Alcalinidade e Acidos Totais

3. Alcalinidade e Ácidos Voláteis Totais

3.1 Método Titulométrico

3.1.1 Conceitos fundamentais

A alcalinidade é uma variável importante no tratamento de efluentes quando há evidências de que a redução do pH pode afetar o metabolismo dos microrganismos responsáveis pela depuração anaeróbia (Sperling, 1996, a,b).

Basicamente, a digestão anaeróbia de efluentes orgânicos consiste no equilíbrio entre as etapas denominadas acidogênese e metanogênese. O pH de águas residuárias, sob tratamento anaeróbio, deve ser mantido em valores levemente acima de 7,0  para impedir a inibição do metabolismo de microrganismos metanogênicos, pelo desequilíbrio entre as duas etapas. Entretanto, como as bactérias acidogênicas desenvolvem-se mais rapidamente que as metanogênicas, aumentos na concentração ou na vazão do afluente podem elevar as concentrações de ácidos voláteis produzidos. Por esse motivo, o reator deve apresentar a característica de absorver possíveis perturbações, caracterizada pela capacidade de tamponamento que, quanto maior, mais estável e seguro será o sistema (Anderson e Yang, 1992). Afluentes ricos em nitrogênio orgânico geralmente produzem efluentes com alcalinidade elevada.

A alcalinidade de uma solução é a medida de sua capacidade de neutralizar ácidos, resistir às mudanças de pH ou tamponar o sistema. Os principais íons responsáveis pela alcalinidade em meios aquosos sob tratamento anaeróbio são HCO3-, CO32- e OH-, cujas concentrações são funções do pH. Geralmente, o valor da alcalinidade é expresso em mg CaCO3/L (usado para padronizar ácidos).

Segundo a APHA (1995), substâncias como sabões, óleos, sólidos suspensos ou precipitados podem causar interferências na medida do pH por depositarem-se no eletrodo e processos como filtração, diluição, concentração ou qualquer outra alteração na amostra são totalmente desaconselhados. Não são registrados valores de precisão devido à grande variação nas características das amostras, considerados apenas dados para amostras sintéticas:

• 1 mg CaCO3/L de desvio padrão em amostras de 10-500 mg CaCO3/L em amostras cuja alcalinidade é devida a carbonatos e bicarbonatos;
• 5 mg CaCO3/L de desvio padrão, e média 9 mg CaCO3/L abaixo do valor real em amostras de 120 mg CaCO3/L cuja alcalinidade é devida a bicarbonato;
• 8 e 5 mg CaCO3/L de desvio padrão em amostras de 80 e 65 mg CaCO3/L respectivamente em amostras cuja alcalinidade é devida a carbonato de sódio;
• 40 mg CaCO3/L de desvio padrão em amostras de 1000 mg CaCO3/L em amostras cuja alcalinidade é devida a carbonatos e bicarbonatos, em várias razões de concentrações.

3.1.2 Material

• Agitador magnético e barra magnética de 6x20 mm ou 7x25 mm
• Aquecedor
• Balança analítica (precisão +- 0,0001)
• Buretas digitais de 10,0 mL ou buretas de vidro de 10,00 e 25,0 mL
• Centrífuga
• Dessecador com sílica anidra
• Estufa a 120ºC
• Medidor de pH (precisão de +- 0,01 unidade de pH)
• Pipetador automático de 10,0 mL ou pipeta volumétrica de 10,0 mL
• Balão volumétrico de 100,0 mL
• Copo de béquer de 10,0 mL
• Ácido sulfúrico, H2SO4 concentrado 96-97% P.A.
• Hidróxido de sódio – NaOH P.A. em lentilhas
• Ftalato Ácido de Potássio (KHP) – C6H4(COOH)COOK (MM 202,22 g/mol) P.A.
• Tetraborato de sódio – Na2B4O7.10H2O (bórax)
• Etanol P.A.
• Fenolftaleína C6H4COO.C(C6H4OH)2 P.A.

3.1.3 Preparo e Padronização das soluções

3.1.3.1 Solução de NaOH 0,005 M

Solução de NaOH 0,5 M = 0,005 N (Normalidade = k.Molaridade)

Massa molecular = 40,0 g/mol

K = 1 (número de hidroxilas ou H ionizáveis)

Portanto,

C = 0,005 mol/L 40 g/mol = 0,200 g/L

Para preparar 1L de solução NaOH 0,005M, dissolver cerca de 0,2g de NaOH (P.A.) em água destilada e completar o volume para 1000 mL. Mais corretamente, prepara-se uma solução mais concentrada e dilui-se para a concentração desejada. A solução de NaOH é instável, a reação com CO2 atmosférico exige padronização semanal.

A padronização da solução de NaOH deve ser feita utilizando o padrão primário Ftalato ácido de potássio – KHP (P.A.) através da reação

C6H4(COOH)COOK + NaOH → C6H4COONa-COO + H2O

Massas moleculares         204,22 g                40,0g

O KHP deve ser previamente seco em estufa, a 120ºC, por 24h e resfriado em dessecador.  A padronização deve ser feita em triplicata. Massas de KHP próximas de 0,01022g devem ser determinadas em balança analítica, anotando-se o valor exato de cada uma e dissolvidas em cerca de 25 mL de água destilada em frascos de erlenmeyer. Adicionar 2 gotas de solução de fenolftaleína e trabalhar sobre um fundo branco. Então, com uma bureta, adicionar a solução de NaOH até uma leve coloração rosada persistente, anotar cada volume.

A molaridade da solução de NaOH é calculada pela equação:

[pic 1]

A solução do indicador fenolftaleína é preparada dissolvendo-se 80 mg de fenolftaleína P.A. em 60 mL de etanol P.A., diluindo-se com água destilada até 100 mL em balão volumétrico

Observação: Quando o indicador utilizado for solução de fenolftaleína tem-se uma solução transparente para região ácida e levemente rosada no ponto final.

3.1.3.2 Solução de H2SO4 0,05M

Solução de H2SO4 = 0,05

Massa molecular H2SO4 = 98 g/mol

K = 2 hidrogênios ionizáveis

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