Aula 5 - Tratamento da água

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Tratamento de água
2ª série
Aula 5
2o bimestre
Química
Etapa Ensino Médio
Química ambiental (políticas ambientais, parâmetros qualitativos e quantitativos dos resíduos e substâncias encontradas nas águas).
Analisar políticas ambientais e parâmetros qualitativos e quantitativos dos resíduos e das substâncias encontradas na água.
Observar as etapas de tratamento da água.
Conteúdo
Objetivos
(EM13CNT206)  Discutir  a importância da preservação e conservação da biodiversidade, considerando parâmetros qualitativos e quantitativos, e avaliar os efeitos da ação humana e das políticas ambientais para a garantia da sustentabilidade do planeta. 
Após a observação das imagens, virem e conversem com seus colegas
Observe e compare as imagens. O que é possível apontar sobre elas? A água que consumimos é uma mistura? O que está misturado na água potável? Podemos beber qualquer tipo de água? Por quê? Como deve ser a água apropriada para beber? O que é padrão de potabilidade da água? Toda água potável necessita ter índices de qualidade? Por quê? Quais as consequências da escassez de água doce e potável?
Para começar
Sugestão de tempo: 
Para começar: 5 min. 
Foco no conteúdo: 25 min. 
Você se lembra o que é uma solução?
Antes de recordarmos a definição de mistura e solução, precisamos revisitar a classificação de matéria:
Toda mistura homogênea é uma SOLUÇÃO, isto é, as soluções apresentam uma única fase. A água potável que consumimos é uma solução que contém uma série de minerais fundamentais para nossa saúde.
Foco no conteúdo
Para considerar a água potável, precisamos analisar os seguintes parâmetros:
Físicos: cor, turbidez, sabor, odor e temperatura.
Químicos: pH, alcalinidade, acidez, dureza, ferro, manganês, cloretos, nitrogênio, fósforo, oxigênio dissolvido, matéria orgânica e micropoluentes orgânicos e inorgânicos.
Biológicos: organismos indicadores, algas e bactérias.
O que define a água potável?
Foco no conteúdo
Quem define quando a água é potável?
No Brasil, temos legislações que são referência e devem ser consideradas para toda água destinada ao consumo humano proveniente de sistema de abastecimento.
Você pode aprofundar seu conhecimento sobre o assunto. Para isso, poderá analisar na íntegra a Portaria GM/MS no 888, de 4 de maio de 2021. Ela consolida os procedimentos de controle e vigilância da qualidade da água para o consumo humano.
 
Foco no conteúdo
Quem define quando a água é potável?
Os requisitos de qualidade da água em função do abastecimento doméstico são os seguintes:
Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde.
Isenta de organismos prejudiciais à saúde.
Adequada para serviços domésticos.
Baixa agressividade e dureza.
Esteticamente agradável (baixa turbidez, incolor, sem sabor, sem odor e sem macroorganismos).
Foco no conteúdo
Propriedade da água de, em contato com certos materiais, provocar sua deterioração: agressividade da água.
Propriedade relacionada à concentração de alguns minerais, como cálcio e magnésio: dureza.
Quais são os requisitos considerados para o abastecimento doméstico de água?
Para abastecimento doméstico e consumo humano, a água deve ser isenta de substâncias químicas e organismos prejudiciais à saúde. Além disso, deve ser adequada para serviços domésticos, ter baixa agressividade e dureza e ser esteticamente agradável (baixa turbidez, incolor, sem sabor, sem odor e sem macro-organismos).​
Correção
Na prática
Puxe mais
Premie respostas certas com mais perguntas, estendendo o conhecimento. 
A água potável pode conter chumbo?
Para considerar a água potável e própria para consumo humano, levamos em conta alguns parâmetros e requisitos. Nesta aula, analisaremos apenas as substâncias químicas inorgânicas que representam riscos à saúde. 
Estudamos anteriormente que o chumbo e alguns outros metais são tóxicos, então, será que ele pode estar presente na água potável?
Foco no conteúdo
A água potável pode conter chumbo?
                                                                                                                
O anexo 9 da Portaria GM/MS Nº 888, de 4 de maio de 2021, estabelece valores máximos para substâncias químicas inorgânicas que representam risco à saúde. Vejamos alguns dos valores:
 A resposta é sim!
