seminário 2 (escrita)

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Autores
D. S. CHAGAS2; T. K. S. BORGES3 ; A. S. OLIVEIRA4 ; H. R. GHEYI4 ; V. P.
S. PAZ4
Jean Karlo Acosta Mendonça Doutor em Química - UFSM. Docente - UEG.
Jéssica Soares Flores Discente de Licenciatura Plena em Química – IFF, Campus
São Vicente do Sul.
1 - Informações gerais sobre o artigo
Desenvolvimento de uma metodologia simples para determinação
Da dureza da água
Determinação da Turbidez da Água a partir da concentração
de Sólidos Suspensos
2- Justificativa do Estudo
A turbidez é um parâmetro físico de qualidade da água, caracterizada pela
medição óptica da luz dispersa, resultante da interação entre a luz incidente e um
material em partículas suspenso numa amostra líquida. O material suspenso que
provoca a dispersão da luz pode ser proveniente de diversos componentes, como
matéria orgânica, partículas inorgânicas, silte, argila, areia; os Turbidímetros
nefelométricos que tem como princípio de funcionamento o retroespalhamento
óptico possibilitam a obtenção de um registro contínuo de perda de solo, tecnologia
aplicada neste tipo de turbidímetro apresenta bons resultados em amostras com alta
turvação, pois são capazes de solucionar rápidas flutuações temporais da CSS.
A determinação da dureza da água também pode ser uma importante
ferramenta didática a ser usada no ensino da Química. O experimento desenvolvido
proporciona ao professor discutir assuntos como: soluções químicas e suas
concentrações, estrutura química e função dos detergentes, uso de planilhas
eletrônicas, como o Excel, para correlacionar duas variáveis, elaboração de
gráficos, geração de uma função matemática que melhor descreva essa correlação
e realização de testes estatísticos.
3- Objetivos do estudo
O objetivo do trabalho para os sólidos suspensos foi calibrar dois
turbidímetros, utilizando o método do sedimento seco, com o auxílio de um agitador
eletromecânico elaborado e construído com esta finalidade, e o objetivo proposto
para a dureza foi desenvolver uma metodologia que se utiliza materiais de fácil
acesso e com o princípio de funcionamento baseado na dificuldade de se fazer
espuma de sabão em águas duras.
Dureza temporária, devido à presença de sais de carbonato e bicarbonato
desses cátions, que são insolúveis após o aquecimento da amostra;
Dureza permanente, devido à presença de sais de cloretos, nitratos e outros
que são solúveis mesmo após aquecimento.
A soma das duas durezas é chamada de dureza total.
4 - Material e método do artigo
O CSS foi desenvolvido no Laboratório de Água e Solos do Núcleo de Água e
Solo (NEAS) da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB) campus de
Cruz das Almas - BA. Utilizou-se amostra composta de um solo
franco-argilo-arenoso coletado em diferentes pontos às margens de um açude da
Fazenda Santo Antônio, município de Governador Mangabeira, BA; as amostras
foram secas em estufa a temperatura de 105 ºC, por 24 h As leituras de turbidez
foram realizadas dentro do tanque de um agitador eletromecânico. O agitador tem
finalidade de homogeneizar o material, o tanque tem profundidade 0,41 m, diâmetro
menor 0,54 m, e diâmetro maior 0,73 m, capacidade total 100 L. Neste estudo o
tanque foi enchido com 75 L de água destilada a homogeneização da suspensão
era feita com um motor de indução (1590 rpm) que girava um eixo central tendo na
sua extremidade inferior duas aletas, com função de arrastar a suspensão com
acréscimos de 100 g solo seco em estufa, que foram realizados vinte vezes, para
variação da CSS na água, totalizando 2000 g de solo no reservatório.
Os materiais utilizados para verificar a dureza foram: pipeta volumétrica,
béqueres, balões volumétricos, bureta, suporte universal, garrafa PET de 250 mL
com perfil cilíndrico uniforme
detergente doméstico, régua, cloreto de cálcio, EDTA, amônia, cloreto de
amônio, negro de Eriocromo T, água destilada e balança analítica.
A metodologia proposta para quantificar a dureza da água consiste em
adicionar um volume de amostra para dentro da garrafa PET, adicionar um volume
de detergente, agitar por um período determinado e medir a altura da espuma que
se forma dentro da garrafa.
A metodologia usada para padronizar a solução de EDTA é praticamente a
mesma usada para determinar a concentração de Ca2+, substituindo a solução
padrão de cloreto de cálcio pela amostra de água de concentração de Ca2+
desconhecida. Os procedimentos de padronização e determinação da concentração
de Ca2+ e consequente dureza da água
4.1- Duas metodologias detalhada de determinação
Determinou-se a turbidez por meio de dois turbidímetros novos conectados a
um coletor de dados alimentado por uma bateria de 12 V. Os turbidímetros trabalhos
no intervalo de 0 a 5.000 mV, emitindo radiação de 850 nm para detectar a
dispersão da radiação pelas partículas em suspensão na água.
Para determinação da CSS real (CSSr) foram coletadas 10 amostras de 150
mL da suspensão no tanque, totalizando 1500 mL de material por incremento. A
coleta foi feita com recipiente plástico através de drenos (torneiras plásticas)
instaladas na parede do tanque, no ponto médio, à mesma altura do leitor do
turbidímetros. Pesadas e colocadas em estufa a 80 °C por 48 h. Para reposição do
material coletado preparou-se uma suspensão (água + solo) extra, ou seja, em 1500
mL de água contendo a mesma concentração nominal de sólidos suspensos
existente no reservatório, de forma a manter o volume constante de 75 L. Tal
procedimento foi repetido até a última concentração nominal (S20), correspondente
a 2000 g 75 L-1 de água.
