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 éindicada 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 → Mg(OH)2↓ + CaSO4
CaSO4 + Na2CO3 → 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
