ALTERAÇÃO DE PH E CONDUTIVIDADE POR INFLUÊNCIA DO PLASMA ATMOSFÉRICO APLICADO EM SOLUÇÃO SATURADA DE NaCl E MgCl2 DE ALTA PUREZA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Fontes, K.E.S. (UFERSA) ; Almada, L.F.A. (UFERSA) ; Lima, R.N. (UFERSA) ; Vitoriano, J.O. (UFRN) ; Alves Jr, C. (UFERSA)

Resumo

O plasma é utilizado em inúmeras técnicas e processos. Mas nos tempos mais recentes, ao observar as inúmeras modificações e reações que o plasma pode desencadear em líquidos, percebeu-se a importância de acompanhar e estudar parâmetros que indicassem os efeitos do plasma em solução salinas. Tendo em vista a crescente importância do tema dessalinização e reaproveitamento de água residual de salinas, resolveu-se aplicar o plasma em soluções salinas sintetizadas em laboratório, compostas de água destilada, NaCl e MgCl2, ambos sais de alta pureza, e estudar as possíveis modificações nos parâmetros de condutividade e ph. Percebeu-se que a condutividade da solução aumenta logo após a aplicação do plasma e o ph diminui juntamente com o aumento da presença de compostos nitrogenados.

Palavras chaves

dessalinização; acidificação; compostos nitrogenados

Introdução

O Rio Grande do Norte é o responsável por mais de 90 % do sal consumido no Brasil. Alguns fatores colaboram para que o estado tenha tamanho potencial para a produção de sal e alta demanda. Os principais que podemos citar é que a salinidade ótima da água do mar que banha a região (35 g de NaCl/m³ de água do mar), viabiliza a produção de um sal de qualidade superior, NaCl mais puro (CARVALHO G. O. O. et al., 2005) e há também o fator geográfico que permite que as águas do oceano adentrem na região, formando áreas ideais para uma alta produção de sal (COSTA D. F. S. et al., 2013). Por ser uma região de alto potencial produtor de sal, há também o descarte de um grande volume de águas residuais de altíssima salinidade no ambiente, causando grandes prejuízos e impactos ambientais. Pois a alta salinidade desta água desequilibra o ambiente no qual é rejeitada, aumentando a salinidade de reservatórios de água doce ou prejudicando a vida marinha (HOFMEISTER, W. et al., 2002; LUZ, A.B. e LINS, F.A.F., 2008). Ultimamente a ciência vêm estudando e buscando as melhores formas de dessalinização, seja por evaporação, por membrana ou eletrodiálise (SADRZADEH, M. and MOHAMMADI, T., 2007; EL-DESSOUKY, H.T. and ETTOUNEY, H.M., 2002; LIOR, N., 2013). E a dessalinização é uma proposta interessante para reaproveitar as águas residuais de salinas, aumentando a eficiência da salinicultura, extraindo mais sais, ao mesmo tempo que se pode reaproveitar a água, evitando prejudicar o meio ambiente. E para compreender a atuação do plasma em meio a dessalinização é interessante verificar e conferir as reações e modificação provocadas pela sua atuação na solução salina. Neste trabalho foram observadas a condutividade e ph da solução antes e após o tratamento por plasma. Para analisar a viabilidade da água (após ser tratada) para reaproveitamento, seja em consumo humano ou agrícola, como alternativa para correção de solos (KUSS, A.V. et al., 2007; MAJEROWICZ, N. et al., 2002; SANTOS). A portaria do Ministério da Saúde Nº 518/2004 estabelece padrões de controle e fiscalização da qualidade da água para consumo humano. Os padrões estabelecidos pela legislação, relacionados aos teores máximos tolerados de nitrato e nitrito são de 10,0 mg/L e 1,0 mg/L, respectivamente. Com relação ao ph é recomendado ao sistema de distribuição que mantenha a água na faixa de 6,0 a 9,5. Estes são apenas dois dentre muitos outros parâmetros necessários para caracterização da potabilidade da água.

