Poluição e Purificação das Águas Desinfecção da Água

Química das Águas
Professor: José Tiago Pereira Barbosa
2013
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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
Variação
Altamente Poluída
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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
Desinfecção da Água
Etapas comuns de purificação de água potável
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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 microorganismos.
 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 microorganismos, 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
contendo vapor de mercúrio.
por
lâmpadas
 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 microorganismos por meio da passagem rápida por
suas membranas celulares.
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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.
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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+ + Cl26
Poluição e Purificação das Águas
Desinfecção por métodos químicos
 HClO (ácido hipocloroso)
 Gerado a partir do hipoclorito de cálcio
Ca(OCl)2 ou hipoclorito de sódio NaOCl em
água.
OCl- + H2O
HOCl + OH27