ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA SOLUBILIDADE DE CaCO3 EM UMA ÁGUA CALCÁRIA SOB INJEÇÃO DE GÁS CARBÔNICO
AUTORES: DUARTE, F. V. (UFMG) ; SCHWABE, W. K. (UFMG) ; VIEIRA, E. O. (UFMG) ; CONCEIÇÃO, B. C. L. (UFMG) ; MARTINS, T. M. (UFMG)
RESUMO: Para verificar o efeito da concentração de CO2 na dissolução de carbonatos foi medido a
a variação da condutividade com a injeção de gás carbônico, a variação do pH e do
cálcio na água de trabalho, calcária, supersaturada com carbonato de cálcio. Observou-
se um rápido aumento da condutividade, da concentração de cálcio e redução pH indicando
a possibilidade de utilizar o gás carbônico na dissolução de carbonatos.
PALAVRAS CHAVES: precipitação de carbonatos, água carbonatada, gás carbônico
INTRODUÇÃO: As incrustações causadas pelas precipitações de carbonato de cálcio produzem-se
gradualmente e, portanto, são difíceis de localizar. As altas temperaturas e os altos
valores de pH favorecem a precipitação química em sistemas de irrigação. A adição de
ácidos minerais a água para evitar a precipitação de carbonatos, além de alto risco,
pode reduzir excessivamente o valor do pH. O abaixamento do pH da água utilizando gás
carbônico favorece a não precipitação do ferro e sulfetos, não adiciona outros ânions
ao solo e o pH da água não fica abaixo de 6, devido ao efeito tampão do sistema
carbonato. Assim buscou-se nesta pesquisa avaliar uma forma alternativa de reduzir a
precipitação de carbonatos em sistemas de irrigação localizada. Os resultados
mostraram que a dissolução de carbonato de cálcio com a injeção de CO2 a água
calcária é rápida até uma concentração de Ca+2 na água menor do que aproximadamente
170 mg L-1.
MATERIAL E MÉTODOS: O teste foi realizado utilizando um recipiente de polietileno com capacidade de 30
litros. Foram medidos o pH e a condutividade durante a injeção de CO2 na água a vazão
de 6 L min-1, realizada por um injetor poroso de inox conectado a um cilindro de gas
carbônico de 34 kg. Uma abertura de 1cm de diâmetro no recipiente manteve a pressão
atmosférica. Os eletrodos para medida do pH e condutividade foram introduzidos no
recipiente por aberturas na parte superior e vedados com rolhas de borracha. A água
foi supersaturada adicionando-se 10 gramas de CaCO3 a 22 litros de água calcária com
pH 7,6 e dureza total de 222 mg L-1 em CaCO3. Amostras da solução foram retiradas,
por uma torneira na parte inferior do recipiente, em 5 tempos de injeção ( 0, 120,
240, 360, 480 e 600 segundos) para determinação da concentração de Ca+2. As leituras
de pH, condutividade e temperatura foram realizadas de 30 em 30 segundos. A
concentração de Ca+2 foi determinada por absorção atômica pelo Laboratório de
Análises Químicas do Departamento de Engenharia Química da UFMG.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Durante a injeção de CO2 em água calcária supersaturada com carbonato de cálcio, a
condutividade elétrica aumentou de forma linear com o tempo de injeção de CO2. Isto
é, enquanto houver injeção de CO2, haverá dissolução de carbonato, pois o equilíbrio:
CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca2+ + 2 HCO3-, está constantemente sendo alterado pela
injeção
de gás carbônico. O pH reduziu de 7,3 a 6,0 em 180 segundos (Figura 1), quando a
condutividade atingiu 580 MS cm-1, e permaneceu constante mesmo com a adição
contínua de gás carbônico, o que é explicado pelo efeito tampão do sistema
carbonato(STUMM, 1996; RODIER, 1981). Entretanto, mesmo com o pH estável a
concentração de Ca+2 continuou a aumentar (Figura 2), isto é, a dissolução de CaCO3
ocorre enquanto tiver CO2 livre na solução, pois a mesma depende do CO2 livre e não
apenas do pH (STUMM, 1996; RODIER, 1981; GAL et al., 2009) Essa dissolução ocorre com
uma menor velocidade a partir de uma concentração de aproximadamente 170 mg L-1 de
Ca+2. Assim águas com concentração de Ca+2 acima de aproximadamente 170 mg L-1,
sofrerão um efeito reduzido, na dissolução de carbonato, com a supersaturação de CO2,
mas ainda assim ocorrerá a dissolução.
Figura 1. Variação do pH de água supersaturada com carbonato de cálcio sob injeção
de CO2, em função da condutividade.
Figura 2. Variação do pH de água supersaturada com carbonato de cálcio sob injeção de
CO2, em função da concentração de Ca+2.
CONCLUSÕES: Em águas calcárias com concentração de Ca+2 menores que 170 mgL-1, é viável a
utilização de CO2 na água para a dissolução de carbonatos precipitados.
AGRADECIMENTOS: CNPq, DESA/UFMG, ICA/UFMG
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GAL, J.Y.; FOVET, Y.; GACHE, N. Mechanisms of scale formation and carbon dioxide partial pressure influence. Part II. Water Research, v.36, p. 764-773, 2002.
RODIER, J. Analise de Las Águas: Águas naturales, Águas residuales, Água del Mar (química, físico-quimica, bacteriología, biologia) Ed. Omega, S. A. Barcelona, 1981.
STUMM, W.; MORGAM, J. J. Aquatic chemistry: Chemical Equilibria in Natural Waters, third Edition. John Wiley. New York, NY. 2022 p., 1996.
