O que é alcalinidade?
Alcalinidade é diferente de pH. Enquanto o pH indica se uma solução é ácida ou básica, a alcalinidade indica quanto ácido a solução pode absorver sem alterar o pH, ou seja, a capacidade de tamponamento de uma solução (no caso, da água). Portanto, soluções com alcalinidade baixa possuem uma baixa capacidade de tamponamento e o pH é alterado rapidamente quando algo ácido é adicionado. Inversamente, amostras com alcalinidade alta possuem uma alta capacidade de tamponamento e são menos afetadas quando algo ácido é adicionado, sendo necessário adicionar muito mais ácido para obter a mesma alteração de pH que ocorreria em uma amostra com alcalinidade baixa.
O que causa alcalinidade?
Em fontes naturais de água, a alcalinidade varia de acordo com a localização geográfica. A geologia do local influencia diretamente a quantidade de alcalinidade, minerais das rochas mais próximas e o solo são os principais responsáveis por essa influência. Por exemplo, áreas com uma alta disponibilidade de rochas de calcário terão uma alcalinidade muito maior do que áreas com alta disponibilidade de granito. Ao medir alcalinidade, os resultados são exibidos como ppM de carbonato de cálcio (CaCO3). Íons de hidróxido (OH–), íons de bicarbonato (HCO3–) e íons de carbonato (CO32-) também contribuem para a alcalinidade da água.
Por que medir a alcalinidade?
A alcalinidade é importante em uma grande variedade de industrias. Desde aquários e aquicultura até galvanização e tratamento de água requerem a análise de alcalinidade. Em várias aplicações, não saber a alcalinidade da água pode ter implicações e resultados desastrosos no produto final. O monitoramento correto da alcalinidade pode economizar dinheiro, materiais e tempo dos operadores.
Aquários
A capacidade de tamponamento em um aquário é essencial tanto para os tanques de água doce quanto para os de água salgada. Muitos organismos encontrados em ambientes de agua salgada são suscetíveis a problemas causados por alcalinidade incorreta, como mudanças de pH, queimadura de alcalinidade, branqueamento de corais e perda de tecido. É recomendável que se faça a medição semanal da alcalinidade.
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Agricultura
A alcalinidade é muito importante para o crescimento da planta. No entanto, não estamos falando da alcalinidade das plantas, mas sim dos sistemas de irrigação e dos sistemas de solução nutritiva. Se alcalinidade estiver muito alta, os nutrientes que as plantas necessitam para crescer não estarão disponíveis na solução; tornando a solução ineficaz. Caso as leituras de alcalinidade estejam fora da faixa correta, será possível observar pontos de descoloração nas plantas.
Banhos de Galvanização
Manter um pH adequado é essencial para galvanizar metais nas peças e evitar armadilhas, como revestimentos irregulares, corrosão e queimaduras. Um pH apropriado também é vital para banhos de limpeza e decapagem; se o pH estiver descontrolado, as peças não serão limpas ou refinadas adequadamente. Uma maneira de manter o pH é ter capacidade de tamponamento, alcalinidade, nos banhos. À medida que mais peças contaminantes são introduzidas pelas peças a serem revestidas, elas podem causar grandes flutuações no pH se o banho não for tamponado.
Tratamento de Água
A alcalinidade é um parâmetro que é monitorado de perto em todo o processo de tratamento de água potável e de águas residuais. A alcalinidade ideal pode otimizar o tratamento e reduzir o tempo e os materiais gastos. A alcalinidade inadequada pode causar problemas como reações de tratamento mais lentas, materiais adicionais necessários, tratamento interrompido, imperfeições no produto final e implicações ambientais.
Quando e onde a alcalinidade deve ser monitorada?
Água Potável
Ao analisar um relatório de água, você não verá alcalinidade sob os padrões de água potável primária nem secundária. Pois ela não se enquadra nos testes necessários para contaminantes e/ou parâmetros. No entanto, a alcalinidade pode influenciar como a água precisa ser tratada durante todo o processo. Geralmente é medido na fonte original da água e na água de distribuição, embora também possa ser medido no estágio de coagulação e floculação.
Coagulação e Floculação
Quando a alcalinidade da água que passa pelo processo de tratamento de água potável for alta o suficiente, a água será protegida contra mudanças voláteis de pH. Isso é importante porque diferentes coagulantes (substâncias usadas para remover contaminantes da água potável) podem fazer com que o pH diminua na água. Se o pH ficar muito baixo, é necessário fazer ajustes antes dos estágios subsequentes. Isso levaria mais tempo, recursos e dinheiro para o tratamento da água. O ideal é que pelo menos 110 mg/L de CaCO3 sejam usados para tamponar a água durante o estágio de coagulação. Ao conhecer a quantidade de alcalinidade na água tratada, os operadores podem ajustar pro-ativamente a dosagem do coagulante, o pH da água e a alcalinidade.
