. M. Pearson Prentice Hall. 2, 334, 2009.

10. Troca iônica: Feita através de resina especial, capaz de efetuar a troca de íons de interesse presente em solução1,2. 1 BENDASSOLLI, et. al., Química nova, 19(2), 195, 1996. 2 KUYA, et. al., Química Nova. 13, 205, 1990.

11. Montagem de um equipamento de desmineralização. Analise de dados de dureza (via condutividade µs/cm) para água da rede de abastecimento, água de destilador simples, e água de destilador tipo pilsen. Determinação de custo total para cada equipamento. Metodologia

12. Materiais utilizados: 4X Tubo de PVC 50mm 1X Tubo de PVC 25mm 3 Litros de resina iônica mista 0,7 Kg de carvão ativado 4X Manta acrílica 8 X Bucha de redução soldável 8X Joelho soldável 25mm 4 X Luva soldável 50 mm 4 X União soldável 50mmX50mm 1X União soldável 25mmX25mm 1X Lixa de Ferro 1X Tubo de cola PVC 2x Luva rosca/cola 25mm 2x torneira plástica Foto 01 – Desmineralizador.

13. Ao final do seu ciclo a resina torna-se saturada, sendo necessário regenerá-la. A regeneração ocorre normalmente utilizando-se o ácido clorídrico, e Hidróxido de Sódio1,2. 1 - Resina mista saturada. 2 - Resina Mista saturada separada por densidade. Foto 02 – Resina saturada. 1 BENDASSOLLI, et. al., Química nova, 19(2), 195, 1996. 2 KUYA, et. al., Química Nova. 13, 205, 1990.

14. Visando maior durabilidade da resina, utilizou-se carvão ativado para eliminação de cloro. O carvão ativado tem a capacidade de coletar seletivamente gases, líquidos ou impurezas no interior dos seus poros.

15. A reutilização da resina gera resíduos com os mais variados íons. Visando utilizar este resíduo foi elaborado uma célula de energia do tipo Al-AirBaterry1,2para a produção de energia a partir da oxidação do alumínio. 1 CHASTEEN, et. Al.,Teach.46, 544, 2008. 2 TAMEZ, J.; YU J.H., J. Chem. Educ.84(12), 1936, 2007.

16. Resultados Tabela 01 – Valores médios de condutividade elétrica observada.

17. Tabela 02 – Valores de consumo em Watts (W) e litros de água (L) por litro de água destilada produzida. Tabela 03 – Custo em reais para energia elétrica e água.

18. Tabela 04 – Custo de produção em Reais para obtenção de 1 litro água sem sólidos dissolvidos. • O ciclo de saturação da coluna ocorreu após desmineralização média de 800 litros de água. • Foi Utilizada uma solução 8% de HCl para a resina catiônica e de 4% de NaOH para a resina aniônica, sendo necessários 10 litros de cada solução para total regeneração.

19. O custo mais baixo para cada litro de água sem sólidos dissolvidos é do sistema de desmineralização, não consumindo energia e não havendo perca de água. O maior grau de pureza (sem sólidos dissolvidos), foi obtido no sistema de desmineralização. A reutilização da água de regeneração propiciou um sistema de geração de energia de baixo custo. Conclusão