Relatório 6 - DQO (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
LABORATÓRIO DE INSTRUMENTAÇÃO
RELATÓRIO Nº 6:
ANÁLISE DE DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO - DQO
Lorena Soares
Michelle Marques
Queila Vilela
Ryane Moreira
Belo Horizonte, 27 de novembro de 2013.
Resumo
O presente relatório visa a análise da Demanda Química de Oxigênio (DQO), que é uma análise de grande relevância para análise de problemas ambientais. A matéria orgânica pode estar suspensa ou dissolvida nos cursos d’água. Ela é um parâmetro que indica a presença de contaminantes, e a através da análise da DQO e DBO pode-se confirmar se determinado curso d’água está poluído ou não. 
A DQO analisada nesse relatório é proveniente de uma amostra de lixiviado, foi encontrado o valor de 960 mg O2/L e segundo o IGAM (2007), a condição de lançamento de efluentes é até 180 mg/L nos corpos d’águas. Nessa mesma amostra foi realizada a análise de Carbono Orgânico Total (COT), onde obteve-se 140,9 mg/L de Carbono Total, sendo 137,3 mg/L e Carbono Orgânico e 3,6 mg/L de Carbono inorgânico. O que se observa é que há muito material oxidável mas pouquíssimo é proveniente do carbono, na verdade, apenas 14,58% de todo o material oxidado.
O método utilizado foi o de refluxo fechado, a digestão da amostra por duas horas utilizando o dicromato de potássio e ácido sulfúrico, por seguinte a quantificação pelo método titulométrico. Este, ao utilizar o dicromato que possui cromo VI em sua formulação gera resíduos que podem ser prejudiciais tanto à quem manipula esse reagente, como também ao meio ambiente se descartado de maneira errada
 
Introdução
O Brasil, nos últimos anos, tem se caracterizado por esforços para o desenvolvimento de tecnologias para a remoção da matéria orgânica de efluentes e atualmente o aumento das exigências ambientais coloca o desafio de buscar alternativas para o controle da concentração de compostos nitrogenados de águas residuárias (ISOLDI & KOETZ, 1998).
A Demanda Química de Oxigênio (DQO) é um indicador de matéria orgânica, ou seja, a concentração de oxigênio consumido para oxidação da matéria orgânica, e esta por ser biodegradável ou não, estando em meio ácido e em condições energéticas acionadas por um oxidante forte. O parâmetro DBO estima a concentração de matéria orgânica de acordo com o oxigênio consumido. 
Segundo Von Sperling (): “a matéria orgânica presente nos corpos d’água e nos esgotos é uma característica de primordial importância, sendo a causadora do principal problema de poluição das águas: o consumo do oxigênio dissolvido pelos microrganismos nos seus processos metábolicos de utilização e estabilização da matéria orgânica.”
Através da utilização de método indiretos pode-se fazer a quantificação da matéria orgânica ou da sua potencialidade poluidora. Nesta perspectiva existe duas principais categorias, uma que é a análise através da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e DQO, e a outra categoria é a medição do carbono orgânico (Carbono Orgânico Total - COT).
Segundo o IGAM (2007), as condições de lançamento de efluentes, a DQO é até 180 mg/L nos corpos d’águas. Ou tratamento com eficiência de redução de DQO em no mínimo 55% e média anual igual ou superior a 65% para sistemas de esgotos sanitários.
A análise de DQO é mais utilizada para concentrações que estão acima de 5 mg de O2/L, isso ocorre em águas com maiores teores de matéria orgânica.
A oxidação do dicromato de potássio é muito grande, resultando na ação dos microorganismos. Os resultados da DQO são sempre maiores do que os resultados da DBO. A DBO mede na amostra a fração que é biodegradável, e quanto mais próximo este valor estiver da DQO mais biodegradável será o efluente.
A avaliação do potencial de matéria redutora de uma amostra é através de um processo de oxidação química em meio ácido que se emprega o dicromato de potássio (K2Cr2O7) que é o reagente oxidante, em quantidades conhecidas. Neste processo o carbono orgânico de um carboidrato, por um exemplo, é convertido em gás carbônico e água. A quantidade de matéria oxidada expressa em equivalente de oxigênio é proporcional a quantidade do reagente oxidante consumido. Substâncias inorgânicas oxidáveis, como nitritos, cloretos, que reage com o catalisador Ag2SO4, entre outros, também é quantificada.
A quantificação é feita por titulação do dicromato de potássio remanescente após a digestão.
