1ª Aula   Química XI   Água
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1ª Aula Química XI Água


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Universidade do Estado do Rio de JaneiroUniversidade do Estado do Rio de Janeiro
Instituto de Química
Curso de EngenhariaCurso de Engenharia
QuQuíímica XImica XI
2° semestre - 2013
Hallan Bruno de Matos Hallan Bruno de Matos AngeiraAngeira GomesGomes
E-mail: hallanbruno@hotmail.com
Bibliografia recomendada
\uf0d8Hilsdorf, J.W.; Barros, N. D. de; Tassinari, C. A.; Costa, I. Química Tecnológica, 
Pioneira Thomson Learning, São Paulo, 2004.
\uf0d8Richter, C.A.; Azevedo Netto, J.M. Tratamento de água, Ed. Edgard Blücher, São 
Paulo, 1991.
\ufffd
\uf0d8Leme, F. P. Teoria e técnicas de tratamento de água, ABES (Associação Brasileira 
de Engenharia Sanitária e Ambiental), Rio de Janeiro, 1990.
\uf0d8Bernardo L. Métodos e técnicas de tratamento de água\u201d, ABES, Rio de Janeiro, Vol. 
I e II, 1993.
\uf0d8Gentil, V. Corrosão, 6ª ed., LTC, Rio de Janeiro, 2011. 
\uf0d8Garcia, R. Combustíveis e combustão industrial, Ed. Interciência, Rio de Janeiro, 
2002.
\uf0d8Carreteiro, R. P.; Belmiro, P. N. A. Lubrificantes e lubrificação industrial, Ed. 
Interciência, Rio de Janeiro, 2006.
\uf0d8Mano, E. B.; Mendes, L. C. Introdução à Polímeros, Ed. Edgard Blücher Ltda. São 
\ufffdPaulo, 2004.
Calendário
Recesso10Aula18
Prova Final3
Fev
1ª prova11
Reposição27Aula4
Nov
2ª prova20Aula28
Aula13Aula21
Aula6
Jan
Feriado14
Aula16Aula7
Out
Aula9Aula30
Aula2
Dez
Aula23
Aula25NovAula16
Set
AtividadeAtividadeDiaDiaMêsMêsAtividadeAtividadeDiaDiaMêsMês
Água
Água
Água
1. Tratamento de água para uso industrial
Principais características físicas analisadas:
\uf0a7 Teor de matéria sólida,
\uf0a7 Odor,
\uf0a7 Cor,
\uf0a7 Turbidez,
\uf0a7 Variação de vazão. 
\uf0d8 Matéria sedimentável = sedimenta em um período entre 1 e 
2 h.
\uf0d8Matéria não sedimentável = não sedimenta no tempo 
arbitrário de 2 horas, só será removida por processos de 
oxidação biológica e de coagulação, seguida de sedimentação.
Água
\uf0d8 Odor = é causado pelos gases formados no processo de 
decomposição;
\uf0d8 Cor e a turbidez = indicam o estado de decomposição do 
esgoto, as características químicas são de origem de 
matéria orgânica e inorgânica.
\uf0d8A variação da vazão dependerá do tipo de rede, dos 
despejos admitidos, qualidade do material empregado e 
principalmente da natureza da indústria. 
Água
1. Aeração;
2. Neutralização;
3. Coagulação;
4. Floculação;
5. Sedimentação;
6. Filtração;
1.1. Etapas do tratamento
Água
* Aeração
\uf0d8 Transferência de substâncias voláteis da água para o ar e 
de substâncias voláteis do ar para água, de forma a obter o 
equilíbrio entre as substâncias químicas presentes.
* Coagulação
\uf0d8 Processo através do qual os coagulantes são adicionados 
à água, reduzindo as forças que tendem a manter separadas 
as partículas em suspensão;
* Floculação
\uf0d8 Aglomeração de partículas por efeito dos transportes de 
fluido, visando à formação de partículas com tamanho e 
massa específica que favoreçam sua remoção por 
sedimentação, flotação ou filtração direta
Água
* Sedimentação (decantação)
\uf0d8 A decantação é a separação das partículas sólidas, que 
sendo mais densas que a água tendem a sedimentar no 
fundo do tanque decantador com uma certa velocidade 
(velocidade de sedimentação).
* Filtração
\uf0d8 A filtração é a passagem de água através de um meio 
poroso para remover matéria suspensa.
Água
2. Tratamento de água com dureza
\uf0d8 Água com alto teor de dureza são impróprias para uso 
industrial.
\uf0d8 O cálcio e magnésio possuem características naturais de 
se agregarem nas paredes das tubulações. Em altas 
temperaturas cristalizam-se formando incrustações, 
causando sérios dano.
