Tratamento de Metais em Águas Subterrâneas

26 Maio 2020

Tratamento de Metais em Águas Subterrâneas

A água é  um recurso finito, no entanto, a sociedade ainda não se deu conta disso, pois a degradação ambiental provocada pela poluição dos recursos hídricos, a partir de diversas fontes poluidoras, contribui para um agravamento da escassez da água, representado pelas dificuldades de abastecimento das grandes cidades e áreas industriais, do fornecimento da água para irrigação, entre outros fins.

Relatórios da ONU apontam duas sugestões básicas para diminuir a escassez da água: aumentar a sua disponibilidade e utilizá-la de forma mais eficiente.  No que concerne ao aumento da disponibilidade da água, são sugeridos o aproveitamento de geleiras, a dessalinização da água do mar e a intensificação do uso dos estoques subterrâneos (lençóis e aquíferos).

A primeira alternativa sem dúvida é a mais custosa e inviável para a maior parte dos centros urbanos, a segunda é ainda relativamente onerosa porém vem se tornando a cada dia mais viável, e a terceira opção, quando disponível, com certeza é a mais adequada.

Estes são alguns fatores que favorecem a exploração das águas subterrâneas:

  • Alto grau de qualidade (bacteriológico), pois o próprio solo purifica a água, tornando os mananciais subterrâneos fontes ideais de suprimento de água doce
  • Os processos químicos, biológicos e físicos que ocorrem no solo removem a maior parte das impurezas da água
  • As águas subterrâneas, estando protegidas abaixo da terra, estão menos propensas à poluição.
  • A habilidade natural do solo acaba por devolver a qualidade da água, desde que não haja contaminação química ou infiltração de agrotóxicos e metais pesados.

Metais pesados são elementos químicos com número atômico superior a 22 e são conhecidos, principalmente, por apresentarem efeitos nocivos à saúde humana. O Chumbo, por exemplo, pode causar envenenamento crônico, atingindo o sistema nervoso central com sérias consequências. Para os peixes, as doses fatais desta matéria variam de 0,1 a 0,4 mg/L, valores que também se aplicam a outras substâncias como Níquel e Zinco.

Tabela Periódica

Problema

O tipo geológico do solo brasileiro, favorece uma grande presença de minerais como o ferro, manganês, fluoretos e outros; e a falta de saneamento básico, pode acarretar também na contaminação dos aqüíferos. Por isso, é comum as águas subterrâneas apresentarem problemas de contaminação microbiológica

Dependendo da quantidade presente de ferro e manganês, além de toxicidade, formam-se pequenos grãos que se precipitam nos reservatórios e tubulações em forma de lama, impedindo o uso das águas para a maioria das aplicações, além de servir de meio para o crescimento de muitas formas de bactérias.

Outro fator agravante é o descarte de resíduos industriais que contaminam rios com metais pesados. Alguns processos de produção de indústrias metalúrgicas, tintas, cloro e plástico, utilizam estes metais que, quando lançados irregularmente, contaminam a  água. Entre os principais elementos tóxicos estão o mercúrio, chumbo, cádmio, arsênico, bário, cobre e cromo.

Devido às suas altas toxicidades, os níveis de metais pesados e fluoretos  são controlados por Legislações como, por exemplo, a Portaria 2914 do Ministério da Saúde, que rege os parâmetros da Água Potável e o Decreto 8468 do Estado de São Paulo, que dispõe sobre o controle da Poluição do Meio Ambiente, principalmente, em ETAs e ETEs.

