Alcalinidade e Dureza das Águas

Alcalinidade e Dureza das Águas
1. Alcalinidade das Águas
Entre as impurezas encontradas na águas, existem aquelas que são capazes de
reagir com ácidos, podendo neutralizar certa quantidade desses reagentes. Essas
impurezas conferem às águas a característica de alcalinidade. Por definição,
alcalinidade de uma água é a sua capacidade quantitativa de neutralizar um ácido
forte, até um determinado pH. Para medir alcalinidade em laboratório, utiliza-se
ácido sulfúrico.
A alcalinidade é devida principalmente à presença de bicarbonatos, carbonatos e
hidróxidos. Os compostos mais comuns são os seguintes:
- hidróxidos de cálcio ou de magnésio;
- carbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de sódio ou de potássio.
Mesmo as águas com pH inferior a 7,0 (5,5 por exemplo), podem, e, em geral,
apresentam alcalinidade, pois normalmente contém bicarbonatos.
Dependendo do pH da água, podem ser encontrados os seguintes compostos:
- valores de pH acima de 9,4: hidróxidos e carbonatos (alcalinidade cáustica);
- valores de pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos;
- valores de pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonatos.
Na prática, a determinação de alcalinidade e verificação da sua forma se faz com
ácido sulfúrico, como citado, e utilizando como indicadores fenolftaleína e
metilorange, cujos pontos de viragem correspondem aos valores de pH de 8,3 e
4,9, respectivamente. A alcalinidade medida utilizando-se como indicador a
fenolftaleína é denominada alcalinidade parcial, enquanto a alcalinidade
mensurada utilizando-se como indicador o metilorange é denominada alcalinidade
total.
Valores muito elevados de alcalinidade podem ser indesejáveis em uma água a
ser utilizada para fins industriais, uma vez que podem ocasionar problemas de
formação de depósitos e corrosão, de acordo com a utilização desta água.
2. Dureza das Águas
Inicialmente, a dureza da água era entendida como a capacidade da água de
precipitar sabão. O sabão é precipitado principalmente pela presença de íons
cálcio e magnésio. Outros cátions, como por exemplo, ferro, manganês e zinco,
podem precipitar o sabão; porém, geralmente estão presentes na água na forma
de complexos, frequentemente com constituintes orgânicos, e sua participação na
dureza da água é mínima.
Assim, e de acordo com a prática atual, dureza de uma água é a soma das
concentrações de cálcio e magnésio, expressas em termos de carbonato de cálcio,
em miligramas por litro.
O cálcio e magnésio estão presentes na água, principalmente nas seguintes
formas:
- bicarbonatos de cálcio e de magnésio;
- sulfatos de cálcio e de magnésio.
Os bicarbonatos de cálcio e de magnésio, que também são responsáveis pela
alcalinidade, causam a dureza chamada temporária, que pela ação de calor ou de
substâncias alcalinas geram a precipitação dos carbonatos destes íons. Os
sulfatos e outros compostos (cloretos, por exemplo), dão à água a dureza
denominada permanente.
A dureza de uma água pode variar de zero a centenas de miligramas por litro,
dependendo da fonte e do tratamento aplicado.
Atualmente, utiliza-se o método de titulação com EDTA (ácido etileno diamino
tetracético), para analisar dureza.
Redução de Dureza:
Consiste na aplicação de substâncias (cal e carbonato de sódio), que reagem com
os compostos de cálcio e de magnésio, precipitando-os. A química do método é
indicada pelas reações a seguir:
CO2 + Ca(OH)2
CaCO3 + H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2
2CaCO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2
CaCO3 + MgCO3 + 2H2O
MgCO3 + Ca(OH)2
Mg(OH)2 + CaCO3
MgSO4 + Ca(OH)2
CaSO4 + Na2CO3
Mg(OH)2 + CaSO4
CaCO3 + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3
CaCO3 + 2NaCl
MgCl2 + Ca(OH)2
Mg(OH)2 + CaCl2
Processo Iônico dos zeólitos:
Os zeólitos são silicatos complexos de sódio e alumínio, que tem a propriedade de
trocar o sódio de sua composição por outros íons, como os de cálcio e magnésio,
retendo estes elementos que causam a dureza. São, pois, trocadores iônicos.
Uma instalação de abrandamento deste tipo compreende leitos de zeólitos,
semelhantes aos filtros rápidos, através dos quais passa a água dura a ser tratada.
Em resumo, a redução da dureza pelos zeólitos consiste em trocar os íons de
cálcio e de magnésio, responsáveis pela dureza de uma água, por íons de sódio
fornecidos pelos permutadores. Depois de os zeólitos terem cedido todos os seus
íons de sódio à água, deve-se inverter o processo, submetendo-se o leito de
permutadores ao contato com uma solução concentrada de sal comum, para a sua
regeneração.
Em contato com a salmoura, os zeólitos fazem nova troca iônica, retendo
novamente o sódio e libertando os íons cálcio e magnésio na água de lavagem,
que é descartada.
Processo com Resina de Troca Iônica:
A redução da dureza é efetuada através da passagem de água por um leito de
resina catiônica, em um processo de abrandamento e/ou de desmineralização.
Dado que este processo é descrito em outro documento técnico (abrandamento),
o mesmo não será aqui detalhado.
Elaborado por: Aline Maxiline Pereira Oliveira
Dezembro/07