ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: ESTUDO DE AQUECEDORES SOLARES ATRAVÉS DA CONCENTRAÇÃO DO COBRE EM ÁGUA
AUTORES: SILVA, E.P (IFGOIÁS) ; ZANG,W.A (IFGOIÁS) ; ZANG, J.W. (IFGOIÁS)
RESUMO: O cobre é utilizado na indústria para a canalização de água potável devido as suas propriedades de ser relativamente inerte e ter um baixo potencial de corrosão (LEE, 1999).No entanto pode ser oxidado quando exposto ao ar úmido e essa corrosão é acelerada devido á algumas características da água (GENTIL,1996). Considerando a qualidade da água e que íons de Cu podem passar existir em solução esta pesquisa tem por objetivo caracterizar o cobre na água dos aquecedores e verificar os níveis aceitáveis para ele segundo o CONAMA 357,2005. O estudo em cinco aquecedores a partir da técnica de Absorção Atômica mostrou que as concentrações do cobre nestas águas estão acima do permitido em todas as amostras e que parâmetros como temperatura e capacidade do boiler estão relacionados com o processo d
PALAVRAS CHAVES: monitoramento de água. corrosão. cobre.
INTRODUÇÃO: O cobre é um metal de transição pertencente ao Grupo 11 da tabela periódica, possui uma estrutura cúbica de empacotamento compacto que lhe dá características de ser maleável e dúctil. No sistema de aquecimento solar ele é usado devido à elevada condutividade térmica, permitindo as placas coletoras alta absorbância de radiação solar que é transmitida às serpentinas para aquecimento da água.O íon Cu II, possui nove elétrons no nível d, podendo formar complexos como a hexaaquacobre(II) e tetramimdiaquacobre(II)que são de coloração azul (LEE, 1999). Seus ligantes são preferencialmente inorgânicos, como aqua (H2O), hidroxo (OH-) e amim (NH3), sendo ainda que o íon pode ligar-se a compostos orgânicos formando os organometálicos(PEDROSO; LIMA, 2001).
É um elemento essencial à vida de todo ser humano, participando de diversas funções fisiológicas, sendo integrante de algumas enzimas e proteínas, contudo ele em quantidades elevadas é tóxico, sendo depositado nos rins, fígado e cérebro, podendo causar necroses e danos ao sistema nervoso central (SAWYER; MCCARTY; PARKIN, 1994) e (SANTANA G.P, 2009). Segundo CONAMA 357(2005), o limite estabelecido para cobre em águas destinadas para o consumo humano é de 0, 009 mg.L-1 .
A técnica de AAS, método usado na detecção do cobre, tem como fonte de luz uma lâmpada de catodo oco que emite radiação característica para um elemento químico, ou seja, os átomos do elemento absorvem essa energia e os elétrons são promovidos ao nível de energia maior, causando uma absorbância característica do elemento proporcional a concentração do metal (ZANG, 2008).
Assim a pesquisa tem por objetivo carcaterizar o cobre na água de aquecedores de uso recidencial e comercial e verificar a relação de sua concentração com parâmetros fisico-químicos.
MATERIAL E MÉTODOS: As amostras foram coletadas em cinco aquecedores solares da cidade de Goiânia, estes são de tipos e capacidades diferentes. As amostras foram nomeadas como A, B, C, D e E. Foram utilizados na amostragem da água, frascos plásticos PEAD (polietileno de alta densidade) recicláveis de capacidade 1,0 L, reaproveitados de embalagens de leite do tipo A da marca Qualit, Goiânia. Estes foram lavados com detergente e muita água, seguida pela limpeza química com uma solução de ácido nítrico 0,1 mol•L-1, preparada a partir do reagente ácido nítrico concentrado P.A., marca QUEEL, seguindo-se do enxágüe, três vezes, com água destilada.
A amostragem foi feita em duplicata, tanto para a água fria, a temperatura ambiente, (oriunda do Sistema de Abastecimento) como para água quente (após a passagem pelo aquecedor). Seguindo-se da medição de parâmetros de temperatura, medida no local da amostragem, pH e turbidez no laboratório, no mesmo dia ou no dia seguinte sendo a amostra acondicionada na geladeira.
As medidas de AAS foram feitas no aparelho marca PYE UNICAM, modelo AAS 939 (Inglaterra), no qual a fonte de luz utilizada foi à lâmpada de catodo oco de cobre. A calibração do aparelho foi realizada com soluções diluídas de 0,0 a 0,5 ppm preparadas da solução padrão para o elemento cobre, marca MERCK (Alemanha). A equação da curva de calibração do aparelho de AAS para o experimento foi Abs. = 0, 0368 Conc. + 0, 0023 com coeficiente de correlação R2=0, 9998 e limite de detecção de 0,0 7mg. L-1.
