Relatório Ensaio Jar Test - Eng. Química

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FACULDADE DE AMERICANA
Engenharia Química
Danilo Ferreira Gallinari
Giovanna Giatti
Rogério Meneses Mateus
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA
ENSAIO DE JAR-TEST – ANÁLISES PRELIMINARES DE PH E TURBIDEZ
AMERICANA/SP 
2018
1. INTRODUÇÃO
O teste de jarros é utilizado para se avaliar as condições ótimas de tratamento de água bruta, para fins de potabilização e dimensionamento de unidade de Estação de Tratamento de Água, bem como de reatores de Estação de Tratamento de Esgoto para efluentes industriais. Na caracterização de amostras líquidas de interesse ambiental, algumas variáveis podem ser medidas ainda no campo, por métodos não destrutivos. É o caso de pH e condutividade elétrica. A cor aparente é uma inferência sobre o teor de sólidos totais, sendo que em águas naturais são predominantes os ácidos húmicos e fúlvicos, sais de Fe e Mn, argila e silte, e nos esgotos domésticos, matéria orgânica solúvel e flocos microbiológicos. (Roteiro de Aula Prática – Laboratório de Engenharia Química, 2018).
Figura 1. Bancada de Jar-Test.
2. OBJETIVOS
Simular as condições de uma estação de tratamento de água com mistura rápida e lenta, e a decantação para seus respectivos tempos, para determinar a melhor concentração de Cloreto de Ferro para o controle da cor e turbidez da água, bem como da condutividade elétrica.
3. MATERIAIS UTILIZADOS
Solução de FeCl3 a 10% (m/V);
Solução de Polímero a 1% (m/V);
Solução de Cloreto de Alumínio a 10% (m/V);
Água bruta;
H2SO4;
NaOH;
Leite de Cal;
Proveta de 50 ml;
Béqueres de 100 ml e 250 ml;
Pipeta graduada de 20 ml;
Bulbo de sucção (pera);
Pisseta com água destilada;
Funil de vidro;
Argola para funil;
Suporte universal;
Papel absorvente macio para eletrodos e cubetas;
Papel de filtração qualitativo;
Régua;
Cronômetro;
Agitador magnético com barra imantada;
Turbidimetro;
pHmetro.
4. METODOLOGIA
1ª ETAPA.
Separar uma amostra de 200 ml de água bruta em béquer de 250 ml e adicionar coagulante FeCl3 em incrementos de 1 ml, até a evidência de formação de flocos. Determinar a dosagem mínima de coagulante.
Colocar as amostras de água bruta no equipamento Jar-Test e medir o pH de todos os jarros. Utilizar quatro amostras com pHs 5, 6, 7 e 8. Regular o pH com H2SO4 ou NaOH caso seja necessário.
Adicionar a dosagem de FeCl3 correspondente ao volume dos jarros.
Agitar rapidamente as amostras a 250 rpm durante 2 minutos. Em seguida, agitar lentamente a 70 RPM durante 15 minutos. Decorrido este tempo, deixar em repouso por 10 minutos. Avaliar qual apresentou maior sedimentação.
2ª ETAPA
Montar o sistema de filtração utilizando 6 funis de vidro e papéis filtrantes.
Agitar novas amostras de água bruta a 250 RPM e, sob agitação, adicionar 40 ml de leite de cal aos jarros numerados em 3, 4, 5 e 6. Medir o pH.
Adicionar, simultaneamente, 40 ml de:
FeCl3 aos jarros 2, 3 e 4;
AlCl3 ao jarro 5;
Polímero ao jarro 6.
Marcar no cronômetro 15 segundos.
Adicionar polímero aos jarros 4 e 5 e marcar 15 segundos.
Agitar todos os jarros a 70 RPM durante 3 minutos.
Em seguida, desligar a agitação, suspender as aletas e aguardar a sedimentação dos sólidos e decantação da água por 10 minutos. 
No intervalo de tempo de 2 minutos, registrar a altura da manta de lodo formada com auxílio de uma régua. (Dados necessários para construção do gráfico de velocidade de sedimentação).
Após a decantação, retirar 50 ml do sobrenadante de cada jarro com auxílio de pipeta com pera, transferindo-o para o processo de filtração. Tomar o devido cuidado para não ressuspender o lodo formado.
3ª ETAPA
Filtração
Utilizando 6 suportes e garras para filtros:
Pesar os papéis filtrantes de cada funil e numerá-los.
Filtrar 50 ml de cada amostra.
Depois de filtrado, retirar o papel do filtro e abri-lo, quando estiver seco, pesar. Comparar com o peso do mesmo antes da filtragem.
Medição de pH
Calibrar o pHmetro, caso necessário, com soluções-tampão de acordo com o manual técnico do equipamento.
Retirar o eletrodo de vidro da solução de descanso com o devido cuidado e lavá-lo com água destilada da pisseta, enxugá-lo delicadamente e introduzi-lo da amostra até completa imersão do sensor, não tocando no fundo do recipiente. Ler o pH.
Reservar a amostra e repetir o processo do tópico supracitado para o restante das amostras.
Medição da Turbidez
Calibrar o turbidimetro, caso necessário, com soluções-tampão de acordo com o manual técnico do equipamento.
Inserir ao frasco do equipamento a quantidade suficiente de amostra. Encaixá-lo de volta ao equipamento e medir a turbidez. Lavar o frasco após a medição. Repetir o processo para cada amostra.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na primeira etapa do experimento, adicionando 3,5 ml de FeCl3 no béquer contendo 200 ml de água bruta, estabeleceu-se a dosagem mínima de coagulante como 35 ml para 2 L de água bruta (Figura 2). 
Figura 2. Primeiras evidências de formação de flocos na solução contendo FeCl3.
Os pHs medidos estavam entre 4,0 e 5,0 para todas as amostras quando o equipamento Jar-Test estava operando a 70 RPM. Foi preciso corrigir o pH dos jarros 3, 4, 5 e 6 para atingir o determinado. Para o jarro 3 foi adicionado primeiramente 1,5 ml de NaOH, o que fez com que o pH ficasse um pouco acima do desejado, em seguida foi adicionado 0,5 ml de H2SO4 para atingir o valor especificado. Aos jarros 4, 5 e 6 foi adicionado, respectivamente, 3 ml, 4 ml e 5 ml de NaOH.
Na segunda etapa, o FeCl3 foi adicionado após o ajuste do pH, desta forma, foram obtidos os dados expostos na Tabela 1 no decorrer do experimento:
Tabela 1. Correção do pH.
	Jarro
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	pH ideal
	x
	x
	5
	6
	7
	8
	pH inicial
	4,5
	4,5
	4,5
	4,5
	4,5
	4,5
	Adição (ml)
	NaOH
	x
	x
	1,5
	3
	4
	4
	