A técnica mais usada para a determinação da dureza da água é a volumetria
de complexação, que usa soluções padronizadas de ácido etilenodiamino
tetra-acético (EDTA) como titulante, a amostra deve ser transferida para uma
solução previamente tamponada em pH = 10,0 e com uma pequena quantidade do
indicador negro de eriocromo T.
Os metais presentes na amostra formam um complexo violeta com o
indicador e, à medida que o titulante EDTA é adicionado, os metais deixam de
formar complexo com o indicador para complexar como o EDTA. O ponto final é
observado quando voltamos a ver a cor original do indicador, que é azulada.
5- Resultados encontrados no artigo
Os valores de turbidez apresentou coeficientes de variação entre 1 e 6 %
para os dois turbidímetros. Já o erro relativo entre os equipamentos ficou entre 2 e 7
%, exceto na suspensão S0 que foi de 37 %. Os turbidímetros apresentaram
desempenho semelhante ao longo do teste, entretanto o T9119 detectou valores
discretamente menores além disso o erro relativo médio entre sensores foi de 7
%.Para otimizar a metodologia proposta para a dureza , alguns parâmetros foram
definidos para uniformizar os procedimentos a serem adotados durante a análise.
São eles: o volume de amostra analisado foi 100mL, o volume de detergente
adicionado foi 5mL de uma solução de 5% do detergente comercial, a agitação foi
de 20 vezes, de forma bem vigorosa, e o tempo de leitura da altura de sabão foi
realizado 1 minuto após a agitação.
6- Conclusão do autor do artigo
Na CSS a calibração em laboratório utilizando o método do sedimento seco,
realizada com o auxílio de um agitador eletromecânico, gerou equações
representativas para a estimativa da concentração de sólidos suspensos para o tipo
de solo utilizado, a turbidimetria pode ser utilizada para estimativa da CSS desde
que os turbidímetros estejam devidamente calibrados com a utilização do agitador
eletromecânico possibilitou simular eventos de alta turbulência com elevada
concentração sólidos suspensos.
A metodologia desenvolvida para determinar a dureza de água gerou
resultados equivalentes aos obtidos por uma metodologia já consagrada para este
tipo de análise.
Usou-se o fenômeno da formação de sais pouco solúveis entre os metais
presentes na água com as moléculas de sabão como variável que precisa ser
calibrada com soluções padrões de dureza de água, para posterior análise de
amostras de dureza de água desconhecida,esse modo de análise já introduz aos
estudantes o processo que relaciona algum sinal analítico medido com o
Desenvolvimento de uma metodologia simples para determinação da dureza da
água e concentração do analito.
Embora a metodologia seja simplificada no quesito materiais utilizados, ela é
mais trabalhosa que uma simples volumetria, mas o objetivo não foi desenvolver
uma alternativa mais simples em relação ao método volumétrico, e sim um
experimento que possibilite ao professor discutir vários assuntos interdisciplinares
com os seus alunos.
7- Considerações finais
O método de calibração do turbidímetro consiste na situação em que às
substâncias sólidas voltam a ficar dispersas no seio de um líquido ou gás sem
dissolver gerou uma equação representativa para a estimativa da concentração
estudada, com as análises feitas com os vintes incrementos podemos verificar um
aumento na turbidez nos valores de concentração nominal e real de r²=0,99; com
esse processo de calibração com sedimento seco com auxílio de um agitador
eletromecânico podemos concluir que esse processo é mais longo mas podemos
obter resultados mais definidos.
Referências Bibliográficas
BUTT, T.; MILES, J.; GANDERTON, P.; RUSSELL, P. A simple method for
calibrating optical backscatter sensors in high concentrations of non-cohesive
sediments. Marine Geology,Plymouth PL4 8AA, v.192, p.419-424, 2002. CAMPBELL
SCIENTIFIC. OBS-3+ and OBS300 suspended solids and turbidity monitors
Operator’s manual. Utah, p.58,2012. DABNEY,S. M.; LOCKE, M. A.; STEINRIEDE,
R. W. Turbidity sensors track sediment concentrations in runoff from agricultural
fields. PROCEEDINGS of the Federal Interagency Sedimentation Conference
(8thFISC), Reno, NV, USA, 2006. MARQUIS. P. Turbidity and Suspended Sediment
as Measures of Water Quality. Streamline Watershed Management Bulletin, v. 9,n.
1,p. 21-23, 2005. MINELLA, J. P. G.; MERTEN, G. H.; REICHERT, J. M.; CLARKE,
R. T. Estimating suspended sediment concentrations from turbidity measurements
and the calibration problem. Hydrological processes, v.22, p.1819-1830, 2008.
NAVRATIL, O.; ESTEVES, M.; LEGOUT, C.; GRATIOT, C.; NEMERY, J.;
WILLMORE, S.; GRANGEON, T. Global uncertainty analysis of suspended sediment
monitoring using turbidimeter in a small mountainous river catchment. Journal of
Hydrology, v.398, p.246-259, 2011. PINHEIRO, E. A. R.; ARAÚJO, J. C.;
FONTENELE, S. DE B.; LOPES, W. B. Calibração de turbidímetro e análise de
confiabilidade das estimativas de sedimento suspenso em bacia semiárida. Water
Resources and Irrigation Management, v.2, n.2, p.103-110, 2013. SADAR, M.
Turbidity instrumentation - an overview of today's available technology. Turbidity and
Other Sediment Surrogates Workshop, Reno, 2002.