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.