- O documento discute os processos de amaciamento de água, que tem como objetivo remover a dureza da água, principalmente os iões cálcio e magnésio. - A dureza da água é causada pela presença destes iões que reagem com sabões, formando incrustações. - Os principais métodos de amaciamento são a precipitação química, que remove a dureza através da adição de cal ou cal e soda, levando à formação de compostos insolúveis, e a permuta iônica

1. Escola Básica dos 2º e 3º Ciclos com Ensino Secundário da Chamusca Sistemas e Estações de Tratamento (SET) e Operações de Sistemas e Estações de Tratamento Ambientais (OSETA) Ano Lectivo 2007/2008 Prof. Rui Pires e Pedro Neves

2. O que é o Amaciamento? O que são águas duras? Causas da Dureza de uma água Origem da Dureza Efeitos da Dureza Classificação das Águas naturais quanto à sua Dureza Tipos de Dureza Processos de Amaciamento Métodos de Determinação Expressão da Dureza

3. O amaciamento é um processo cujo objectivo é a eliminação parcial ou total da dureza da água; Ou seja, consiste na remoção dos iões Ca 2+ Mg 2+, e outros por ventura, que estão em excesso numa água, este processo pode ser por precipitação química ou permuta iónica. Índice

4. São águas que requerem uma grande quantidade de sabão para formar espuma e que formam calcário em canalizações e caldeiras de água quente; A dureza varia de local para local; Geralmente, as águas superficiais são mais macias que as subterrâneas; A dureza é maior ou menor consoante as natureza das formações geológicas com que a água esteve em contacto; Índice

5. A dureza da água é provocada por catiões polivalentes, esses reagem com os sabões provocando formação de um precipitado, na presença de aniões forma incrustações.

6. Índice + - Catiões Causadores da Dureza Aniões Associados mais Importantes Ca 2+ HCO 3 - Mg 2+ SO 4 2- Sr 2+ Cl - Fe 2+ NO 3 - Mn 2+ SiO 3 2-

7. A dureza é uma característica que deriva do contacto da água com os solos e formações rochosas. A água da chuva tem pH acido (≈5,6). Ao atravessar o solo a água incorpora CO 2 devido à acção microbiana, tornando-se ainda mais ácida. Ao atravessar os substratos rochosos solubiliza os carbonatos. Índice

8. As águas duras não causam problemas para a saúde publica, são tão satisfatórias quer sejam duras ou macias. Economicamente são bastantes insatisfatórias, pois provocam incrustações de carbonatos quando sujeitas a mudanças de temperatura e de pressão e provocam um maior gasto de sabões e detergentes. Índice

9. Índice Grau de Dureza Concentração de CaCO 3 (mg/dm 3 ) Águas muito duras >300 mg/dm 3 Águas duras 150-300 mg/dm 3 Águas moderadamente duras 75-150 mg/dm 3 Águas macias e brandas Grau de Dureza

10. Dureza Cálcica e Dureza Magnésica Dureza Carbonatada ou não Carbonatada Pseudo-Dureza Índice

11. Permuta Iónica Precipitação Química Índice

12. O métodos mais utilizados são os seguintes: Método do cálculo a partir das concentrações encontrada para os catiões bivalentes e Titulação complexométrica com EDTA.

13. C CaCO3 = Cx50 ME onde, C CaCO3 = concentração do ião (mg/dm 3 de CaCO 3 ) C = concentração do ião (mg/dm 3 ) ME = massa equivalente do ião (massa molar dividida pela valência) Índice

14. Utilizam-se resinas permutadoras que trocam os seus iões com os iões cálcio e magnésio; Normalmente, aplica-se este tratamento a uma parte do caudal a tratar, procedendo-se posteriormente à sua mistura com o resto da água; Para regenerar a resina é realizada uma passagem em contra-corrente de uma solução concentrada de NaCl, que fornece Na + e recebe Ca 2+ e Mg 2+ Processos de Amaciamento

15. É especialmente utilizado em águas duras e turvas, e tem como efeito transformar o cálcio e o magnésio em compostos insolúveis, que serão removidos posteriormente. O tratamento a efectuar é escolhido tendo em conta as concentrações de iões cálcio, magnésio e alcalinidade de uma água.