	H2SO4
	x
	x
	0,5
	x
	x
	x
	Altura (cm)
	x
	x
	1,4
	1,3
	1,2
	1,2,
Após a correção do pH, a bancada foi preparada com os coagulantes previamente aprontados (Figura 3), visto que o experimento é realizado em intervalos de tempo determinados.
Figura 3. Jarros com água bruta na bancada Jar-Test.
A Tabela 2 mostra o procedimento a ser seguido quando da adição dos coagulantes. Este processo é mostrado na Figura 4.
Tabela 2. Adição dos coagulantes e coadjuvantes na mistura rápida de 250 RPM.
	
	Jarro
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	Alcalinização
	Leite de Cal
	x
	x
	40
	40
	40
	40
	pH após adição de Leite de Cal
	 
	 
	12,5
	12,5
	12,5
	12,5
	Mistura rápida 250 RPM - 30s
	FeCl3
	x
	40
	40
	40
	x
	x
	
	AlCl3
	x
	x
	x
	x
	40
	x
	
	Polímero
	x
	x
	x
	40
	40
	40
Figura 4. Jarros na agitação da mistura lenta de 70 RPM após a adição de todos os coagulantes.
Figura 5. Soluções depois de decorridos os 10 minutos de repouso após agitação em mistura lenta.
 Até que se fosse alcançado o tempo de repouso de 10 minutos foram feias medições no intervalo de 2 minutos da altura do sedimentado (Tabela 3).
Tabela 3. Altura do sedimentado no intervalo de 2 minutos durante o repouso.
	
	Jarro
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	Altura (cm) após:
	2 min
	14,5
	8,5
	12
	2,8
	4,8
	2,9
	
	4 min
	14,5
	2
	8,8
	2,3
	4,5
	2,6
	
	6 min
	14,5
	1,2
	6
	2,4
	4,7
	2,4
	
	8 min
	14,0
	1,5
	4,9
	2,4
	4,6
	2,37
	
	10 min
	6,7
	1,4
	3,7
	2,4
	4,5
	2,3
Expressando graficamente a velocidade de decantação (Figura 6):
Figura 6. Velocidade da decantação de acordo com a altura medida após o repouso das soluções.
Na terceira etapa, foi retirado cuidadosamente 50 ml do sobrenadante de cada jarro. O material coletado foi submetido à filtração (Figura 7) e posteriormente à medição de turbidez (Figura 8).
Figura 7. Sistema de filtração.
Figura 8. Turbidimetro quando da medição da amostra do jarro nº 2.
Os valores de turbidez após a filtração são mostrados na Tabela 4.
Tabela 4. Valores de pH e turbidez do sobrenadante filtrado.Jarro
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	pH sobrenadante
	6,7
	2,63
	11,87
	11,86
	11,73
	12,1
	Turbidez 
	155,26
	10,1
	15,27
	10,5
	6,73
	12,2
Não foi realizada a análise e comparação dos papéis filtrantes, antes e após a pesagem, pois, os mesmos estavam com um teor de água muito elevado para a obtenção de resultados reais. Ainda assim, foram medidos os valores dos filtros secos e após a filtração, obtendo os seguintes resultados:
Tabela 5. Valores dos filtros antes e depois da filtragem.
	Filtro
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	Filtro seco (g)
	0,983
	0,994
	0,974
	0,967
	0,996
	0,979
	Filtro após filtração
	3,648
	2,869
	3,349
	3,171
	3,138
	3,634
Verifica-se que a amostra que mais se aproxima do pH adequado é a do jarro de número 1, entretanto, o jarro com o melhor valor de turbidez é o 5.O primeiro jarro também teve maior decantação.
6. CONCLUSÕES
Para o experimento realizado, a melhor forma de amostragem deve ser feita por meio das técnicas adequadas, de modo que, as condições nas quais a amostra foi coletada podem ou não interferir nos resultados obtidos, visto que, o experimento tem como parâmetro importante o tempo.
Através dos resultados apresentados, conclui-se que a adição de polímero aos jarros 4, 5 e 6 fez com que as soluções dos mesmos apresentassem maior velocidade de decantação. Paralelamente, destaca-se também que quanto maior a turbidez da água a ser tratada, maior será a quantidade de agente coagulante necessário. 
7. BIBLIOGRAFIA 
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22st Edition, 2012.