JAT TEST

Luiz Cláudio de Souza Almeida, Matheus Merkle, Matheus S. Arêas, Ronaldo Luiz Costa Jr.

Turma A - Grupo 1

EMB5006 – Química Tecnológica 2011/1

CEM/UFSC - Centro de Engenharia da Mobilidade

Universidade Federal de Santa Catarina – Joinville – SC

RESUMO

O Jar Test caracteriza-se pelo tempo de agitação e pelo gradiente de

velocidade adotado para se flocular a água em estudo. Iniciando o processo,

com a mistura da água rica em impurezas e floculante (sulfato de alumínio),

basta agitar vigorosamente para que ocorra a mistura completa das

substâncias. Além da influência das reações ocorridas, fatores determinantes

como a eletronegatividade também influenciarão nos resultados a serem

obtidos. Por fim, após a precipitação, observa-se qual das quantidades de

coagulante torna-se mais viável para os fins da empresa. E, além disso, é

verificado se a floculação obtida fornece uma água que, após a sedimentação,

apresentará uma grande redução de turbidez.

Palavras - chave: Tratamento, Água suja, floculante,agitação, decantação.

INTRODUÇÃO

Basicamente, o procedimento Jar Test consiste em um teste laboratorial

que simula os processos de coagulação e floculação que fazem parte das

estações de tratamento de águas de consumo humano, recorrendo á doses de

compostos químicos, velocidades de mistura e tempos de sedimentação.

(Ministério da Saúde Direção-Geral da Saúde Glossário – Água e Saúde, 2009)

Ao analisar o procedimento, infere-se que seu objetivo é, sobretudo,

estimar a dose mínima ou ideal de coagulante de modo a obter a qualidade

pretendida no tratamento de água.

Alguns termos a serem destacados referem-se ao conceito de

coagulação, e coagulantes. A coagulação define por ser o processo de

desestabilização das partículas em suspensão e dos colóides que permite a

sua aglomeração geralmente pela adição de coagulantes tais como cal,

alumínio ou sais de ferro, com o objetivo de clarificar a água. Os coagulantes,

por sua vez, são os produtos químicos adicionados á solução, que tornam o

processo de coagulação possível. (Adaptado de Ministério da Saúde Direção-

Geral da Saúde Glossário – Água e Saúde, 2009).

Já a Floculação pode ser definida como o processo pelo qual as

partículas sólidas são aglomeradas, por meio de agitação lenta, resultando em

corpos de flocos de sedimentação suficientemente grandes. (Adaptado de

Química Tecnológica, Cengage Learning, 2003).

No processo em caso, o procedimento consiste basicamente em

colocar no interior de recipientes de vidro amostras de água, em que se

adicionam a cada recipiente quantidades diferentes de coagulante, e em

função da velocidade de mistura pode-se, observar posteriormente as

condições de sedimentação e de turvação da amostra. A dose do coagulante

que permite uma melhor clarificação do efluente, menor turvação e melhor tipo

de floco é aquela que se adequa corretamente para o sistema de tratamento a

qual terá que ser ajustada, em função das condições da água a cada momento.

Materiais

5 copos plásticos transparentes de 400 ml;

1 proveta de 100 ml;

1 pipeta de Pasteur;

solução de sulfato de alumínio 1%;

cronômetro;

colheres de plástico.

Métodos

Primeiramente devem-se preparar cinco copos de plástico, e colher 2L

de água suja para posterior divisão entre os copos. É necessário anotar a

quantidade de sulfato de alumínio que será adicionada em cada copo para o

experimento. Após isso, despejar a água nos cinco copos separadamente e,

utilizando a pipeta de Pasteur, colocar a quantidade de floculante (sulfato de

alumínio) necessária, de acordo com as anotações feitas, utilizando 0,5ml de

diferença, em cada recipiente. Agitar bruscamente cada mistura durante 30

segundos, a fim de uniformizar a quantidade de coagulante no recipiente.

