Caracterização da qualidade da água através dos parâmetros pH, acidez, alcalinidade e dureza

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS - UFLA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
 
 
 
 
RELATÓRIO 
 
 
Caracterização da qualidade da água através dos parâmetros pH, acidez, 
alcalinidade e dureza 
 
 
 
Prof. Drª. Fátima Resende Luiz Fia1 (Professor) 
Tales Camargos Abrantes1 (Graduando) 
Thierry Alexandre Pellegrinetti1 (Graduando) 
 
1 Departamento de Engenharia – UFLA 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado por exigência da Disciplina de Qualidade Ambiental – GNE 244, do 
curso de Engenharia Ambiental e Sanitária 
 
 
 
 
Lavras – MG 
Maio de 2014 
1 – INTRODUÇÃO 
 
1.1 – Potencial hidrogeniônico (pH), acidez e alcalinidade 
Por influir em diversos equilíbrios químicos que ocorrem naturalmente ou em processos 
unitários de tratamento de águas, o pH (potêncial hidrogeniônico) é um parâmetro importante 
em muitos estudos no campo do saneamento ambiental. A influência do pH sobre os 
ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente devido a seus efeitos sobre a fisiologia das 
diversas espécies. Também o efeito indireto é muito importante podendo, em determinadas 
condições de pH, contribuírem para a precipitação de elementos químicos tóxicos como metais 
pesados; outras condições podem exercer efeitos sobre as solubilidades de nutrientes. Desta 
forma, as restrições de faixas de pH são estabelecidas para as diversas classes de águas naturais, 
tanto de acordo com a legislação federal, quanto pela legislação estadual (CETESB, 2013). 
O pH da água expressa a atividade dos íons hidrogênio no meio, determinando seu 
caráter ácido (pH < 7,0) ou alcalino (pH > 7,0). O condicionamento final da água após o 
tratamento pode exigir também a correção do pH para evitar problemas de corrosão ou 
incrustações (FIA & FIA, 2011). 
A acidez de uma água pode ser definida como sua capacidade de reagir 
quantitativamente com uma base forte até um valor definido de pH, devido à presença de ácidos 
fortes (ácidos minerais: clorídrico, sulfúrico, nítrico, etc.), ácidos fracos (orgânicos: ácido 
acético, por exemplo, e inorgânicos: ácido carbônico, por exemplo) e sais que apresentam 
caráter ácido (sulfato de alumínio, cloreto férrico, cloreto de amônio, por exemplo). A grande 
importância no controle da acidez das águas reside nos estudos de corrosão, que pode ser 
provocada tanto pelo gás carbônico (presente em águas naturais) como pelos ácidos minerais 
(presentes em efluentes industriais). O efeito da acidez é controlado legalmente pelo valor do 
pH (PIVELI, 2013). 
A alcalinidade de uma amostra de água pode ser definida como sua capacidade de reagir 
quantitativamente com um ácido forte até um valor definido de pH. A importância deste 
parâmetro se concentra no controle de determinados processos unitários utilizados em estações 
de tratamento de águas para abastecimento e residuárias (PIVELI, 2013). 
 
 
 
 
3 
 
 
 
Tabela 1: Distribuição entre as formas de alcalinidade em função do pH 
pH da água Formas de Alcalinidade Formas de Acidez 
>9,4 OH- e CO3
2- - 
8,3 – 9,4 CO32- e HCO3- CO2 livre ausente 
4,4 – 8,3 HCO3- CO2 
<4,4 - Ácidos fortes 
 Fonte: FIA & FIA, 2011. 
 
1.2 – Dureza 
 A dureza é um parâmetro que expressa a concentração de cátions multivalentes em 
solução na água, devendo ser expressa em equivalentes de CaCO3. É formada principalmente 
pelo Ca2+ e Mg2+, e em menor proporção por Al3+, Fe3+, Mn3+ e Sr3+. A dureza de uma água é 
a característica que a mesma possui de reduzir a formação de espuma com o sabão. Um outro 
problema causado pelas águas duras é a formação de incrustações de carbonato ou silicato de 
cálcio e, ou, magnésio que baixam a condutividade térmica e promovem a corrosão interna de 
caldeiras e outras unidades onde ocorre a elevação de temperatura. A dureza reflete a natureza 
da formação geológica com a qual a água esteve em contato. Em geral, as águas superficiais 
são mais brandas do que as subterrâneas e as águas duras são encontradas nas zonas de 
acentuada formação calcária (FIA & FIA, 2011). 
 
Tabela 2: Classificação das águas em termos do grau de sua dureza 
Tipo de água Grau de dureza 
Águas moles 
Águas moderadamente mole 
Águas duras 
Águas muito dura 
< 50 mg L-1 de CaCO3 
50 – 150 mg L-1 de CaCO3 
150 – 300 mg L-1 de CaCO3 
>300 mg L-1 de CaCO3 
 Fonte: FIA & FIA, 2011. 
 
