Para que analisar a alcalinidade da água?
A
alcalinidade não se constitui em padrão de potabilidade, ficando este efeito
limitado pelo valor do pH.
A alcalinidade total de uma água é dada pelo somatório das diferentes formas de alcalinidade existentes, ou seja, é a concentração de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, expressa em termos de Carbonato de Cálcio. Pode-se dizer que a alcalinidade mede a capacidade da água em neutralizar os ácidos. A medida da alcalinidade é de fundamental importância durante o processo de tratamento de água, pois, é em função do seu teor que se estabelece a dosagem dos produtos químicos utilizados. Normalmente as águas superficiais possuem alcalinidade natural em concentração suficiente para reagir com o sulfato de alumínio nos processos de tratamento. Quando a alcalinidade é muito baixa ou inexistente há a necessidade de se provocar uma alcalinidade artificial com aplicação de substâncias alcalinas tal como cal hidratada ou Barrilha (carbonato de sódio) para que o objetivo seja alcançado. Quando a alcalinidade é muito elevada, procede-se ao contrário, acidificando-se a água até que se obtenha um teor de alcalinidade suficiente para reagir com o sulfato de alumínio ou outro produto utilizado no tratamento da água.
Como interpretar os resultados de alcalinidade:
Esta variável, caracteriza pela capacidade de neutralização de ácidos na água, ou seja, mede as bases na água.
A alcalinidade é devida principalmente à presença de bicarbonatos, carbonatos e
hidróxidos. Os compostos mais comuns são os seguintes:
- hidróxidos de cálcio ou de magnésio;
- carbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de sódio ou de potássio.
Mesmo as águas com pH inferior a 7,0 (5,5 por exemplo), podem, e, em geral, apresentam alcalinidade, pois normalmente contém bicarbonatos.
Dependendo do pH da água, podem ser encontrados os seguintes compostos:
- valores de pH acima de 9,4: hidróxidos e carbonatos (alcalinidade cáustica);
- valores de pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos;
- valores de pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonatos.
Sendo que, somente dois tipos podem estar presentes simultaneamente numa mesma amostra, pois haveria uma reação entre hidróxidos e bicarbonatos, que levaria a formação de carbonatos, equação abaixo (ANDRADE e MACÊDO, 1994; MACÊDO, 2000).
A maioria das águas naturais apresenta valores de alcalinidade na faixa de 30 a 500 mg/L de CaCO3, raramente excedendo a 500mg/L de CaCO3 (Bittencourt; Hindi, 2000). Valores elevados de alcalinidade estão associados a processos de decomposição da matéria orgânica e à alta taxa respiratória de micro-organismos, com liberação e dissolução do gás carbônico (CO2) na água. Valores superiores a 500mg/L de CaCO3 geralmente não são encontrados no Brasil.
Águas de baixa alcalinidade (menor que 24mg/L de CaCO3) apresentam baixa capacidade de tamponamento e, assim são susceptíveis às mudanças no pH (Chaoman; Kimstack, 1992), portanto apresentam pH mais baixos.
Uma água que possui alta alcalinidade apresenta valores acima de 2000 mg/L de CaCO3;
Uma água que possui baixa alcalinidade apresenta valores abaixo de 20 mg/L de CaCO3;
Assim, se a água apresenta:
a) Alcalinidade devido a bicarbonatos:
A alcalinidade total de uma água é dada pelo somatório das diferentes formas de alcalinidade existentes, ou seja, é a concentração de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, expressa em termos de Carbonato de Cálcio. Pode-se dizer que a alcalinidade mede a capacidade da água em neutralizar os ácidos. A medida da alcalinidade é de fundamental importância durante o processo de tratamento de água, pois, é em função do seu teor que se estabelece a dosagem dos produtos químicos utilizados. Normalmente as águas superficiais possuem alcalinidade natural em concentração suficiente para reagir com o sulfato de alumínio nos processos de tratamento. Quando a alcalinidade é muito baixa ou inexistente há a necessidade de se provocar uma alcalinidade artificial com aplicação de substâncias alcalinas tal como cal hidratada ou Barrilha (carbonato de sódio) para que o objetivo seja alcançado. Quando a alcalinidade é muito elevada, procede-se ao contrário, acidificando-se a água até que se obtenha um teor de alcalinidade suficiente para reagir com o sulfato de alumínio ou outro produto utilizado no tratamento da água.
Como interpretar os resultados de alcalinidade:
Esta variável, caracteriza pela capacidade de neutralização de ácidos na água, ou seja, mede as bases na água.
A alcalinidade é devida principalmente à presença de bicarbonatos, carbonatos e
hidróxidos. Os compostos mais comuns são os seguintes:
- hidróxidos de cálcio ou de magnésio;
- carbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de sódio ou de potássio.
Mesmo as águas com pH inferior a 7,0 (5,5 por exemplo), podem, e, em geral, apresentam alcalinidade, pois normalmente contém bicarbonatos.
