Aula de laboratório “Da Água Turva á
Água Clara”
Tema - Tratamento de água: o papel do coagulante
Introdução
Coagulante é
todo produto, natural ou químico, usados para espessar líquidos, eventualmente separando a
sua fase sólida.
A água, captada em mananciais,lagos,
rios etc. torna-se potável após processamento em estações de tratamento de
água. Uma das etapas do tratamento é a de clarificação (remoção de sólidos
finos em suspensão causadores de turbidez). Neste experimento demonstrativo em
sala de aula iremos mostrar aos alunos, as etapas da clarificação da água são
reproduzidas, explorando-se diversos conceitos e ilustrando processos de
separação dispersões coloidais, coagulação/floculação. Em tratamento de água
para consumo público e específico da indústria, como na fabricação de cerveja, faz as partículas finas de areia, argila, e matéria orgânica presentes em
suspensão na água se agreguem e formem flocos.
Tanto no tratamento de água para
consumo como no tratamento de efluentes, a floculação é uma etapa do processo
na estação de tratamento de águas em que, após adicionar os coagulantes
Al2(SO4)3 (sulfato
de alumínio) ou FeCl3 (cloreto
férrico), as partículas em suspensão se tornam pequenos flocos (flóculos), decantando em seguida.
Armazenado em um tanque aberto, o
processo de floculação se dá quando pás motorizadas promovem o giro da água, de
forma muito lenta, propiciando que as partículas se unam formando os flocos de
impurezas. A formação destes flocos é essencial para o processo de decantação,
pois as partículas se tornarão mais densas que os outros componentes do
efluente.
Discussão
A química da coagulação é relativamente
complexa, conforme relata Grassi
(2001) e ingley (1998). As
partículas coloidais de argilominerais, presentes em águas naturais turvas,
apresentam cargas negativas e se repelem. Para serem removidas, essas impurezas
coloidais devem se aglomerar previamente à decantação e à filtração. O termo
coagulação refere-se à desestabilização dos colóides, provocada por agente
químico adicionado, enquanto a floculação é o processo em que a agitação lenta
proporciona condições para as partículas se aglutinarem, produzindo flocos
suficientemente grandes.
Nas ETA utilizam-se como
coagulante sais de alumínio ou de ferro(III). Nas condições do processo de
tratamento de água (pH 5 a 9), esses cátions produzem hidróxidos gelatinosos
pouco solúveis, Al(OH)3 e Fe(OH)3. As espécies reativas que atuam sobre os
colóides formam-se nos primeiros instantes após a adição do coagulante.São
espécies catiônicas, com proporção hidroxila/metal inferior a 3, por isso
interagem com as impurezas coloidais, carregadas negativamente.Se houver tempo
disponível, o experimento pode ser efetuado pelos próprios alunos, divididos em
grupos. Cada grupo pode utilizar diferentes quantidades e proporções do
coagulante e do alcalinizante. É o que se faz diariamente nas ETAs, através dos
testes de jarra para definir, conforme as condições da água bruta, a dosagem
ideal dos reagentes para se obter água tratada de boa qualidade. Após esta aula
e com a possibilidade de realizar uma visita à ETA da cidade ou de alguma
empresa, os alunos seguramente terão outra compreensão do que está envolvido no
simples fato de abrir uma torneira.
Material e reagentes
• 2
béqueres de 1000 ml (ou jarros
transparentes
de boca larga)
• 1
bastão de vidro (ou espeto de
madeira
para churrasco)
• 2
funis (ou coador de café)
• 2
papéis de filtro qualitativos (ou
filtro
de papel para coar café)
• 2
béqueres de 600 ml (ou copos
de
vidro)
• 1
pipeta de 1 ml (ou seringa
descartável)
• 1
proveta de 50 ml (ou copinho
de
café descartável)
•
Água a ser clarificada, obtida dispersando
terra
em água da torneira
e
filtrando em papel qualitativo
(visando
evitar acidentes
e/ou
contaminações, não se recomenda
o
emprego de água
turva
natural de rio ou represa)
•
Água de cal (solução 0,02 mol/L
de
Ca(OH)2, vide preparação
em Química
Nova na Escola n.
10,
p. 52)
•
Solução de sulfato de alumínio
(0,9
mol de Al/L) ou de alúmen
de
potássio (0,18 mol de Al/L)
•
Retroprojetor
Procedimento
Coloque a água a ser clarificada, que
simula uma água de represa, nos dois béqueres de 1 L até cerca da metade de sua capacidade e
disponha os mesmos sobre um retroprojetor
ligado,
para serem iluminados de baixo para cima. Reserve um dos béqueres para
comparação e adicione ao outro 1 ml de solução de sulfato de alumínio ou, alternativamente, 5 ml de solução de alúmen. Agite e em seguida acrescente aos poucos 50 ml de água de cal. Agite brandamente e deixe em repouso, observando os dois sistemas. Após cerca de 15 minutos, filtre separadamente os conteúdos
dos dois béqueres e compare os dois filtrados, iluminados
no
retroprojetor.
Conclusão
Essa
aula de experimentos deve ser satisfatório se seguido o procedimento
corretamente, pois os alunos devem observar a diferença em cada etapa de
clareamento da água quando adicionado os reagentes.