 
 
 
2 – OBJETIVO 
 
 Esse trabalho teve como objetivo a determinação do pH, acidez, alcalinidade e dureza 
de duas amostras de água, sendo que a primeira foi retirada da lagoa de abastecimento da 
Universidade Federal de Lavras, sendo caracterizada como entrada (entrada do sistema de 
tratamento) e a segunda amostra sendo a mesma água, porém após passar por tratamento na 
estação piloto de uma aluna de doutorado, sendo caracterizada como saída. 
 
 
3 - MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 – Materiais 
 Béquer de 50 mL; 
 Pisseta; 
 Potenciômetro (peagâmetro); 
 Papel absorvente; 
 Erlenmeyer 250mL; 
 Provetas graduadas de 100 mL; 
 Suporte de bureta; 
 Bureta; 
 Funil; 
 Tubo de ensaio; 
 Pipetas volumétricas de 50 mL. 
3.2 – Reagentes 
 Hidróxido de sódio 0,01N; 
 Fenolftaleína; 
 Ácido sulfúrico 0,02N; 
 Solução indicadora de vermelho de metila; 
 Solução de tiossulfato de sódio 0,01N; 
 Solução de EDTA 0,01N; 
 Solução tampão para dureza; 
 Solução inibidora; 
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 Indicador Eriocromo Black. 
3.3 – Métodos 
3.3.1- pH 
Tomou-se um peagâmetro previamente calibrado dentro dos padrões do fabricante. 
Posteriormente, foram feitas as leituras da amostras de entrada e saída. Fez-se apenas uma 
leitura para cada amostra (entrada e saída) e anotou-se então os valores de cada leitura. 
3.3.2 - Acidez 
 Transferiu-se para um erlenmeyer um volume de 50mL da amostra da entrada, 
mensurados em proveta graduada de 100 mL, adicionou-se 3 gotas de fenolftaleína e, então, 
fez-se a titulação com hidróxido de sódio 0,01N. Esperou-se a viragem de cor, de transparente 
para o róseo até que se estabilizasse. O mesmo procedimento foi realizado para as amostra de 
saída. Ambas as análises procederam-se em triplicatas. Feito isso, tomou os valores encontrados 
e, então, aplicou-se na a equação 1 de forma a obter os valores de acidez para cada uma das 
amostras. 
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 (𝑚𝑔 𝐿⁄ 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3) =
𝑁.𝑉(𝑚𝐿).𝑓𝑐.50.100
𝑉𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
 (1) 
 
Onde: 
N = Normalidade do hidróxido de sódio (0,01N); 
V = Volume de hidróxido de sódio gasto na titulação (mL); 
Vamostra = Volume de amostra (mL); 
fc = fator de correção = 1. 
3.3.3 – Alcalinidade 
 Inicialmente, mensurou-se um volume de 50mL de cada uma das amostras em uma 
proveta graduada de 150 mL, transferindo-as para um erlenmeyer de 250mL e em seguida 
adicionou-se 3 gotas de fenolftaleína. Depois foi feita uma prova em branco em outro 
erlenmeyer contendo água destilada e adicionando-se também 3 gotas de fenolftaleína. Disso, 
observou-se uma característica rósea, indicativo para a necessidade de titulação com ácido 
sulfúrico (0,02N). Foi feita a titulação até o descoramento do indicador, anotando-se o volume 
gasto. Todas as análises seguiram em triplicatas para ambas as amostras (entrada e saída). Feito 
isso, tomou os valores encontrados e, então, aplicou-se na a equação 2 de forma a obter os 
valores de alcalinidade para cada uma das amostras. 
 
𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑚𝑔 𝐿⁄ 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3) =
𝑁.𝑉(𝑚𝐿).𝑓𝑐.50.100
𝑉𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
 (2) 
 
Onde: 
N = Normalidade do hidróxido de sódio (0,01N); 
V = Volume de hidróxido de sódio gasto na titulação(mL); 
Vamostra = Volume de amostra (mL); 
fc = fator de correção = 1. 
3.3.4 – Dureza 
 Mensurou-se um volume de 50mL de cada uma das amostras e depois transferiu-se para 
um erlenmeyer de 250mL para adicionar-se à amostra um 1 mL de solução tampão, 1mL de 
solução inibidora e 1mL de eriocromo black. Em seguida titulou-se com solução de EDTA 
0,01N até a viragem quando atingiu-se a cor verde. Foram feitas análises em triplicatas tanto 
para as amostras de entrada quanto para as de saída. Obtidos os valores titulados utilizou-se a 
equação 3 e, substituindo os devidos valores, obtiveram-se os graus de dureza para ambas as 
amostras. 
 
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 (𝑚𝑔 𝐿⁄ 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3) =
𝑁.𝑉(𝑚𝐿).𝑓𝑐.100.100
𝑉𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
 (3) 
 
Onde: 
N = Normalidade do hidróxido de sódio (0,01N); 
V = Volume de hidróxido de sódio gasto na titulação (mL); 
Vamostra = Volume de amostra (mL); 
fc = fator de correção = 1. 
 
