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julho 31, 2010

Análises em águas de caldeiras

j0401959 No post anterior eu disse que daria continuidade ao  assunto sobre análises em  águas de alimentação de caldeiras, portanto vamos lá!

DUREZA: O grau de dureza exprime a concentração dos sais de cálcio e magnésio, seja na forma de carbonatos, sulfatos,silicatos ou cloretos. 
ALCALINIDADE: Característica que consiste na capacidade de as águas neutralizarem compostos ácidos, devido a presença de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos, quase sempre de metais alcalinos ou alcalinos terrosos (sódio, potássio, cálcio, magnésio, e outros) e, ocasionalmente boratos, silicatos e fosfatos. É expressa em miligrama por litro de carbonato de cálcio equivalente. (NBR 9896/1993). Exprime a presença de ions dos sais de bicarbonatos, carbonatos, hidróxidos, fosfatos, silicato, etc,  ou seja , todos os que contribuem para a alcalinidade da água. Dêstes os mais expressivos são os carbonatos, cicarbonatos e hidróxidos. As alcanilidades são dosadas por titulações com  solução  padrão ácido sulfúrico N/10 na presença dos respectivos indicadores ( fenolftaleína e metil orange). Creio ser muito importante  saber avaliar a alcalinidade de uma amostra de água em função da RELAÇÃO ENTRE OS VALORES DE AF e AM, assim sendo, vejamos a tabela  abaixo:
Quando
Hidróxido
Carbonato
Bicarbonato
AF= 0
0
0
AM
AF= AM
AM
0
0
AF= 0,5 AM
0
AM
0
AF < 0,5 AM
0
2AF
AM-2AF
AF > 0,5 AM
2AF-AM
2(AM-AF)
0
AF: Alcalinidade Fenolftaleínica   AM: Alcalinidade Metil

Por exemplo: Uma água com alcalinidade AF = 0,5 AM  não contém hidróxido, não contém bicarbonato e toda alcalinidade metil orange exprime a concentração de carbonatos.

ALCALINIDADE HIDRÓXIDA: É uma componente da alcalinidade total devida exclusivamente a presença de íons OH- (hidroxila). Não se deve confundir Alcalinidade com a medida de íons H+ ou  OH- livres. Estes são realizados pela determinação de pH.

ALCALINIDADE TOTAL (M):  A alcalinidade da água natural é, tipicamente, uma combinação de íons bicarbonato (HCO3-), íons carbonato (CO32-) e hidroxilas (OH-). É determinada por titulação com ácido forte em presença de alaranjado de metila. É uma medida de sua capacidade em reagir com ácidos fortes para atingir determinado valor de pH.

ALCALINIDADE FENOLFTALEÍNICA: A alcalinidade à fenolftaleína representa apenas o teor de hidróxidos e/ou carbonatos da amostra, expresso em termos de CaCO3.

Valor de pH
Encontramos
Fórmula
Indicador Usado
 > 9,4
Hidróxidos e Carbonatos
OH -
(CO32-)
Fenolftaleína
8,3 < pH > 9,4
Carbonatos e bicarbonatos
(CO32-)

(HCO3-)


Fenolftaleína
4,4 < pH > 8,4
Bicarbonatos
(HCO3-)
Metil Orange

CLORETOS:  São  geralmente muito solúveis, sejam de cálcio, magnésio, sódio, ferro e outros. É determinado com solução de nitrato de prata N/10 padrão, empregando   como indicador o  cromato de potássio. Êstes sais, por serem altamente solúveis permitem estabelecer a porcentagem de descarga da caldeira.


100 x concentração  Cl- na água de alimentação = % descarga
          concentrção Cl- na água da caldeira  
            
Recomenda-se não exceder a concentração de cloretos na água da caldeira 10 a 12 vêzes aos clretos da água de alimentação

FOSFATOS: Os sais de fosfatos são auxiliares valiosos no tratamento de água. A determinação de  faz com reagentes de molibdato de amônio e sua determinação de procede por teste colorimétrico comparativo com escala padrão. A intensidade da cor é proporcional à concentração do  fosfato.

pH: pH é o símbolo para a grandeza físico-química 'potencial hidrogeniônico'. Essa grandeza indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução aquosa.
Matematicamente, o "p" equivale ao simétrico do logaritmo (cologaritmo) de base 10 da atividade dos íons a que se refere. Para íons H+:
\mbox{pH} = -\log_{10} \left[ \mbox{a}_{H^+} \right]
Sendo que \mbox{a}_{H^+} representa a actividade em mol dm−3.
Em soluções diluídas (abaixo de 0,1 mol dm−3), os valores da atividade se aproximam dos valores da concentração, permitindo que a equação anterior seja escrito como abaixo:
\mbox{pH} = -\log_{10} \left[ \mbox{H}^+ \right]
O pH pode ser determinado usando um medidor de pH (também conhecido como pHmetro) que consiste em um eletrodo acoplado a um potenciômetro. O medidor de pH é um milivoltímetro com uma escala que converte o valor de potencial do eletrodo em unidades de pH. Este tipo de elétrodo é conhecido como eletrodo de vidro, que na verdade, é um eletrodo do tipo "íon seletivo".
O pH pode ser determinado indiretamente pela adição de um indicador de pH na solução em análise. A cor do indicador varia conforme o pH da solução. Indicadores comuns são a fenolftaleína, o alaranjado de metila e o azul de bromofenol.
Outro indicador de pH muito usado em laboratórios é o chamado papel de tornassol (papel de filtro impregnado com tornassol). Este indicador apresenta uma ampla faixa de viragem, servindo para indicar se uma solução é nitidamente ácida (quando ele fica vermelho) ou nitidamente básica (quando ele fica azul).
Obs.:  Embora o valor do pH compreenda uma faixa de 0 a 14 unidades, estes não são os limites para o pH. É possível valores de pH acima e abaixo desta faixa, como exemplo, uma solução que fornece pH = -1,00, apresenta matematicamente -log [H+] = -1,00, ou seja, [H+] = 10 mol L−1. Este é um valor de concentração facilmente obtido em uma solução concentrada de um ácido forte, como o HCl.

MATÉRIA  ORGÂNICA:  Apresenta-se nas águas na forma coloidal ou como algas microscópicas, sendo respo´nsáveis por sérios problemas de corrosões nos superaquecedores e também em cladeiras. Pode ser determinado  pelo método de permanganotometria.

GASES DISSOLVIDOS:  Águas naturais contêm sempre gases dissolvidos, o CO2  apresenta-se com concentração de até 50 ppm, mas, é facilmente eliminado por aquecimento, a solubilidade do oxigênio chega ser até 5,7 ml/l a 25 ºC, este é extremamente agressivo, atacando  o metal da caldeira. O aumento da temperatura da água da caldeira acentua a agressividade dêste gás. Em caldeiras de pressões acima de 21kg/cm2 , sua determinação é obrigatória.

SÍLICA: Sílica (SiO2) é o óxido de Silício, a sílica está presente como silicatos na maioria das águas naturais, o teor de sílica na água deve ser determinado antes de seu uso em várias aplicações industriais.  Em sistemas de geração de vapor a Sílica deve ser rigidamente controlada afim de evitar deposições nas superfícies metálicas, difíceis de serem removidas.

Um comentário:

  1. por que a alcalinidade hidróxida também é expressa em ppm de CaCO3?

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