Dependendo do pH da água, podem ser encontrados os seguintes compostos:
- valores de pH acima de 9,4: hidróxidos e carbonatos (alcalinidade cáustica);
- valores de pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos;
- valores de pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonatos.
Sendo que, somente dois tipos podem estar presentes simultaneamente numa mesma amostra, pois haveria uma reação entre hidróxidos e bicarbonatos, que levaria a formação de carbonatos, equação abaixo (ANDRADE e MACÊDO, 1994; MACÊDO, 2000).
A maioria das águas naturais apresenta valores de alcalinidade na faixa de 30 a 500 mg/L de CaCO3, raramente excedendo a 500mg/L de CaCO3 (Bittencourt; Hindi, 2000). Valores elevados de alcalinidade estão associados a processos de decomposição da matéria orgânica e à alta taxa respiratória de micro-organismos, com liberação e dissolução do gás carbônico (CO2) na água. Valores superiores a 500mg/L de CaCO3 geralmente não são encontrados no Brasil.
Águas de baixa alcalinidade (menor que 24mg/L de CaCO3) apresentam baixa capacidade de tamponamento e, assim são susceptíveis às mudanças no pH (Chaoman; Kimstack, 1992), portanto apresentam pH mais baixos.
Uma água que possui alta alcalinidade apresenta valores acima de 2000 mg/L de CaCO3;
Uma água que possui baixa alcalinidade apresenta valores abaixo de 20 mg/L de CaCO3;
Assim, se a água apresenta:
a) Alcalinidade devido a bicarbonatos:
- indica que a água apresenta pH entre 4,4 e 8,3.
- São os bicarbonatos que representam a maior parte da alcalinidade na água, pois os mesmos são formados em quantidade consideráveis pela ação do dióxido de carbono (CO2) com materiais básicos presentes no solo. Em outras palavras,
- Apresenta provavelmente solo calcáreo, pois o carbonato de cálcio (CaCO3) do solo calcáreo ao passar pela água e solubilizado pelo gás carbônico dissolvido nela e transformar portanto carbonato de cálcio em bicarbonato. Conforme mostra reação abaixo:
CO2 + CaCO3 + H2O « Ca (HCO3)2
Ca(HCO3)2 =Bicarbonato de cálcio
- Águas tamponadas apresentam estabilidade e formação proporcionalmente maior para bicarbonatos, assim, são menos suscetíveis às mudanças de pH.
- Concentração acima de 200 mg/L de alcalinidade a bicarbonatos na água resulta e crostas (incrustações) nas superfícies, tornando esta água inadequada para uso.
- Indica que a água possui pH superior a 8,3.
- Em pH superior a 8,3
- Apresenta alta quantidade de CO2 dissolvido, proveniente de processos de decomposição de matéria orgânica e à alta respiratória de micro-organismos.
Método: Titulação com Ácido Sulfúrico
Preservação: refrigerada por 24H/14 dias
Material necessário:
a) proveta de campo para 50
ml;
b) becker de 250 ml;
c) bureta de campo
d) fenolftaleína;
e) indicador metilorange;
g) solução de Ácido Sulfúrico
0,02 N;
h) solução de Tiossulfato de
Sódio 0,1 N.
Técnica:
Com
Fenolftaleína
Ø Adicionar
aproximadamente 50 ml da amostra de água no becker de 250 mL.
Ø Pingar 3
gotas de indicador fenolftaleína.
Ø Caso aparece
uma coloração rósea, titular com bureta contendo solução de ácido sulfúrico até
a viragem do indicador (desaparecimento da cor rósea).
Ø Anotar o
número de mL gastos (F) na titulação.
Ø De acordo com
a tabela a seguir, a titulação da amostra de água com a fenolftaleína (pH de
viragem 8,2) indica a alcalinidade de hidróxidos e carbonatos.
Caso não apareça coloração rósea ao
adicionar a fenolftaleína, seguir o procedimento abaixo:
B) Com
Alaranjado de metila
Ø Adicionar 3
gotas do indicador metilorange à solução acima obtida.
Ø Titular com bureta contendo solução de ácido
sulfúrico até a viragem do indicador (de amarelo para laranjado).
Ø Anotar o
número de mL gastos (M) na titulação.
Ø De acordo com
a tabela a seguir, a titulação da amostra de água com o alaranjado de metila
(pH de viragem 4,4) indica a alcalinidade de bicarbonatos.
Cálculos:
Considerar o seguinte:
F = volume em mL de solução
0,02 N de H2SO4 necessário a titulação da amostra, usando fenolftaleína como
indicador.
M = volume em mL de solução 0,02 N de H2SO4 necessário a titulação da amostra, usando metilorange como indicador.
T = F + M = volume total de solução 0,02 N de H2SO4 consumido nas duas titulações.
