Características físico-químicas das águas

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
Água e efluentes
Características físico-químicas
Prof. Marcelo Hemkemeier
Prof. Paulo Roberto Koetz
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Águas. Características físico-químicas
Parâmetros físicos
 Odor
 Cor
 Temperatura
 Viscosidade
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Águas. Características físico-químicas
Parâmetros físico-químicos
 pH
 Sólidos totais fixos e voláteis
 Sólidos suspensos fixos e voláteis
 Sólidos dissolvidos fixos e voláteis
 Sólidos decantáveis
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Águas. Características físico-químicas
Parâmetros químicos orgânicos
 DBO
 DQO
 COT (carbono orgânico total)
 Oleos e gorduras
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Águas. Características físico-químicas
Parâmetros químicos inorgânicos









Alcalinidade
Nitrogênio total
Nitrogênio amoniacal
Nitratos NO3 + Nitritos NO2 NOx
Fósforo
Sulfetos
Sulfatos
Metais: Fe, Al, Sn, Co, Li
Metais pesados: Cd, Mo, Pb, Hg
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Águas. Características físico-químicas
Temperatura
 Termômetros químicos ou eletrônicos.
Cor
 Não é determinada quantitativamente no
Brasil.
 O efluente não deve ter uma coloração
que altere o aspecto visual do corpo
receptor.
Odor
 Não é determinado quantitativamente.
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Águas. Características físico-químicas
Espuma
 A determinação é visual.
• descarga de detergentes não biodegradáveis.
 Espumas facilmente desfeitas
• presença de proteína solúvel.
Turbidez
 Matéria em suspensão
 Terra
 Matéria orgânica finamente dividida e
microorganismos
 Turbidímetro.
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Águas. Características físico-químicas
Sólidos totais (ST)
 Uma alíquota da amostra é secada a uma temperatura
de 103 ºC - 105ºC, até peso constante
 A matéria orgânica ou mineral pode se volatilizar, o que
é causa de erros.
Sólidos suspensos totais (SST)
 Uma alíquota da amostra é filtrada em lã de vidro ou em
membrana de fibra de vidro, de 4,7 mm de diâmetro e
0,47 μm de porosidade (Millipore AP 40)
 O material filtrado e a membrana é secado à 103 ºC105º C.
Sólidos dissolvidos totais (SDT)
 O valor de sólidos totais menos o valor de sólidos
suspensos totais.
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Águas. Características físico-químicas
Sólidos fixos totais (SFT)
 Uma alíquota da amostra é submetida a uma
calcinação à 550ºC
 O resíduo é pesado até peso constante
 Pode haver perda de peso por volatilização
parcial ou aumento de peso por formação de
óxidos.
Sólidos voláteis totais (SVT)
 O valor de sólidos totais menos o valor de
sólidos fixos totais
 matéria orgânica constituinte da água
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Águas. Características físico-químicas
Sólidos sedimentáveis (decantáveis)
 Determinados pela medida do volume de
sólidos que sedimentam após uma hora
de decantação da amostra
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Águas. Características físico-químicas
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
 O mais antigo dos testes de caracterização das
cargas poluidoras ainda em uso
 Quantidade de oxigênio consumida por uma
alíquota de amostra de efluente
• diluída com água saturada de oxigênio dissolvido
(O.D), nutrientes e tampões
• inoculada de microorganismos
• sob condições especiais
• O teste padrão do “Standard Methods” determina
uma incubação a 20 ºC por 5 d.
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Águas. Características físico-químicas
DBO
 Vantagens
• A melhor aproximação com o fenômeno que
ocorre na natureza, pois se trata de uma
oxidação biológica.
• Existe, depois de décadas de emprego deste
parâmetro, uma grande quantidade de dados
acumulados, que servem como valores
comparativos e orientativos.
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Águas. Características físico-químicas
DBO
 Desvantagens
•
•
•
•
•
Ele não determina a totalidade da matéria oxidável.
Possibilidade da presença de inibidores.
Presença de redutores (sulfetos e íons ferrosos).
Erros de diluição ou de escolha do inóculo.
