ETA - Estação de tratamento de água

Do dia 19 a 21 de outubro aconteceu a CIENTEC (Semana de Ciência, Tecnologia e Cultura da UFRN), nesta ocasião tive a oportunidade de assistir à apresentação de um aluno de química que estava no estande do PET (Programa de Educação Tutorial). O trabalho apresentado falava sobre o Tratamento da Água Para Consumo. A seguir as etapas do tratamento demonstradas no trabalho.  

Captação da água: a água vem de reservatórios naturais existentes, como rios, mananciais e lençóis freáticos. Quando tirada destes reservatórios, a água vem turva, com exceção dos lençóis freáticos, que servem como um filtro natural e água vem parcialmente filtrada.

A segunda etapa é a de coagulação, que por sua vez se divide em dissolução e precipitação. Inicialmente temos a coagulação, onde a química vai ser fundamental. Duas substâncias se fazem necessárias, são elas o Sulfato de Alumínio (Al2(SO4)3 e o Óxido de Cálcio (CaO). O Sulfato de Alumínio é um sal, quando em água ele se dissocia, ou seja, há a formação de um cátion e de um ânion. Este cátion, o Al3+, quando em água consegue tirar o OH da água, em seguida acontecerá a formação de OH- e H+. Esse OH- juntamente com o Al3+ formará o Hidróxido de Alumínio, que por sua vez é pouco solúvel em água, logo ele fará com que todas as partículas que estejam dentro da água se aglutinem formando um conglomerado. Quando você tira o OH- da água, você forma o H+ e se você tem H+ ele pode reagir novamente com o SO42-, logo o Óxido de Cálcio é adicionado para evitar essa reação. O processo de coagulação acontece em agitação para que se tenha uma maior velocidade de reação.

Floculação: depois temos a fase de floculação, que seria a precipitação dos conglomerados. Quando as partículas começarem a cair, para-se o processo de floculação, começando a decantação.

Decantação: na decantação o processo vai acontecer estável, você não precisa de nada para agitar, porque o resultado esperado é justamente o conglomerado no assoalho. Após temos o processo de filtração.

Filtração: a água, agora sem os aglutinados, passa por um filtro de cascalho, carvão ativado e areia, a cada camada que a água passa deixa um pouco de resíduo o resultado é a água purificada. Depois vamos para o processo de cloração, para adição do Cloro e Flúor.

Cloração: essa etapa é importante para livrar a água de alguns microrganismos que possam ser prejudicais a saúde, o Cloro quando colocado em água ocorre a formação do Hipoclorito, que seria o ClO-, e ele é muito nocivo a bactérias e alguns protozoários também. O flúor é importante para os dentes, o ministério da saúde recomenda o uso em tratamentos de água, mas nem toda cidade o faz.

Distribuição: por fim o envio da água para reservatórios elevados para que ocorra a pressão da água e a mesma possa chegar as residências. Apesar de todas as etapas a água ainda não está própria para o consumo, cabe a cada cidadão ferver a água para matar as bactérias e protozoários restantes. O processo de cloração não é suficiente devido à resistência de algumas bactérias, e o aumento de substancias durante esse processo pode vir a ser prejudicial à saúde.

Processo de dissolução:

Al2 (SO4)3(s) → 2Al 3+ (aq) + 3SO42-(aq)

A diferença básica entre um sal e um composto molecular seriam as forças que atuam entre esses elementos, quando temos a formação de um sal, isso acontece por força iônica e quando temos a formação de um composto molecular, isso acontece pela força da ligação covalente, pode-se dizer que a ligação covalente é uma espécie de energia iônica, porque na realidade o compartilhamento de elétrons não existe, então o que se tem é a diferença das forças de ligação, é por isso que você tem alguns compostos como sais, por exemplo, o ponto de ebulição deles é muito alto, logo precisa-se de muita energia para a quebra desse composto. Já compostos moleculares não, como a água, você pode colocá-la para ferver facilmente. No caso da dissolução do Sulfato de Alumínio, isso acontece facilmente porque ele é um sal. Quando se tem um sal dissolvido em água, acontece um evento chamado energia de rede, que é justamente a energia que algumas moléculas de água vão exercer sobre o seu sal. Então se vai ter várias moléculas de água que irão se envolver no seu sal. Pode se dizer que cada molécula de água remove uma partícula. Logo se terá a solvatação desses íons. Não teremos o Al3+ isolado na água nem o SO42- isolado na água, teremos algumas moléculas de água envolvendo esses íons, logo se terá facilmente a dissociação. Não temos a condução de eletricidade em composto molecular, como a sacarose por exemplo, como também não se tem a dissociação, ou seja, a formação de cargas, por isso não a condução de eletricidade. No processo de tratamento da água, a formação de cargas é muito importante, porque algumas partículas presentes na água possuem algumas cargas, e a carga positiva tem a característica de atrair a negativa e a negativa de atrair a positiva, então vai-se ter a junção de pequenas partículas nesses íons que são formados. Mas por que não poderia ser outro sal? Porque quando o Sulfato de Alumínio se dissolve em água, ele tem a característica de formar um hidróxido de interesse, que seria o Hidróxido de Alumínio. O Hidróxido de Alumínio é pouco solúvel. Na tabela periódica temos os metais alcalinos e os metais alcalinos terrosos, os alcalinos são caracterizados com formação de hidróxidos muito fortes e a força do hidróxido está justamente na capacidade do hidróxido se dissociar em água, quanto mais dissociado ele for, mais forte ele vai ser, porque temos maior liberação de OH-. O alumínio não está inserido nem nos metais alcalinos, nem nos metais alcalinos terrosos, logo ele não tem essa característica de se dissolver tão facilmente em água, em consequência tem-se a formação de uma pasta gelatinosa, e essas partículas que estão na água começarão a se aglomerar pela questão da atração eletrostática. Então tivemos o Al3+ reagindo com a água, o OH- da água foi retirado, mas ainda restou o H+. Temos H+ e SO42-, formando uma solução ácida, o ácido sulfúrico, essa formação não é interessante, logo adiciona-se a cal, que é o Cálcio presente nos metais alcalinos terrosos, ele também tem característica de formar base, logo este meio permanecera básico que é o de interesse.