Material e métodos

Para a análise, foram preparados 6 béqueres, cada um deles contendo 100 ml de água destilada. Cada béquer foi saturado com 35 g de NaCl e depois com MgCl2, ambos de alta pureza, e foram divididos da seguinte forma: • 2 béqueres com: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 0 g de MgCl2; • 2 béqueres com: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 1,75 g de MgCl2; • 2 béqueres com: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 3,5 g de MgCl2; De cada béquer foram retiradas 3 amostras, cada uma sendo de 30 ml, para observação e estudos dos parâmetros em triplicata. Agora, dispondo de 18 amostras, de 30 ml cada, foram feitas as medições de condutividade e ph, antes que parte delas fossem submetidas a aplicação o plasma. Em seguida, metade das amostras foram separadas para tratamento a plasma atmosférico catódico, descarga feita com aplicação pontual sobre a superfície da solução, sob os seguintes parâmetros: frequência de 600 Hz e tensão 13 kV, durante 20 minutos em cada alíquota de 30 ml. Então agora dispomos do seguinte arranjo de amostras, assim nomeados: Tratadas: • 0 %_P: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 0 g de MgCl2 + Plasma; • 5 %_P: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 1,75 g de MgCl2 + Plasma; • 10 %_P: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 3,5 g de MgCl2 + Plasma; Padrão: • 0 %: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 0 g de MgCl2; • 5 %: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 1,75 g de MgCl2; • 10 %: 100 ml de H2O + 35 g de NaCl + 3,5 g de MgCl2; A medição de condutividade e ph nas amostras tratadas (0%_P, 5%_P e 10%_P) foi feita antes e depois da aplicação do plasma para observar os efeitos instantâneos. Durante 5 dias todas as amostras permaneceram tampadas, e após este período os sais cristalizados foram retirados, e as soluções analisadas novamente, feitas as análises de condutividade e ph tanto nas amostras que passaram por tratamento (0%_P, 5%_P e 10%_P) como as amostras padrões (0%, 5% e 10%). Após a cristalização também foram feitas as análises por fitas indicadoras de compostos nitrogenados, como nitratos e nitritos (NO3 – e NO2 -, respectivamente), representados em uma única soma. Os sais cristalizados foram separados com papel filtro, secados em estufa a 60 °C durante 6 dias, e depois pesados em balança de precisão.

Resultado e discussão

CONDUTIVIDADE: Percebe-se, pela Figura 1 – A, que inicialmente as amostras para tratamento (amostras teste) têm condutividades bem semelhantes às amostras padrão. E após o tratamento, as amostras tratadas demonstram um aumento em sua condutividade em todas as condições de composição salina. Após 5 dias, os cristais de sal foram retirados, e todas as amostras foram analisadas novamente. Percebeu-se que a condutividade nas amostras padrão permaneceram inalteradas, ao mesmo tempo que a condutividade das amostras tratadas reduziu durante este tempo, Figura 1 - B. Os sais separados das amostras foram pesados, e os dados registrados em gráfico. Apesar de nas amostras de 0% e 0%_P não haver sais cristalizados, nas demais amostras percebe-se diferença, pois houve uma sedimentação de maior massa de sais cristalizados nas amostras tratadas a plasma. O que pode justificar a redução de condutividade das amostras tratadas após os 5 dias, Figura 1 – B, frente as amostras padrão. Pois a condutividade é proporcional aos íons diluídos em solução, e se houve uma maior formação de sais nas soluções tratadas, mais íons deixaram a solução para formar estes sais, acarretando na queda de condutividade das soluções tratadas. ACIDEZ (PH): A Figura 2 - A mostra que a acidez das amostras padrão e amostras a serem tratadas (amostras testes) iniciam semelhantes, mas após o tratamento as amostras teste reduzem seu ph, acidificando a solução com a ação do plasma aplicado. Com relação aos dados após os 5 dias, período da cristalização, percebe-se que a redução de ph ainda permanece nas amostras tratadas a plasma. Foram feitas também análises com fitas indicadoras para determinar a presença de compostos nitrogenados de nitrito e nitrato (NO2 – e NO3 -, respectivamente) em ppm. Nas amostras padrão não foi indicada a presença de componentes nitrogenados, no entanto, nas amostras tratadas a presença de componentes nitrogenados demonstrou uma quantidade relevante nas soluções, variando de um mínimo de 20 ppm a um máximo de 26 ppm.