M = volume em mL de solução 0,02 N de H2SO4 necessário a titulação da amostra, usando metilorange como indicador.
T = F + M = volume total de solução 0,02 N de H2SO4 consumido nas duas titulações.
FC = Fator de correção do
titulante
Alcalinidade total em mg/l de Carbonato de
Cálcio (CaCO3) =
T x 20 x Fc
Para
determinar em separado, cada tipo de alcalinidade, considerar o seguinte:
Tabela 1- Resultados da Titulação x
alcalinidade da água
Resultados
da Titulação
|
explicação
|
Alcalinidade
da água
|
||
Hidróxidos
(OH)
|
Carbonatos
CO3
|
Bicarbonatos
HCO3
|
||
F = 0
|
- (pH da água menor que 8,2).
- a alcalinidade total é toda devida à
presença de bicarbonatos (HCO3).
|
0
(OH)=0
|
0
CO3=03
|
T
HCO3 = T x 20
x Fc
|
F < ½ T
OU
M > F
|
-
pH da amostra entre 8,3 e 9,5).
- a
alcalinidade total é devido à presença tanto de bicarbonatos quanto de
carbonatos.
- a
amostra não apresenta acidez.
|
0
(OH)=0
|
2 F
CO3 = (2 x F)
x 20 x Fc
|
T- 2 F
HCO3= (T-2F) x 20 x Fc
|
F = ½ T
F = M
|
-
pH da amostra em torno de 9,5).
- a
alcalinidade da amostra é devida somente à presença de carbonatos.
-
Também nesse caso não existe acidez na amostra.
|
0
OH=0
|
2 F
CO3 = (2 x F)
x 20 x Fc
|
0
|
F > ½ T
F > M
|
-
pH da amostra maior que 10).
- a
alcalinidade da amostra é devida a carbonatos como a hidróxidos.
- A
amostra não apresenta acidez.
|
2 F- T
(OH) = (2x F-T) x 20 x Fc
|
2 (T – F)
CO3 = ((2(T-F)) x 20 x Fc
|
0
|
F = T
|
-
pH da amostra maior que 10).
- a
alcalinidade é toda devida à presença de hidróxidos.
- A
amostra não apresenta acidez.
|
T
(OH)= T x 20
x Fc
|
0
|
0
|
EXEMPLO: Foram
tituladas 04 (quatro) amostras de água com H2SO4 0,01
mol/L. Foram utilizados 100 mL de amostra em cada titulação, tendo-se obtido os
seguintes resultados (Tabela 2):
Tabela 2.
Resultados de titulação em exemplo de cálculo de alcalinidade
AMOSTRA
|
pH INICIAL
|
mL DE H2SO4 GASTOS
NA TITULAÇÃO
|
|
F.F.
|
A.M.
|
||
A
|
11,0
|
10,0
|
15,5
|
B
|
10,0
|
14,4
|
38,6
|
C
|
11,2
|
8,2
|
8,4
|
D
|
7,0
|
0
|
12,7
|
Solução:
Cáculo das
alcalinidades:
onde o número 100.000
representa o peso molecular do CaCO3 expresso em mg. Para = 100 mL, pode-se concluir que para a cálculo da alcalinidade,
para estas condições, basta multiplicar o resultado da titulação por 10. Assim,
tem-se (Tabela 3.):
Tabela 3. Resultados do cálculo de alcalinidade
Amostra
|
Alcalinidade
(mg/LcaCO3)
|
Hidróxido
(mg/L CaCO3)
|
Carbonato
(mg/L CaCO3)
|
Bicarbonato
(mg/L CaCO3)
|
|
P
|
T
|
||||
A
|
100
|
155
|
45
|
110
|
0
|
B
|
144
|
386
|
0
|
288
|
98
|
C
|
82
|
84
|
80
|
4
|
0
|
D
|
0
|
127
|
0
|
0
|
127
|
A redução da alcalinidade das águas é feita mediante a
adição de substâncias neutralizadoras, as mesmas indicadas para o abaixamento
de pH.
Referências:
BITTENCOURT, A.V.L.; HINDI, E.C. Tópicos de hidroquímica. In: III CURSO SUDAMERICANO SOBRE EVALUCIÓN Y VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS, Asunción, Itaipú binacional, OEA, 2000.
CHAPMAN, D; KIMSTACK, V. The selection of water quality variables In: CHAPMAN, D (Ed.). Water quality assessment. London: Chapman & Hall Ltd., 1992. p. 51-117.
ROJAS, N.E.T.; ROCHA, O. Influência da alcalinidade da água sobre o crescimento de larvas de Tilápia do Nilo. Maringá, v. 26, n. 2, p. 163- 167, 2004. [On-line]. Disponível em: www.periodicos.uem.br/ojs/index.
php/ActaSciBiolSci/article/viewPDFInterstitial/1630/980. Acesso em: 2 jul 2009.
