ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: ESTUDO E ANÁLISE DO POTENCIAL DE INCRUSTAÇÃO POR CARBONATO DE CÁLCIO EM ÁGUAS DO SEMI-ÁRIDO PARAIBANO PARA SISTEMAS DE DESSALINIZAÇÃO VIA OSMOSE INVERSA
AUTORES: 1 SILVA,J.N.-UFCG,2 SILVA,S.K.-UFCG, 3 MONTEIRO, G.S. -UFCG,4 FERREIRA,W.B.-UFCG., 5FRANÇA,M.I.C-UFCG., 6FRANÇA,K.B.-UFCG.
RESUMO: Com as análises físico-químicas de águas subterrâneas, para fins de dessalinização via osmose inversa, realizadas no Laboratório de Referência em Dessalinização da Universidade Federal de Campina Grande, é possível observar a tendência de incrustações por carbonato de cálcio dentre outras componentes que podem reduzir a produção de água potável de um sistema de dessalinização devido formações de incrustações durante o processo. Com auxílio das análises, várias técnicas são utilizadas para a verificação desses potenciais de incrustação tais como o Índice de Saturação (IS) e o Índice de Saturação de Langelier (ISL). Os estudos comparativos realizados mostraram que, para amostras com STD maiores que 2.000 mg/L e pH iguais ou maiores que 7,0, existe tendência de incrustações por CaCO3.
PALAVRAS CHAVES: Índice de saturação, Índice de saturação de langelier, incrustação
INTRODUÇÃO: Devido às formações geoquímicas, águas oriundas de poços tubulares podem apresentar uma grande variação em sua concentração de sais dissolvidos. Algumas dessas águas podem possuir uma grande capacidade de incrustação por sais de cálcio, carbonatos, sulfatos, sílica etc. Para fins de dessalinização de águas com membranas de osmose inversa, essas águas precisam ser analisadas e avaliadas com relação as suas concentrações de sais e suas capacidades de incrustações nas superfícies das membranas, para se evitar queda na produção de água dessalinizada, aumento no consumo de energia de operação do sistema e redução da vida útil dos elementos de membrana.
Um tipo de incrustação comumente encontrada em águas subterrâneas é a causada por carbonato de cálcio, CaCO3[6]. Esta, por sua vez, pode ser previamente mensurada por técnicas encontradas na literatura, tais como Índice de Saturação de Langelier (ISL), Índice de Estabilidade de Stiff&Davis (IEStiff&Davis) e pelo Índice de Saturação (IS)[4].
Este trabalho tem como objetivo avaliar a tendência de incrustações por CaCO3 em águas de poços oriundos do semi-árido paraibano, utilizadas para fins de dessalinização aplicando-se o IS e o ISL.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram estudadas 29 (vinte e nove) amostras de águas provenientes de poços tubulares. As coletas e análises foram realizadas no quarto trimestre de 2005.
Para esse estudo foram analisados os seguintes parâmetros: potencial hidrogeniônico (pH), condutividade elétrica, ferro total, sílica, sulfato, sódio, potássio, cloretos, carbonatos, bicarbonatos, nitrato, nitrito, dureza total, cálcio, magnésio e sólidos totais dissolvidos (STD). A metodologia aplicada às coletas e às análises é facilmente encontrada na literatura [1,2,3].
Para a determinação do IS e do ISL, se faz necessário o cálculo potencial hidrogeniônico de saturação (pHs). Aplicando o IS, o pHs depende da concentração de carbonato e STD (mg/L), força iônica, a segunda constante de dissociação do ácido carbônico em função da temperatura, produto de solubilidade do carbonato de cálcio e o coeficiente de atividade para espécies monovalentes e pH [1,4]. Já para o ISL, o pHs depende da concentração de cálcio e da concentração da alcalinidade total como CaCO3 (mg/L), STD (mg/L), pH e da temperatura.
Todas as análises foram realizadas no Laboratório de Referência em Dessalinização, da Universidade Federal de Campina Grande.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para as águas analisadas, os valores do pH obtidos variaram entre 6,3 e 8,0 e para o STD, as amostras de águas apresentaram valores na faixa de 495 mg/L a 9.261 mg/L.
Os índices de incrustação por carbonato de cálcio, IS e ISL, foram determinados com auxílio das análises físico-químicas, onde os valores observados variaram na faixa de -2,5 e 2,0. As amostras analisadas com STD maiores que 2.000 mg/L e pH maior ou igual a 7,0 indicaram tendência de incrustação por CaCO3. Para as amostras com pH abaixo de 7,0 e com valores de sólidos totais dissolvidos inferiores a 2.000 mg/L, os índices obtidos foram negativos, não havendo tendência de precipitação dos sais estudados, porém para valores menores que - 4 mostram que a água possui características corrosivas.
CONCLUSÕES: A determinação da tendência de incrustação de Carbonato de cálcio pode ser verificada com a utilização de dois métodos: IS e o ISL.
Observou-se que o IS é o mais preciso devido a utilização de mais parâmetros comparado ao ISL. Porém, o ISL também pode apresentar resultados satisfatórios, sendo um teste rápido e muito aplicado em análises de águas para fins de dessalinização.
Para amostras que apresentaram valores de IS e ISL positivos, se faz necessário o pré-tratamento adequado para que o pH seja reduzido para um valor menor que o pHs, evitando-se incrustações nas membranas.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:[1] Standard Methods for examination of Water and Wastewater, AMÉRICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION-APHA, 20ª Edition, Washigton, D.C., pp.2-4/2.56, 3-63/3-84, 3-87/3-98, 4-112/4-116, 1998.
[2] MACÊDO, J. Antônio de Barros, ÀGUAS & ÁGUAS – Métodos Laboratoriais de Análises Físico-Químicas e Microbiológicas/ Jorge Antônio Barros de Macedo – Juiz de Fora - MG, p.14-43. 2001.
[3] CETESB, São Paulo. Guia de coleta e preservação de amostras de água/ Coord. Edmundo Garcia Agudo (et al.). –São Paulo: CETESB, 1987.
[4] BYRNE, WES, Reverse Osmose: A pratical guide for Industrial Users/ Wes Byrne, 2nd. Edition-U.S.A, p.161-230, 2002.
[5] AMJAD, ZAHID, 1993. Reverse Osmosis: Membrane Technology, Water Chemistry & Industrial Applications – VAN NOSTRAND REINHOLD - New York, p.139-159
[6] FOURE, GUNTER, Principles and Applications of Inorganic Geochemistry: a comprehensive textbook for geology stunds/Gunter Foure. Pretice Hall – Upper Saddle River, New Jersey. p. 168-171, 1991.