Objetivos
O objetivo desta análise é a quantificação da Demanda Química de Oxigênio (DQO) de uma amostra de lixiviado através do método de refluxo fechado, a digestão da amostra por duas horas utilizando o dicromato de potássio e ácido sulfúrico, por seguinte a quantificação pelo método titulométrico.
Materiais e métodos
Materiais
Tubo digestor;
Reator para digestão;
Reagentes
Solução padrão de K2Cr2O7 0,0167 mol / L para digestão;
Dissolveu-se 4,913 gramas de K2Cr2O7 em água destilada e diluiu-se para 500 mL mais 167 mL de H2SO4 concentrado e 33,3 g de HgSO4. Disssolveu-se, e deixou resfriar e diluiu-se para 1000 mL.
Solução de ácido sulfúrico;
Adicionou-se Ag2SO4 ao ácido sulfúrico concentrado a uma taxa de 5,5 g Ag2SO4 para KgH2SO4. Deixou-se em repouso por 1 ou 2 dias para a solubilização do Ag2SO4.
Solução de indicador ferroina;
Solução padrão de sulfato ferroso amoniacal (titulante) 0,10 M;
Dissolveu-se 39,2 g de Fe(NH4)(SO4)2.6H2O em água destilada. Adicionou-se 20 mL de ácido sulfúrico concentrado, deixou-se esfriar e em seguida diluiu-se para 1000 mL.
Padronização da solução de Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O 0,10 mol/L.
Inicialmente, foi necessário a padronização da solução padrão de Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O 0,10 mol/L.
Misturou-se 2,5 mL de água destilada a 1,5 mL de solução padrão de K2Cr2O7 0,0167 mol/L. E adicionou-se 3,5 mL da solução de ácido sulfúrico preparada e deixou refriar.
Foi titulado a solução de Fe(NH4)2.6H2O 0,10 mol/L usando 2 a 3 gotas do indicador ferroina. O ponto final da titulação foi tomado como o ponto em que ocorreu a primeira mudança de cor, de verde-azulado para marrom-avermelhado. 
Calculou-se a concentração real do Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O utilizando a fórmula:
 = 0,05
Onde: 
M é a concentração em mol/L da solução de Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O;
V1 é o volume (mL) da solução padrão de K2Cr2 numa concentração de 0,0167 mol/L;
V2 é o volume (mL) da solução de Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O.
Determinação da DQO pelo método de refluxo fechado para teores de 50 mg O2/L
A determinação da DQO é feita utilizando os reagentes: dicromato de potássio e o ácido sulfúrico.
Pegou-se 2,5 mL da amostra e introduziu-se no tubo especial para o aparelho de digestão, adicionou-se 1,5 mL de solução de dicromato de potássio para a digestão, em seguida, foi adicionado lenta e cuidadosamente 3,5 mL de solução de ácido sulfúrico preparada.
Fechou-se os tubos e homogeneizou-se por inversão. A reação do ácido sulfúrico com o dricromato de potássio provocou o aquecimento rápido do tubo digestor. Por seguinte, inseriu-se os tubos contendo as amostras de lixiviado e o branco no bloco digestor, deixando numa temperatura de 150 °C, por um período de 2 horas para a digestão. 
Depois de ocorrida a digestão, deixou-nas esfriando para posteriormente ser feito a titulação.
Titulação
Foi transferido quantitativamente a amostra digerida para um erlenmeyer de 125 mL, inseriu-se em torno de 1 mL de água destilada no tubo de DQO para a retirada de possíveis quantidades ainda presentes no tubo e transferiu-se para o erlenmeyer. Em seguida, adiciomou-se 3 a 4 gotas de indicador ferroína no erlenmeyer. A titulação foi feita com a utilização da solução de sulfato ferroso amoniacal. O ponto de viragem foi quando houve alteração na primeira mudança de cor, do verde-azulado para o marrom-avermelhado. O volume encontrado do Branco foi de 9,1 mL e o volume encontrado da amostra foi de 3,1 mL.
A quantificação da DQO é feita através do cálculo:
Onde:
V3 é o volume pipetado de alíquota de teste para análisedireta ou de amostra para correspondente diluição, em mL;
V6 é o volume gasto na titulação da amostra em mL;
V7 é o volume gasto na titulação da prova em branco, em mL;
N2 é a normalidade da solução de sulfato ferroso amoniacal;
8000 é equivalente-miligrama do oxigênio para 1 L de água.