Testes na 2ª ou 3ª feira terminam no sábado ou
domingo.
• Frascos de incubação e capacidade de estufa a
20ºC.
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Águas. Características físico-químicas
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
 Quantidade de matéria orgânica oxidada
pelo dicromato de potássio (K2Cr2O7) em
meio ácido sob refluxo
 O teste é de fácil execução, mas deve ser
realizado com cuidado.
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Águas. Características físico-químicas
(Cr2O7 )
2
H

 Cr
Dicromato
3
Crômico
420 nm
600 nm
<100 mg/L
> 100 mg/L
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Águas. Características físico-químicas
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
 Compostos orgânicos
• oxidam mais de 95% a 100%.
 Compostos orgânicos volatéis
• reagem de acordo com o seu contato com o
oxidante
 Compostos alifáticos de cadeia reta
• oxidados mais efetivamente em presença de
sulfato de prata.
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Águas. Características físico-químicas
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
 Os cloretos são os principais interferentes
 precipitam a prata e inativam o íon prata.
 Também formam íon crômico reagindo
com o dicromato.
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Águas. Características físico-químicas
DQO
 Redução da interferência dos cloretos
 Complexação dos cloretos com HgSO4.
 50 mg de HgSO4 para 2,5 mL da amostra
• Cl < 2 000 mg.L-1
 A relação HgSO4/Cl-1= 10:1
Se Cl-1 > 2 000 mg.L-1
 use a técnica específica do SMWW.
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Águas. Características físico-químicas
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
 Interferências
 Ferro ferroso, sulfetos, manganoso
• são oxidados quantitativamente
 Nitritos consomem 1,1 mg O2/mg N-NO2
 A amônia e seus derivados não dão DQO.
 Os haletos interferem
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Águas. Características físico-químicas
Carbono orgânico total (COT)
 Quantidade de CO2 produzida pela oxidação
catalítica a 900ºC da matéria orgânica
 Não determina substâncias não orgânicas
(sulfitos ou compostos nitrogenados) que dão
“demanda de oxigênio”.
 Vantagens
• O método é fácil e reprodutível
• Ideal quando a amostra contém matéria orgânica
como componente principal.
 Desvantagens
• O aparelho é caro e exige manutenção especializada.
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Águas. Características físico-químicas
Nitrogênio
 Nitrogênio amoniacal total e nitrogênio
amoniacal
 NT – N-NH3
• Ciclo do nitrogênio
• A forma sob a qual se apresenta o nitrogênio
numa água
indicação do estágio da poluição
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Águas. Características físico-químicas
Nitrogênio
 Proteínas
 bases amoniacais
 Amônia
 Nitritos
 Nitratos
 óxido nitroso.
methemioglobinemia
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Águas. Características físico-químicas
Determinação do NT
 Digestão ácida da amostra
• ácido sulfúrico (H2SO4)
• nitrogênio orgânico em inorgânico.
 A amostra digerida é destilada por arraste de
vapor
• sob a forma de nitrogênio amoniacal
• deslocamento com hidróxido de sódio.
 A amônia recolhida em solução fraca de ácido
bórico
• titulação com solução de ácido sulfúrico
• Determina a quantidade de NT
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Águas. Características físico-químicas
Determinação do NT

Norg.  N  NH3  H2SO4 (NH4 )2 SO4
(NH4 )2 SO4  NaOH  NH4OH  Na 2SO4
NH4OH  H2SO4  H2O  (NH4 )2 SO4
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Características físico-químicas dos efluentes
Determinação do N-NH3
N-NH3 + H2O  NH4OH
NH4OH + H2SO4  (NH4)2SO4 + 2 H2O
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Características físico-químicas dos efluentes
Fósforo
Fosfatos, ortofosfatos, polifosfatos orgânicos ou minerais.
Proliferação de algas, que prejudicam e encarecem os
tratamentos de água potável.
Determinação
Colorimetria.
Método do metavanadato
Método do ácido ascórbico
Método do ácido fenoldissulfônico
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Características físico-químicas dos efluentes
Sulfatos
Turbidimetria
Os íons sulfato reagem com BaCl2.