Foco no conteúdo
	Parâmetro	Unidade	Valor máximo permitido
	Arsênio	mg/L	0,01
	Bário	mg/L	0,7
	Cádmio	mg/L	0,003
	Chumbo	mg/L	0,01
	Cobre	mg/L	2
	Cromo	mg/L	0,05
	Fluoreto	mg/L	1,5
	Mercúrio total	mg/L	0,001
	Selênio	mg/L	0,04
	Urânio	mg/L	0,03
Algumas das substâncias químicas inorgânicas que representam risco à saúde.
Foco no conteúdo
Mas calma, nos valores máximos permitidos, essas substâncias não apresentam riscos à saúde humana. Por isso, mesmo que a água apresente essa substância, ela pode ser considerada potável. Porém, em valores superiores, essas substâncias podem impactar a saúde. 
Por isso, é importante que ocorra o tratamento correto da água, bem como sua fiscalização e controle.
Mas como ocorre o tratamento da água para consumo humano?
Foco no conteúdo
Quais fases são feitas no tratamento? 
Pré-cloração: é a etapa em que é adicionado cloro, assim que a água chega à estação, com a finalidade de facilitar a retirada de matéria orgânica e metais.
Pré-alcalinização: depois do cloro, adiciona-se à água a cal ou a soda, que têm a função de ajustar o pH de acordo com os valores exigidos. Para consumo humano, recomenda-se um pH entre 6,0 e 9,5.   
*Vale lembrar que o pH é um fator hidrogeniônico, ou seja, representa o quanto a água está ácida, básica ou neutra (se o pH é 7, o meio é neutro; se menor de 7, ácido; se maior, o meio é básico ou alcalino).  
Foco no conteúdo
Quais fases são feitas no tratamento? 
Coagulação: em seguida, acrescenta-se sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro coagulante, acompanhado de uma grande movimentação da água. Dessa forma, as partículas de sujeira ficam eletricamente desestabilizadas, facilitando seu agrupamento.
Nessa etapa, o valor do pH é elevado pela adição de uma base, conhecido como barrilha (carbonato de sódio). 
Foco no conteúdo
Após o ajuste do pH, adiciona-se o sulfato de alumínio, que irá se dissolver na água e depois precipitar na forma de hidróxido de alumínio. 
Foco no conteúdo
Floculação: após a grande movimentação da água na etapa anterior, ocorre uma mistura lenta da água, que provoca a formação de flocos com as partículas.
Decantação: nesse processo, a água passa por grandes tanques para separar os flocos de sujeira formados na etapa anterior.
Filtração: nessa etapa, a água atravessa tanques formados por pedras, areia e carvão antracito, que são responsáveis por reter a sujeira que restou da fase de decantação. 
Pós-alcalinização: é a etapa em que é feita a correção final do pH da água para evitar a corrosão ou a incrustação das tubulações.
Foco no conteúdo
Desinfecção: nessa etapa, é feita uma última adição de cloro na água, antes de sua saída da estação de tratamento. O cloro adicionado tem a finalidade de garantir que a água fornecida esteja isenta de bactérias e vírus. 
Fluoretação: é a fase em que é adicionado o flúor (na forma de fluoreto) na água, pois ele ajuda a prevenir cáries. 
Foco no conteúdo
 Representação do tratamento de água
Foco no conteúdo
Para o consumo humano, recomenda-se um pH entre 6,0 e 9,5. Essa faixa de pH, além de seguro para consumo, evitará que ocorra a corrosão e a incrustação das tubulações da estação de tratamento e distribuição de água. Além disso, um pH alto ou baixo pode impactar a fauna e flora. Como o pH é controlado?
O controle de pH ocorre em duas etapas. Após a pré-cloração, é feita a pré-alcalinização por adição de cal ou soda. Na fase de coagulação, é necessário o aumento do pH, que, em geral, é feito se adicionando carbonato de sódio. Após essa etapa, é necessário ajustar novamente o pH, na fase chamada pós-alcalinização.​
Correção
Na prática
Puxe mais
Premie respostas certas com mais perguntas,estendendo o conhecimento. 
Vamos fazer algumas dessas fases de tratamento?
Experimento
 
Foco no conteúdo
Professor, a proposta de experimentação é opcional. Você poderá realizá-la para potencializar a aprendizagem. Considere sua gestão de tempo e analise o perfil da turma para decidir.  Caso não seja possível aplicá-la, é possível encaminhar o vídeo para os estudantes assistirem de forma assíncrona. 
Procedimentos:
Coloque água da torneira até cerca de 2/3 do volume do vidro. 
Adicione uma pitada de terra para a água ficar turva.
