Determinação de cálcio, magnésio e dureza total da água

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Universidade Federal do Ceará
DEPARTAMENTO DE química orgânica e inorgânica
LABORATÓRIO DE QUÍMICA
CURSO DE ENGENHARIA METALÚRGICA

RELATÓRIO DE química geral para engenharia
experimento 8: DETERMINAÇÃO DE CÁLCIO, MAGNÉSIO E DUREZA TOTAL DA ÁGUA

Aluno: Emerson Edilson Barros de Souza
Matrícula: 0320906 Turma: A3
Disciplina: Química Geral Para Engenharia
Professor: Igor
Data daexperiência: 30/08/2011

Fortaleza, CE
2011
1 OBJETIVO 3
2 INTRODUÇÃO TEORICA 3
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6
5 CONCLUSÃO 8
6 BIBLIOGRÁFIA 8

OBJETIVOS

- Em uma amostra de água, determinar componentes químicos através de técnicas de preparação de solução e titulação.
- Fazer o abrandamentoem uma amostra de água usando resina catiônica.

INTRODUÇÃO TEORICA

ÁGUA DURA E ABRANDAMENTO

ÁGUA DURA.
O termo água dura foi originado em razão da dificuldade de lavagem de roupas, com águas contendo elevada concentração de certos íons minerais. Esses íons reagem com sabões formando precipitados e evitam a formação de espuma.
Os íons são provenientes de depósitos subterrâneos, como ocalcário (CaCO3) ou a dolomita (CaCO3. MgCO3) que agregam à composição da água uma quantidade excessiva de íons Ca2+ e Mg2+, na forma de bicarbonatos (HCO3-), nitratos (NO3-), cloretos (Cl-) e sulfatos (SO42-).
Dependendo da concentração deles, a água passa a ser classificada da seguinte maneira: água branda (com teores entre 0 e 40 mg/L), água moderada (com teores entre 40 e 100 mg/L), água dura(com teores entre 100 e 300 mg/L), água muito dura (com teores entre 300 e 500 mg/L) e água extremamente dura (com teores acima de 500 mg/L).
Essa água é imprópria para o abastecimento de equipamentos geradores de vapor. As caldeiras indústrias requerem o uso de água com baixa dureza, pois o cálcio e magnésio possuem características naturais de se agregarem nas paredes das tubulações. Em altastemperaturas cristalizam-se formando incrustações, causando sérios danos às caldeiras, tais como: diminuição da eficiência na geração do vapor e aumento da temperatura de película do metal, além da possibilidade de rompimento de tubos e explosões.

ABRANDAMENTO.
O tratamento da água dura para a retirada de Ca2+ e Mg2+ é conhecido por abrandamento e pode ser realizado de duas maneiras:Precipitação química e troca iônica.

Abrandamento por precipitação química.
Metodologia:
O processo se dá por adição de cal (CaO) e carbonato de sódio (Na2CO3).
A cal é utilizada para elevar o pH da água fornecendo a alcalinidade necessária, enquanto o carbonato de sódio pode fornecer a alcalinidade para a reação e também os íons carbonato necessários.

Vantagens:
_ Geralmente aplicado para águas comdureza elevada;
_ Possibilita remover da água contaminantes tais como metais pesados e outros
_ Tecnologia bem estabelecida.

Desvantagens:
_ Utilização de produtos químicos;
_ Produção de lodo;
_ Necessidade de ajustes finais, pois a água abrandada ainda possui dureza-cálcio em torno de 30 ppm de CaCO3.

Abrandamento por Troca catiônica:

Metodologia:
Consiste em fazer a águaatravessar uma resina catiônica que captura os íons Ca2+ e Mg2+, substituindo-os por íons que formarão compostos solúveis e não prejudiciais ao homem, tais como o Na+. As reações seguem abaixo.
R(-SO3Na)2 + Ca2+ _ R (-SO3)2Ca + 2Na+
R(-SO3Na)2 + Mg 2+ _ R (-SO3)2Mg + 2Na+
As resinas possuem limites para a troca iônica, ficando saturadas de Ca2+ e Mg2+. Esta saturação recebe o nome de ciclo. Após,completado o ciclo, deve ser feita a regeneração da resina, que acontece com a adição de solução de Cloreto de Sódio (NaCl). As reações seguem abaixo.

R(-SO3)2Ca + 2Na+ _ R(-SO3Na)2 + Ca 2+
R(-SO3)2Mg + 2Na+ _ R(-SO3Na)2 + Mg 2+

Vantagens:
_ Alta eficiência para remoção dos íons responsáveis pela dureza. Para remoção de Ca2+ a dureza resultante atinge valores menores que 1mg/L de CaCO3;
_...
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