Os sulfatos são laxativos em águas de abastecimento. Em
tratamento de efluentes, eles se reduzem a sulfetos
Sulfetos
Iodometria
Os sulfetos são responsáveis pelo mau cheiro em processos
anaeróbios
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Características físico-químicas dos efluentes
Nitratos e nitritos
Nitritos
Análises colorimétrica
Nitratos
Redução de nitratos com Cádmio metálico e análise
colorimétrica de nitritos.
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Características físico-químicas dos efluentes
Óleos e graxas
Análise gravimétrica.
A determinação de óleos e graxas é difícil devido à
complexidade das moléculas envolvidas e à
dificuldade de amostragem e de tomada de
alíquotas.
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Características físico-químicas dos efluentes
Óleos e gorduras
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Características físico-químicas dos efluentes
Substâncias minerais
A presença de substâncias minerais é importante desde que a
água que recebe os efluentes seja posteriormente usada para
o abastecimento doméstico. Na agroindústria, o principal
componente mineral é o sódio das salmouras, das salgas e de
detergentes.
Acidez e alcalinidade
A acidez e a alcalinidade são devidos à presença de ácidos
orgânicos e minerais, sais de ácidos ou bases fracas e
substâncias alcalinas.
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Características físico-químicas dos efluentes
Surfactantes
São os agentes tensoativos dos sabões e detergentes
sintéticos. Provocam espuma nos corpos receptores, criando
problemas estéticos, sendo estes diminuídos pela introdução
de detergentes biodegradáveis.
Compostos tóxicos
Tem uma importância limitada como parâmetros de poluição
na indústria de alimentos
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Características físico-químicas dos efluentes
A referência padrão para as análises físicoquímicas de efluentes é o
“Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater¨
APHA.
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Características físico-químicas dos efluentes
SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS
PARÂMETROS
Alcalinidade
Efeito tampão e sabor
Alumínio
Não tóxico. Sedimentação nas tubulações.
Antimônio
Perigoso se >0,01 mg.L-1. Só é menos tóxico que o arsênio.
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Características físico-químicas dos efluentes
SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS
Arsênio
Presente normalmente no corpo humano. Sistêmico.
Cumulativo nos peixes - náuseas, vômito, diarréia, dores
abdominais, coma, morte.
Bário
Estimulante muscular (coração). 1mg.L-1.
Dose fatal 550 – 600 mg.L-1.
Berilio
11,0 mg.L-1 em águas não duras.
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Características físico-químicas dos efluentes
SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS
BCP
Bifenil policlorados mg.L-1.
Bi
Prejudica os dentes. Sem limites.
Boro
Borismo - Em grande quantidade afeta o sistema nervoso
central. Não tem limites.
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Características físico-químicas dos efluentes
SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS
Cadmio
Altamente tóxico - Causa mortes em seres humanos - 0,010
mg.L-1. Provoca mudanças histológicas em várias partes do
corpo.
Calcio
Só provoca dureza na água.
Chumbo Pb
0,1 mg.L-1. Cumulativo. Neurológicos mentais. SNC, anemia.
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Características físico-químicas dos efluentes
SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS
Cianeto - 0,2 mg.L-1.
Série nitrogenada - NH3- NO2- NO3- N2
Selênio - Discutível. Essencial ao metabolismo dos recém
nascidos. Citado como carcinogênico.
CN-1 - Pode ocorrer até 0,2 mg.L-1 em águas naturais. Age
direto na hemoglobina do sangue.
Obs.:
A referência padrão para as análises físico-químicas de
efluentes é o “Standard Methods for the Examination of Water
and Wastewater. APHA.
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Características físico-químicas dos efluentes
SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PARÂMETROS
Cianeto
0,2 mg.L-1.
Selênio
Discutível. Essencial ao metabolismo dos recém nascidos.
Citado como carcinogênico.
CN-1
Pode ocorrer até 0,2 mg.L-1 em águas naturais. Age direto na
hemoglobina do sangue.
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Identificação
Prof. Paulo Roberto Koetz
 [email protected]
 http://usuarios.upf.br/~koetz
 Tel. 54 33168100 Ramal 8747
 Tel. Res. 54 33156981
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