Posteriormente, agitar vagarosamente por dois minutos para que possa ocorrer

a reação. Esperar por 15 minutos, tempo necessário para a plena decantação

dos resíduos e substâncias. Observar qual dos resultados atingiu mais

fielmente o objetivo de decantar as partículas, sendo este o mais viável.

Tabela 1 – Quantidades de Floculante utilizadas

Recipientes Quantidade de floculantesCopo 1 1,0mlCopo 2 1,5mlCopo 3 2,0mlCopo 4 2,5mlCopo 5 3,0ml

Resultados

Foi observado que a quantidade de sulfato de alumínio que era

adicionada aos recipientes influenciava diretamente na quantidade de materiais

que depositavam no fundo do copo ao fim da experiência. Durante o tempo de

decantação, portanto, é necessário o máximo de cuidado para que não

ocorram agitações com o copo, visto que as partículas em suspensão iriam

demorar a completar a precipitação. E no fim escolhemos o recipiente 3 como o

mais viável para o tratamento da água, uma vez que obteve resultados muito

próximos ao do recipiente 4 sendo que no primeiro utilizou-se 0,5ml a menos

de sulfato de alumínio.

Discussão

Analisando os resultados a partir do Jar Test destacam-se fatos

relevantes, sobretudo ao analisar a quantidade de floculante suficiente para

que ocorra total decantação das partículas de impurezas suspensas na água.

Para efetivar a coagulação, que consiste em introduzir na água um produto

capaz de neutralizar a carga das impurezas, fez-se necessária a agitação

mecânica vigorosa, com a finalidade de misturar completamente o coagulante

com o líquido, evitando também a formação de precipitados.

Isso acontece, entretanto, devido à polaridade de cada substância

utilizada no teste. Os coagulantes são eletropositivos, enquanto as partículas

de sujeira, que estão em suspensão na solução, são eletronegativas. Visto que

estão em maior quantidade e tem mesma carga, as impurezas se repelem

impedindo a formação de colóides mais pesados e volumosos. É em razão

disto que se utilizam os floculantes, pois com sua eletropositividade, estes

atraem as partículas sujas a fim de deixá-las mais densas e forçá-las a

precipitar.

Então por que uma maior quantidade de coagulante não resulta em

maior eficiência? Isso se deve á polaridade novamente. Uma vez que os

coagulantes, em caso o sulfato de alumínio, são eletropositivos, sendo

utilizados em maior quantidade irão desencadear os mesmos efeitos que não

permitem com que a sujeira decante por si só. Visto que têm a mesma carga,

se repelem não permitindo a formação de partes mais densas, e ficam em

suspensão na mistura impedindo a finalização da turbidez da água.

Com esses dados, decidimos escolher o copo três como o ideal, visto

que este apresentou praticamente o mesmo resultado do copo quatro, porém

tendo sido utilizado menos sulfato de alumínio no primeiro. Em pequenas

escalas, no nível de experiência, essa diferença de floculante não acusa

problemas, mas em empresas de tratamento de água, onde o Jar Test participa

das etapas do processo, a baixa na quantidade de sulfato de alumínio utilizada

acarretará em redução de custos.

Figura 1: Esquema de formação de partes densas de sujeira

Questionário

1) Descreva resumidamente as etapas realizadas em uma Estação de

Tratamento de Água.

Primeiramente é feita a captação da água, posteriormente a água tem

sua velocidade reduzida para 0,3 m/s, aproximadamente, para que partículas

maiores afundem, em seguida são adicionados coagulantes, como sulfato de

alumínio, cloreto férrico e sulfato férrico, para alterar as cargas das partículas

que ainda ficaram suspensas na água, e fazer com que elas se atraiam

formando aglomerações, que dependendo das partículas, afundam ou bóiam e

são mais facilmente retiradas. Em seguida a água passa por filtros de areia

para reter pequenas partículas que ainda possam estar presentes. Em seguida,

por ainda poder conter grande numero de microorganismos a água precisa ser

desinfectada, o que é feito através de processos físicos, como fervura ou

através de raios ultravioleta, ou processos químicos como ozonização ou

cloração. A água para uso em indústrias pode também ter de ser

desmineralizada, onde são retirados os íons presentes na água, ou abrandada,

onde sais de cálcio e magnésio são retirados.