Adicione uma colher rasa de soda cáustica (NaOH) e agite a solução cuidadosamente com a colher. 
Lave a colher, tomando cuidado para não colocar os dedos na parte que tocou na solução de soda cáustica, e a enxugue com um pedaço de papel. 
Em seguida, com a colher seca, adicione 2 colheres rasas de sulfato de alumínio e misture muito bem.
Deixe em repouso em torno de 10 minutos e anote suas observações.
Filtre o sobrenadante e recolha o filtrado.
Para preparar o filtro, corte a garrafa ao meio e inverta a parte superior, encaixando-a na base.
Enrole um tecido na boca da garrafa e preencha-o com carvão e areia.
Foco no conteúdo
Essa atividade experimental opcional é uma oportunidade para o estudante entrar em contato com as etapas do tratamento de água. Para tanto, organize os estudantes em grupos e oriente-os na investigação por meio da execução do experimento ou vídeo, na impossibilidade de realizar o experimento; caso não seja possível dar autonomia aos grupos, sugere-se realizar o experimento por demonstração, pois a prática experimental pode levar os estudantes a ampliar saberes e alcançar conhecimentos empíricos necessários para a continuidade dos estudos.  Para avaliação desta atividade, o professor poderá observar e considerar os aspectos do desenvolvimento do estudante, a participação, o envolvimento com a prática, o trabalho em grupo, os registros das principais informações, a coerência das respostas e a socialização de ideias.
Elabore, de forma colaborativa, um glossário com os principais termos trabalhados nesta aula. Em seguida, analise os processos estudados sobre o tratamento de água e avalie a possibilidade de utilizá-los para outras finalidades. Por fim, de forma colaborativa, construa um mural virtual.
Glossário e nuvem de palavras
Glossário: conjunto de termos de uma área do conhecimento e seus significados; vocabulário.
Todo mundo escreve!
Aplicando
Professor, caso necessário, dê exemplos de como o ajuste de pH é um processo que pode ser feito para corrigir o pH do solo. É possível que as conclusões extrapolem. De acordo com a necessidade, faça comentários, como nesse exemplo, mencionando que o pH do solo é feito geralmente com carbonato de cálcio, CaCO3, aumento o pH de um solo ácido. É importante que compreendam o conceito e que poderá existir aplicações diferentes, dependendo do objetivo e dos materiais envolvidos. 
Estudamos e compreendemos os parâmetros qualitativos e quantitativos dos resíduos e das substâncias encontrados na água. 
Compreendemos que a concentração das substâncias na água potável varia de acordo com sua toxicidade.
Avaliamos a importância do tratamento, do controle e da fiscalização desses parâmetros.
Analisamos as etapas em uma estação de tratamento de água.
O que aprendemos hoje?
LEMOV, D. Aula nota 10 2.0: 62 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2018.
SÃO PAULO (Estado). Currículo em Ação: Caderno do Professor – Química – Ensino Médio – 2ª série – 1º semestre – Parte 2. São Paulo: Seduc-SP, 2023. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/04/EM_CNT_CP_2%C2%AA-s%C3%A9rie_V2_Web_11-04.pdf. Acesso em: 7 mar. 2023.
SABESP. Tratamento de água. Disponível em: https://site.sabesp.com.br/site/interna/subHome.aspx?secaoId=30. Acesso em:7 mar. 2023
BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria GM/MS Nº 888, de 
4 de maio de 2021. 
Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 3 – https://pixabay.com/pt/photos/garrafa-%c3%a1gua-mineral-vidro-derramar-2032980/; https://pixabay.com/pt/photos/garrafa-%c3%a1gua-mineral-vidro-derramar-2032980/; https://pixabay.com/pt/photos/gazela-ant%c3%adlope-kudu-%c3%a1frica-1364422/; https://pixabay.com/pt/photos/%c3%a1frica-povo-de-uganda-uganda-2665100/
Slide 4 – https://slideplayer.com.br/slide/11856914/. 
Slide 10 – https://br.freepik.com/fotos-gratis/cao-pug-isolado-em-um-fundo-branco_7012180.htm#query=cachorro%20assustado&position=45&from_view=search&track=ais
Slide 18 – https://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
Slide 20 – https://youtu.be/ba6skAs0f4w
Slide 22 – https://br.freepik.com/vetores-gratis/esboco-de-solucao_2944690.htm#query=mural%20de%20ideias&position=22&from_view=search&track=ais
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