Resultados e Discussão
O volume encontrado na titulação para o Branco foi de 9,1 mL e o volume titulado para a amostra foi de 3,1 mL.
Chapman & Kimstach (1996) apresentam, como critério de qualificação de águas superficiais, não poluídas, um limite de DQO de 20 mg/L, ou de até 200 mg/L em mananciais que sofrem a descarga de efluentes. 
O resultado encontrado da DQO foi de 960 mg O2/L o que enforça, portanto, que este valor encontrado de DQO sugere a ocorrência de grande concentração de matéria orgânica, como já era previsto por ser uma amostra de lixiviado, indicando necessidade de tratamento antes do lançamento em corpos d’água.
Com o objetivo de correlacionar a poluição orgânica aos grandes problemas ambientais, a análise de DQO possibilita a quantificação das concentrações presentes na água. A poluição dos cursos d’água, através de adições de substâncias, prejudica drasticamente a fauna e a flora dos mesmos. 
Um dos grandes poluidores das águas são os esgostos domésticos e os efluentes industriais. A principal causadora dos problemas de poluição é a matéria orgânica, que forma-se por sólidos em suspensão ou sólidos dissolvidos, e ela é responsável pelo consumo do oxigênio dissolvido na água pelos microrganismos decompositores. 
A Demanda Química de Oxigênio retrata o teor de matéria orgânica presente nos corpos d’água, sendo um indicador significativo na caracterização da poluição dos corpos d’água.
Quando na amostra é possível que esteja presente cloretos que possam interferir nos resultados de DQO, deve ser usado na solução de Ácido Sulfúrico a adição de Sulfato de Prata, como feito nessa análise. Isso faz com que o cloreto presente precipite e não altere os resultados
O valor de DQO encontrado na amostra de lixiviado foi de 960 mg O2/L e segundo o IGAM (2007), a condição de lançamento de efluentes é até 180 mg/L nos corpos d’águas. Uma alternativa de tratamento para esse lixiviado é o encaminhamento para Estações de Tratamento de Esgoto.
A Tabela 6.1 (BASSANI, 2010)mostra a DQO do lixiviado de aterros com diferentes idades no Canadá. O que mais se aproxima do valor encontrado para nossa amostra é o Beare Road em operação há 18 anos. Em relação ao de Keele Valley de 1,5 anos que apresenta valores muito superiores, poderíamos dizer que nosso aterro já opera há bastante tempo se nos basearmos apenas nessa comparação. 
Pôde ser comparado também o resultado da amostra com o que foi obtido na análise de Carbono Orgânico Total (COT), onde obteve-se 140,9 mg/L de Carbono Total, sendo 137,3 mg/L e Carbono Orgânico e 3,6 mg/L de Carbono inorgânico. O que se observa é que há muito material oxidável mas pouquíssimo é proveniente do carbono, na verdade, apenas 14,58% de todo o material oxidado.
O Dicromato de Potassio utilizado possui Cromo VI. Todas as formas de cromo podem ser tóxicas em grandes concentrações. Sendo a hexavalente a mais tóxica do que a trivalente e a tetravalente. A toxidade aguda pode ocorrer com apenas uma única dose, após contato oral, nasal ou dermal. Sendo vômito, diarréia, choque cardiovascular e perda de sangue no trato gastrointestinal, os principais sintomas causados por envenenamento e que geralmente aparecem nas primeiras 24 horas. A toxidade crônica ocorre lentamente por exposição contínua a um composto em baixas concentrações como pode ocorrer ao fazer essa análise em laboratório por muito tempo. Alguns dos sintomas causados por envenenamento de Cr (VI) são: rinite e sinusite crônica, atrofia da mucosa nasal, alterações na pele. Sistema circulatório, trato gastrointestinal também são gravemente afetados. Esse processo tóxico pode demorar em aparecer até semanas ou meses após a exposição. Praticamente todos os compostos de Cr (VI) apresentam grande poder mutagênico devido seu acesso direto as células e por ser um grande oxidante. Sendo assim, carcinogênicas para os órgãos respiratórios humanos. Para a vida aquática, a toxidade do cromo varia com a temperatura, pH, espécie, estado de oxidação, concentração de oxigênio(EBAH). 
Logo, todos esses problemas estão relacionados a esse método, por isso todo o material usado em DQO precisa ser descartado em recipientes separados para que posteriormente seja dado um fim com tratamento adequado.
Referências bibliográficas	
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