16. Pode ser efectuado das seguintes formas: Por adição de cal Por adição de cal em excesso Por adição de cal e soda Por adição de cal em excesso e soda Índice

17. Precipitação Química  O objectivo deste processo é remover a dureza cálcica e carbonatada;  Consiste em adicionar cal à água para que ocorra uma precipitação de CaCO 3 , e consequentemente uma redução do teor do ião cálcio ; Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2  2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

18. O objectivo deste processo é remover a dureza cálcica, magnésica e carbonatada; Consiste em adicionar cal em excesso à água, para que ocorra uma precipitação de CaCO 3 e Mg(OH) 2 e consequentemente uma redução da dureza cálcica, magnésica e carbonatada; Ca(HCO3) 2 + Ca(OH) 2  2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O Mg(HCO 3 ) 2 + 2Ca(HO) 2  Mg(OH) 2 ↓ + 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O Ca(OH) 2 + CO 2  CaCO 3 + H 2 O Precipitação Química

19.  O objectivo deste processo é remover a dureza cálcica, carbonatada e não carbonatada  Consiste em adicionar cal e soda à água para que ocorra uma precipitação de CaCO 3 e consequentemente redução da dureza cálcica, carbonatada e não carbonatada. Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2  2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O Na 2 CO 3 + CaSO 4  CaCO 3 ↓+ Na 2 SO 4 Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2  CaCO 3 ↓ + 2NaOH 2NaOH + Ca(HCO 3 ) 2  CaCO 3 ↓ + NaCO 3 + 2H 2 O Precipitação Química

20.  O objectivo deste processo é remover a dureza cálcica, magnésica, carbonatada e não carbonatada  Inicialmente adiciona-se cal em excesso à água para que ocorra uma precipitação de CaCO 3 e Mg(OH) 2 e consequentemente redução da dureza cálcica, magnésica e carbonatada  Posteriormente, adiciona-se soda à água para que ocorra uma precipitação de CaCO 3 e consequentemente uma redução da dureza não carbonatada. Precipitação Química

21. Os principais responsáveis pela dureza de uma água são os iões Ca 2+ e Mg 2+ . A dureza cálcica e magnésica pode ser calculada através da analise completa da água, mas como isso nem sempre é possível recorre-se a um método em que cada uma é determinada separadamente. Dureza Total – Dureza Cálcica = Dureza Magnésica Tipos de Dureza

22. A dureza carbonatada corresponde à parte da dureza total quimicamente equivalente à quantidade de bicarbonatos presentes na água; Se alcalinidade < dureza total então dureza carbonatada = alcalinidade Se alcalinidade ≥ dureza total então dureza carbonatada = dureza total

23. Reacção do carbonatos em temperaturas elevadas Reacção dos carbonatos nos processos de amaciamento com cal

24. A dureza carbonatada também pode ser denominada de dureza temporária pois através de precipitação ou fervura prolongada pode ser eliminada (ocorre a precipitação do calcário).

25. A dureza não carbonatada corresponde à parte da dureza total que não é quimicamente equivalente à quantidade de bicarbonatos; A dureza não carbonatada também é denominada de dureza permanente pois não pode ser removida com ebulição; A dureza não carbonatada está associada aos iões sulfato, cloreto e nitrito. Dureza não Carbonatada = Dureza Total -Dureza Carbonatada Tipos de Dureza

26. Acontece quando existem iões não causadores de dureza mas que interfere com a formação de espuma devido ao efeito do ião comum. Isto acontece nas águas do mar, salobras e outras devido à presença do ião Na +. Tipos de Dureza