Química das Águas Professor: José Tiago Pereira Barbosa 2013 1.
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Poluição e Purificação das Águas
Poluição de Águas Naturais
Contaminantes Químicos
Contaminantes Biológicos
Problema Mundial!
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Poluição e Purificação das Águas
Poluição de Águas Naturais
Poucas áreas povoadas atualmente no mundo não sofrem de alguma forma de poluição das águas.
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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 PoluídaVariação
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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.
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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)
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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+.
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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)
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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.
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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
Giardia Lamblia
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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.
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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;
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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.
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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.
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Poluição e Purificação das Águas
Desinfecção por tecnologias de membranas
Filtração de contaminantes por vários métodos
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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.
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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.
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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.
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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;
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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.
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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.
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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.
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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. 24
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. 25
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-
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