\uf0d8 O tratamento de água dura é conhecido como 
abrandamento e pode ser realizado principalmente das 
seguintes maneiras:
Cal soda Troca iônica
Água
* Cal soda
\uf0d8 Consiste na aplicação de substâncias (cal e carbonato de 
sódio), que reagem com os compostos de cálcio e de 
magnésio, precipitando-os.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2 H2O 
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaCO3 + MgCO3 + 2 H2O 
MgCO3 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3
MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaSO4
CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2 NaCl 
MgCl2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCl2
Água
Necessidade de ajustes 
finais, pois a água 
abrandada ainda possui 
dureza;
Tecnologia bem 
estabelecida;
Produção de lodo;
Possibilita remover da 
água contaminantes tais 
como metais pesados e 
outros; 
Utilização de produtos 
químicos;
Geralmente aplicado para 
águas com dureza 
elevada;
DesvantagensVantagens
Água
* Troca iônica
\uf0d8 Resina de troca iônica: consiste em fazer a água 
atravessar uma resina catiônica que captura os íons Ca2+ e 
Mg2+, substituindo-os por íons que formarão compostos 
solúveis.
R(-SO3Na)2 + Ca2+ \u2192 R(-SO3)2Ca + 2 Na+
R(-SO3Na)2 + Mg2+ \u2192 R(-SO3)2Mg + 2 Na+
Água
Requer o tratamento do 
efluente da regeneração;
Não há formação de lodo 
no processo;
Ocorre saturação da 
resina, exigindo a sua 
regeneração; 
As resinas podem ser 
regeneradas; 
Requer um pré-
tratamento da água; 
Alta eficiência para 
remoção dos íons 
responsáveis pela dureza; 
DesvantagensVantagens
Água
3. Incrustações
\uf0d8 As incrustações são deposições ou precipitações sólidas, 
de natureza alcalinas, que ocorrem nas superfícies internas 
de caldeiras e tubulações.
\uf0d8Normalmente, com a elevação da temperatura ocorre uma 
maior dissolução da substâncias sólidas na água.
\uf0d8Porém existem substâncias que apresentam difícil 
dissolução e as que com um aumento da temperatura 
tornam-se cada vez menos solúvel.
Ex:
CaSO4 = solubilidade diminui com o aumento da temperatura.
CaCO3 = solubilidade não altera com a temperatura.
Água
\uf0d8 As principais causas da existência de depósitos são:
\u2022excesso de impurezas presentes na água de 
alimentação;
\u2022processo de corrosão que forma subprodutos que 
se depositam;
\u2022condensado ou vapor contaminados;
\u2022tratamento químico aplicado inadequadamente.
\uf0d8 Além de influenciar na condutividade térmica, estes 
depósitos provocam um sobreaquecimento da chapa 
metálica, e à medida que a temperatura aumenta a sua 
resistência à tração de escoamento diminui podendo 
provocar dilatações e até mesmo rupturas dos tubos em 
consequência da alta pressão.
Água
Água
\uf0d8 Possíveis consequencias causadas por incrustações:
\u2022superaquecimento dos tubos,
\u2022perda de rendimento, 
\u2022possível ruptura da tubulação, 
\u2022maior consumo de combustível, 
\u2022ataque cáustico, 
\u2022fragilidade por hidrogênio, 
\u2022obstrução ao fluxo de água.
Água
3.1. Prevenção de incrustações
* Descargas de nível
\uf0d8 Visam limitar o teor admissível de sólidos dissolvidos na 
água do gerador de vapor.
\uf0d8Controla os ciclos de concentração (sólidos em suspensão, 
sólidos totais dissolvidos, alcalinidade e sílica).
\uf0d8 Vantagens:
\u2022Aumenta a economia na operação do sistema;
\u2022Evita arraste devido ao alto teor de sólidos;
\u2022Evita desperdício de água, de combustível e de produtos 
destinados ao tratamento.
Água
* Descargas de fundo
\uf0d8 Removem a lama e parte dos sólidos dissolvidos.
\uf0d8 Tais descargas são manuais e sua importância aumenta 
quando a concentração de lama na água da caldeira é alta.
Água
3.2. Eliminação de incrustações
\uf0d8 Quando possível, uma limpeza física é feita inicialmente, e 
em seguida inicia-se a limpeza química.
\uf0d8 O processo de limpeza química pode ser dividido em:
limpeza
pré-operacional;
limpeza de 
caldeiras 
em operação;
Água
\uf0d8 Principal objetivo: retirar os depósitos soltos no interior 
da caldeira e a parte oxidada do metal.
* Limpeza química pré-operacional
\u20221ª fase = remoção de óleos, gorduras e sujeiras.
Detergente alcalino a quente (65