Condutividade: A) Das amostras padrão e amostras teste antes e após o tratamento; B) Das amostras padrão e amostras teste após a cristalização.


A)Ph das amostras padrão e amostras testes antes e após e tratamento;B)Ph e nitrogenados das amostras padrão e amostras testes após a cristalização.

Conclusões

De acordo coma Figura 1, percebe-se que a descarga do plasma nas amostras tratadas torna os íons dissolvidos mais reativos e mais propensos a formarem núcleos e cristais de sais. Desencadeando uma massa de sais sedimentados bem superior, comparado com a massa de sais sedimentadas nas amostras padrão. E este fato é corroborado pela condutividade que aumenta logo após o plasma ser aplicado nas amostras tratadas, mas decai após os íons das soluções se unirem e formarem sais sedimentados. Com a aplicação do plasma também ocorre uma acidificação e o surgimento de compostos nitrogenados. Analisando a possibilidade de consumo humano desta água, o experimento mostra que a quantidade de compostos nitrogenados está muito acima das normas de potabilidade determinadas pela portaria Nº 518/2004. Mas o ph da água das amostras tratadas por plasma obedece à norma, estando dentro da faixa entre 6 e 9,5. No entanto, este fluido residual de baixo ph e rico em nitrogênio pode ser utilizado para auxiliar na correção e fixação do nitrogênio em solos básicos e pobres deste nutriente.

Agradecimentos

Referências

CARVALHO G. O. O. et al. Avaliação e Diagnóstico do Setor Mineral do Estado do Rio Grande do Norte. Secretaria de Desenvolvimento Econômico–SEDEC, Estudos Geológicos e Ambientais, 2005.

COSTA D. F. S. et al. Caracterização Ecológica e Serviços Ambientais Prestados Por Salinas Tropicais. Universidade de Aveiro, Departamento de Biologia, Aveiro, 2013.

EL-DESSOUKY, H.T. and ETTOUNEY, H.M. Fundamentals of Salt Water Desalination. Elsevier Science B.V., 2002.

HOFMEISTER, W.; MACEDO, M.; KUSTER, A. e HERMANNS, K. Água e Desenvolvimento Sustentável no Semi-Árido. Fundação Konrad Adenauer, Série Debates n° 24, Fortaleza-CE, dezembro 2002.

KUSS, A.V.; KUSS, V.V.; LOVATO, T. E FLÔRES, M.L. Fixação de Nitrogênio e Produção de Ácido Indolacético In Vitro por Bactérias Diazotróficas Endofíticas. Pesq. agropec. bras., Brasília, v.42, n.10, p.1459-1465, out. 2007.

LIOR, N. Advances in water desalination. A John Wiley & Sons, Inc., Publication-WILEY. University of Pennsylvania, 2013.

LUZ, A.B.; LINS, F.A.F. Rochas & Minerais Industriais Usos e Especificações. 2ª Edição. Centro de Tecnologia Mineral – CETEM, Ministério da Ciência e Tecnologia - MCT, Rio de Janeiro-RJ, 2008.

MAJEROWICZ, N.; PEREIRA, J.M.S; MEDICI, L.O.; BISON, O.; PEREIRA, M.B. e SANTOS JÚNIOR, U.M. Estudo da Eficiência de Uso do Nitrogênio em Variedades Locais e Melhoradas de Milho. Revista Brasil. Bot., V.25, n.2, p.129-136, jun. 2002.

PORTARIA MS Nº 518/2004. Série E. Legislação de Saúde. Ministério Da Saúde; Secretaria de Vigilância em Saúde Coordenação-Geral de Vigilância em Saúde Ambienta. Brasília – DF, 2005.

SADRZADEH, M. and MOHAMMADI, T. Sea Water Desalination Using Electrodialysis. Elsevier, Science Direct, Desalination, 2007.