SOLUÇÃO

  1. ANALISAR

As  técnicas usuais de determinação de metais na água são:

  • Espectrofotometria de Visível (VIS)
  • Espectrofotometria de Absorção Atômica (Chama ou Forno de Grafite)

É uma das técnicas analíticas utilizadas na determinação de metais. Nesta técnica a amostra é introduzida no equipamento e os metais presentes sofrem ação de uma chama e os metais presentes são decompostos em átomos. Estes na forma gasosa e no estado fundamental absorvem energia radiante em comprimentos de onda específico. Esta energia é detectada e transformada em sinal analítico, proporcional  a concentração dos metais de interesse presentes na amostra. As vantagens desta técnica são a alta sensibilidade e a baixa interferência. 

técnicas analíticas utilizadas na determinação de metais
  • Plasma – ICP (OES ou MS)

A principal vantagem de se determinar metais por ICP-OES é a determinação simultânea dos metais presentes na amostra. É uma técnica que alia rapidez, precisão e sensibilidade.

Após a etapa de digestão da amostra, esta é introduzida na forma de aerossol em uma tocha com fluxo de argônio, resultando no que definimos como plasma. O plasma é um ambiente constituído por gás e elétrons livres. No interior desta tocha o plasma se encontra sob altas temperaturas vaporizando a amostra resultando não somente na dissociação em átomos, mas também causando excitação colisional e consequentemente a ionização dos átomos da amostra. O resultado da combinação de altas temperaturas, elétrons livres do gás e átomos da amostra é a excitação dos átomos que ao retornarem para o estado fundamental emitem energia (luz) em comprimentos de onda específico. A intensidade desta luz possibilita a quantificação dos metais de interesse na amostra.

Etapa de digestão da amostra de Plasma
Tratamento de Metais em Águas Subterrâneas
  1. TRATAR

Normalmente, as águas subterrâneas têm boa qualidade, atendendo aos padrões de potabilidade – identificação para a água de beber (potável). Para o consumo humano, é necessário apenas que elas passem antes por um processo de desinfecção. No entanto, é comum encontrar nelas ferro sob a forma de bicarbonato ferroso dissolvido em água, principalmente de captações ocorridas em terrenos antigos e aluviões – locais de baixada. Há diversos métodos para eliminação de ferro em água proveniente de poços artesianos e tubulares.

A descontaminação destas águas pode ser feita através de processos convencionais de tratamento, químico e físico, onde o ferro bivalente solúvel é oxidado à forma trivalente insolúvel e removido da água por decantação e/ou filtração .

Outro contaminante comum nas águas subterrâneas é o fluoreto que em concentrações elevadas, acarretam sérios problemas à saúde especialmente em ossos. O processo recomendado para remoção do excedente, é a aplicação de resinas de troca iônica específica ou alumina ativada. Estes processos removem eficientemente mas, requerem regenerações periódicas sempre que saturadas. 

Descontaminação de águas

O GRUPO EP possui estrutura e profissionais qualificados para atender a toda a cadeia acima descrita, ou seja, a seguinte sequência:

  • Coleta de amostras;
  • Análises dos parâmetros de interesse (metais pesados, microbiologia e orgânicos);
  • Realização de testes de tratabilidade para se obter parâmetros exatos de projeto;
  • Equipe de projetos para todas as disciplinas (hidráulica, mecânica, elétrica, civil e automação);
  • Caldeiraria própria para construção de equipamentos como filtros, reatores de coagulação / floculação, decantadores, pontes arrastadoras de lodo, sistemas de membranas (UF / OR), sistemas de troca iônica, entre outros;
  • Equipe de montagem dos sistemas em campo, comissionamento e start-up;
  • Estrutura completa para Operação Terceirizada dos sistemas, caso seja do interesse do cliente que os sistemas funcionem em sua melhor performance;
  • Fornecimento de insumos químicos e consumíveis para a perfeita operação dos sistemas.

Escrito por:

Rogerio Toledo de Almeida – Diretor geral

Otávio Riedel Almeida – Gerente de contratos

Karina Oliveira – Gerente técnica laboratório

Referências:

Boss, C.B; Fredeen, K. J – Concepts, Insteumentation and Techniques in Inductively upled Plasma Optical Emssion Spectrometry (no laboratório de metais)
Lacerda, T.M – apresentação: Espectroscopia de absorção atômica (USP)

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