Águas Residuais
Assim como na água potável, a alcalinidade é um indicador do quão suscetível a água é para mudanças no pH. Também pode indicar o pH e a dureza da água.
Coagulação e Flutuação
É necessário um certo nível de alcalinidade para garantir que um tratamento de precipitação não cause uma queda no pH. Se a alcalinidade for muito baixa, o coagulante alterará o pH e a turbidez não será removida. À medida que um coagulante é adicionado, às vezes os operadores também adicionam cal ou carbonato de sódio para ajustar o pH e manter a alcalinidade estável.
Tanque de Aeração
A alcalinidade, nesta fase do processo de tratamento, é monitorada e ajustada para nitrificação. Os processos de nitrificação consomem alcalinidade presente, enquanto a desnitrificação produz alcalinidade. Os operadores monitoram regularmente preferencialmente a alcalinidade em vez do pH para tratar preventivamente a água com bicarbonato de sódio ou carbonato de sódio, para que o tratamento biológico da água e dos resíduos seja eficaz.
Nitrificação é a conversão de amônia nos resíduos em nitratos. A nitrificação requer um pH de 6.5-8.5. Se a alcalinidade for inferior a 50 mg/L, os operadores sofrerão grandes variações de pH e retardariam o processo de nitrificação.
O processo de nitrificação consome aproximadamente 7.1 mg de alcalinidade por mg de amônia. Portanto, é muito importante medir a amônia e a alcalinidade para garantir que haja alcalinidade suficiente para que o tratamento seja concluído.
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Remoção de Nutrientes: Fósforo
O fósforo é outro contaminante que deve ser removido antes que as águas residuais se tornem efluentes e liberadas na paisagem natural.
Cal pode ser usada para remover o fósforo, no entanto, para que o fósforo seja removido com eficácia, a cal deve reagir primeiro com a alcalinidade na água. A alcalinidade do bicarbonato reage com a cal e forma carbonato de cálcio.
O pH aumentará devido à adição de cal e o cálcio estará presente em excesso. O excesso de cálcio reage com o fosfato nas águas residuais e forma um precipitado. O precipitado pode então ser removido. Para que essa reação seja eficaz, a quantidade de cal adicionada às águas residuais precisa ser de 1.4 a 1.6 vezes a quantidade total de alcalinidade presente.
Efluente
É importante que as águas de efluentes imitem a química da água das águas naturais em que elas serão lançadas. Combinar o efluente com a água natural ajuda a mitigar o risco de choque ácido e as grandes flutuações de pH. O efluente deve ter uma alcalinidade de pelo menos 50 mg/L.
Ligação de alcalinidade e acidez volátil no digestor de lodo
Acidez volátil refere-se aos ácidos graxos voláteis que estão nas águas residuais. A acidez volátil indica que há atividade biológica da digestão anaeróbica dos resíduos. A alcalinidade deve ser monitorada em conjunto com a acidez volátil para que a digestão dos resíduos seja concluída. Essa digestão (decomposição) dos resíduos é feita no digestor de resíduos. Para que os resíduos sólidos sejam decompostos, a razão entre acidez volátil e alcalinidade precisa estar abaixo de 0.25. Se essa proporção estiver fora da faixa, a digestão será inibida e lenta ou não será concluída. A acidez volátil típica em um digestor está entre 50-300 mg/L de ácido acético e a alcalinidade é geralmente de 2.500-3.500 mg/L como CaCO3.
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Como Medir Alcalinidade
A alcalinidade é sempre medida através de algum tipo de titulação. Os kits químicos, como o HI3811 para Alcalinidade Total, são fáceis de usar, mas altamente subjetivos devido à necessidade de comparar a mudança de cor a olho nu. O HI775 Checker® HC de Alcalinidade é o próximo passo para a verificação no local e uso doméstico.
É mais fácil de usar do que os kits de teste químico e fornece um colorímetro de bolso para uso direto na medição.
Para uma opção multiparâmetros ainda portátil, mas com maior precisão, o fotômetro HI97104 para pH, alcalinidade, cloro livre, cloro total e ácido cianúrico.
A precisão de nível laboratorial, combinada com a facilidade de calibração e modo tutorial, fazem deste medidor uma excelente opção para qualquer usuário.
Não é necessário tempo de aquecimento para a fonte de luz antes do teste, economizando tempo durante o teste.
A opção mais abrangente e personalizável
Titulador automático HI932, que pode ser usado para uma variedade de análises, incluindo alcalinidade livre e total. O tamanho reduzido economiza espaço, mas ainda pode cobrir toda a faixa de suas medidas de alcalinidade. As telas foram projetadas para uma interface fácil e simplificada. Esta unidade também é compatível com os amostradores automáticos HI921 ou HI922, permitindo executar lotes de amostras de uma só vez.
Fonte: Hanna Instruments