4 - RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Os resultados encontrados para cada uma das análises (pH, acidez e alcalinidade) são 
mostrados nas tabelas 3, 4 e 5, localizadas abaixo. Os valores médios para acidez e alcalinidade 
calculados estão descritos na Tabela 6. 
Em concordância com a Resolução nº 357, de 17 de Março de 2005 – CONAMA, que 
dispõe sobre padrões e classificação da qualidade da água, a água analisada, que apresentou 
valores de pH iguais a 7.3 e 6.7 (Tabela 3), respectivamente, à entrada e à saída, pode ser 
enquadrada como sendo do tipo Classe I - águas doces com padrões de qualidade para consumo 
humano. As análises indicaram que houve uma variação de pH, para menos, da ordem de 0.6, 
7 
 
 
 
da amostra à entrada em relação à da saída. Esse acontecimento pode estar associado ao próprio 
processo de tratamento da água na ETA; influência do uso de coagulantes e demais produtos 
usados. A queda ainda pode estar relacionada a reações ocorridas dentro do sistema de 
distribuição, por ocorrência de incrustações, corrosões ou mesmo contaminações externas por 
danos causados às tubulações. Para concordar com isso, a acidez se manifesta contrariamente à 
alcalinidade obedecendo a relação: ↑ acidez = ↓ alcalinidade. À entrada, com 0.6 mg L-1 de 
CaCO3 (acidez) – quando ocorrência de maior pH (7.3) para menor acidez – e à saída, 1.1 mg 
L-1 de CaCO3 (acidez) – pH mais baixo (6.7), maior acidez. No caso da alcalinidade os 
resultados se invertem reafirmando o exposto acima. 
A despeito das formas de acidez e alcalinidade (Tabela 1), a gama de pH (4,4 – 8,3) 
indica a presença de CO2 (acidez carbônica) como forma de acidez e para alcalinidade se 
manifesta na forma de bicarbonatos (HCO3
-). 
 
Tabela 3: Valores de pH com base nas análises realizadas em laboratório 
Amostra Valores de pH 
Entrada 7.3 
Saida 6.7 
 
 
Tabela 4: Valores de acidez da água calculados em função dos resultados de titulação 
realizadas em laboratório 
Amostra 
Volume gasto de NaOH 
0.01N (mL) 
Acidez (mg L-1 de CaCO3) 
Entrada 
A1 0.6 0.6 
A2 0.5 0.5 
A3 0.6 0.6 
Saída 
B1 1.0 1 
B2 1.1 1.1 
B3 1.1 1.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 5: Valores de alcalinidade da água calculados em função dos resultados de titulação 
realizadas em laboratório 
Amostra 
 Volume gasto de H2SO4 
0.01N (mL) 
Alcalinidade (mg L-1 de 
CaCO3) 
Entrada 
A1 1.7 1.7 
A2 1.7 1.7 
A3 1.6 1.6 
Saída 
B1 1.2 1.2 
B2 1.4 1.4 
B3 1.5 1.5 
 
 
Tabela 6 – Valores de pH e valores médios de acidez e alcalinidade 
Amostra 
Acidez 
(mg L-1 de CaCO3) 
Alcalinidade 
(mg L-1 de CaCO3) 
Entrada 0.6 1.7 
Saída 1.1 1.4 
 
4.4- Dureza 
A Portaria 518/2004 do ministério da Saúde, estabelece o valor de dureza máxima, em 
mg L-1 de CaCO3, na concentração equivalente a 500 mg L
-1. Na Tabela 7 são apresentados os 
valores de dureza calculados para a água analisada, respectivamente iguais a 29.33 e 30.67 mg 
L-1 de CaCO3, à entrada e à saída. Comparando esses resultados com os apresentados na Tabela 
2 (classificação em termos de grua de dureza) essa água é tida como padrão de águas moles, 
assim, comprovando sua qualidade para consumo humano. 
 
Tabela 7: Valores de volume gasto em titulação com EDTA e respectiva dureza, com 
média aritmética das triplicatas, calculada em função do titulado 
Amostra 
 
Volume gasto de EDTA 
Dureza 
(mg L-1 de CaCO3) 
Média 
(mg L-1 de 
CaCO3) 
Entrada 
A1 1.8 36.0 
29.33 A2 1.3 26.0 
A3 1.3 26.0 
Saída 
B1 1.6 32.0 
30.67 B2 1.6 32.0 
B3 1.4 28.0 
 
 
 
 
 
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5 – CONCLUSÃO 
 
A água apresenta padrões de boa qualidade para consumo humano, atendendo às 
exigências das legislações vigentes. Só é importante frisar que, embora essa água esteja dentro 
dos padrões de qualidade, tida como Classe I, outros parâmetros precisam ser analisados para 
que seja destina ao abastecimento humano, tais como, sólidos, cor, turbidez e cloro residual, 
por exemplo. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo) . Águas superficiais. 
Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/agua/%C3%81guas-Superficiais/34-
Vari%C3%A1veis-de-Qualidade-das-%C3%81guas>. Acesso em: 20/05/2014. 
 
FIA & FIA. Qualidade de água. Universidade Federal de Lavras. Departamento de Engenharia. 
Lavras- MG, 2011. 
 
PIVELI, R. P. Curso: “Qualidade das águas e poluição: Aspectos físico-químicos”. 
Características físicas das águas: Cor, turbidez, sólidos, temperatura, sabor e odor. 2013.