Para as medidas físico-químicas utilizou-se um turbidímetro da marca Alfakit, de um medidor de pH digital marca Digimed DM-20 V5a, um termômetro de range -0 a 110ºC e a água deionizada provinda de um aparelho de osmose reversa da marca Gehaka modelo OS 10 LX.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados das amostras dos aquecedores solares estão dispostos na Figura 1, apresentando valores medios.Figura 1: Parâmetros de análise dos aquecedores.Esta tabela apresenta as análises de pH, turbidez, temperatura, concentrações de cobre nas amostras de água quente e fria, medidas na AAS em mg/L e dados sobre o aquecedor como tipo, capacidade e o ano da instalação.Pode-se verificar que a faixa de pH nas amostras está entre 6,3 e 7,0 o que segundo GENTIL (1996) está em uma faixa ideal para minimizar a corrosão do cobre em água potável. Na análise de turbidez (quantidade de partículas em suspensão), na não foi possível detectar sinal pelo método.Outro fator que pode ser relacionado com a concentração do cobre em água é a capacidade de armazenamento do aquecedor, pois um volume grande pode provocar diluições na concentração de cobre. Comparando as capacidades dos aquecedores solares com as concentrações de cobre pode-se observar que o aquecedor da casa E apresenta a menor capacidade de armazenamento e a maior concentração de íons de cobre.O tempo de instalação do aquecedor serve para avaliar a corrosão do cobre em água que é menor que 25µm por ano (Wikipedia,2009), o que demoraria anos para que a tubulação fosse perfurada. No entanto a maior preocupação não está com o dano que esta taxa pode causar na tubulação e sim com os produtos de corrosão que são formados por ela, pois a contaminação da água com sais de cobre em pequenas quantidades pode invalidar o uso da mesma para fins potáveis.
Assim segundo o CONAMA 357,2005 as quantidades de cobre encontradas (Figura 1) estão acima do permitido para todas as amostras. Essa disparidade é visualizada na Figura 2.Assim constata-se que o nível de cobre nas casas chega a ser 20 vezes maior que o nivel permitido que é 0,009mg/L
CONCLUSÕES: Os resultados mostram que o cobre das tubulações dos aquecedores passam a existir em solução como íons e que a temperatura tem interferência direta na formação do complexo de cobre, pois na comparação das amostras de água quente e fria da mesma casa, obtiveram-se resultados diferentes, onde na água quente as amostras apresentam quantidades de íons de cobre acima do nível estabelecido pelo CONAMA 357,2005 que é 0, 009 ppm o que não tem origem na água potável fornecida pela SANEAGO. Há casos como das Casas A e E em que as quantidades de cobre chega a ser 20 vezes maior que o nivel permitido.
AGRADECIMENTOS: Ao programa do PIBIC/IFGoias que propicia aos estudantes de várias áreas a abertura para o mundo da pesquisa e ao CNPq pelo financiamento da pesquisa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente- CONAMA. Resolução nº 357-17 de março de 2005.
GENTIL, V. Corrosão. LTC. 3ºEdição. Rio de Janeiro, RJ. 1996. Capítulo 16.
LEE, J.D. Química Inorgânica não tão Concisa. Tradução da 5º Edição Inglesa. Edgard Blucher. São Paulo, SP. 1999.
PEDROSO, M.F; LIMA, I.V. Ecotoxicologia do Cobre e seus compostos. Cadernos de Referência Ambiental,v.2.Centro de Recursos Ambientais- CRA. Salvador. 2001.
SANTANA. G.P. Contaminação por Cobre- A doença de Wilson. Disponível em <http://www.cq.ufam.edu.br/Artigos/cobre/contaminacao_cobre.html>Acesso em 27/03/09.2009.
SAWYER, C.N.; McCARTY, P.L.; PARKIN, G. F.. Chemistry for environmental engineering. 4º ed. New York.McGraw-Hill Book Company. 1994. 658p.
WIKIPEDIA. Erosion corrosin of copper water tubes. Disponível em < http://en.wikipedia.org/wiki/Erosion_corrosion_of_copper_water_tubes> Acesso em 23/04/2009.
ZANG, J. W. Apostila de Análise Instrumental Aplicada. Curso Superior de Química Agroindustrial do CEFET-GO.2008.