2) Qual a função do Jar Test?

O Jar Test é utilizado para fazer a medição da quantidade de

coagulante que é necessário ser adicionado à água para que a coagulação e o

processo de limpeza sejam mais eficientes.

3) Qual a função do coagulante? Escreva as reações químicas que

ocorrem com os coagulantes sulfato de alumínio, cloreto férrico e sulfato férrico

O coagulante é usado para alterar as cargas das partículas em

suspensão presentes na água a ser tratada, neutralizando suas cargas

negativas e fazendo com que sejam atraídas umas pelas outras, formando

flóculos que afundam.

As reações que ocorrem são as seguintes:

Al2(SO¿¿4 )3 ¿ + 6 H 2 O ↔ 2 Al (OH )3 ( precipita) + 3 H 2 SO4

FeCl3 + 3 H 2O ↔ Fe (OH )3 ( precipita ) + 3 HCl

NaAlO2 + 2 H 2O ↔ Al (OH )3 ( precipita ) + Na (OH )

4) Por que, em muitos ensaios, é necessário fazer a correção do pH

das amostras de água?

Os coagulantes podem ser ácidos ou básicos, dependendo de sua

composição, se a água não estiver com o pH correto ela pode anular o efeito

dos coagulantes.

5) Como você prepararia a solução de sulfato de alumínio 1%? Qual a

molaridade desta solução?

Supondo que a solução contenha um litro em sua totalidade. Um por cento de Sulfato de Alumínio deduz- se que seja uma grama. Tendo este, por sua vez uma massa molar de 342,15g/mol:

mols= 1 g342.15 g /mol

=0,003 mol

Sendo esta solução de um litro, tendo um número de mol de sulfato de alumínio de 0, 003 mol. Sua molaridade é calculada por:

M=0,003 mol1 Litro

=0,003 mol/ L

CONCLUSÃO

O propósito de clarificação da água é remover as partículas em suspensão, e materiais coloidais de abastecimento de água para posterior tratamento. Neste contexto, é destacado no relatório o procedimento Jar Test. Foi verificado que o Jar Test é certamente indispensável para simular os processos de coagulação e floculação, etapas reais do sistema de tratamento de águas para consumo humano.

Ao realizar os experimentos, torna-se clara a eficiência dos processos

em questão, e sua explicação mediante a realização transmitem uma visão

prática, facilitando a compreensão do assunto abordado. Foi possível, em

decorrência disso, estimar a dose mínima ou ideal de coagulante para o

experimento em caso, obtendo assim a qualidade pretendida.

Sendo analisados de maneira prática, os fenômenos puderam assim, nos beneficiar de uma visão mais abrangente acerca da questão do tratamento de água, e fornecer conhecimentos agregados, no que diz respeito á explicações teóricas previamente conhecidas.

REFERÊNCIAS

Rossin A. C. Jar Test. Disponível em:

<http://www.tratamentodeagua.com.br/r10/Biblioteca_Detalhe.aspx?codigo=388> Acesso em: 26/06/2011.

AGITADOR JAR TEST. Disponível em:

<http://www.hipperquimica.com.br/index2.php?menu=4&sc=28> Acesso em: 27/06/2011.

Jar test. Disponível em:< http://www.youtube.com/watch?v=1mlIckf3R8w> Acesso em: 27/06/2011.

Da Agua Turva a Agua Clara. Disponivel em: < http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc18/A11.PDF> Acesso em: 27/06/2011.

Química Tecnológica. !ª Ed. São Paulo: Cengage Learning LV, 2003. 384 p. Acesso

em: 27/06/2011