Análises em águas de caldeiras

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 (CO₃^2-) 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⁺:

Sendo que 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:

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.