Influência do pH na desinfecção por cloro livre. Por que (e como) controlar?

Meio Ambiente, Química analítica, Tratamento de água

Encontrar soluções que alcancem as performances ambiental, social e financeira dos projetos é um dos principais desafios da engenharia moderna. Nos projetos de tratamento de água, por exemplo, a redução do desperdício de insumos, o fornecimento de água potável de qualidade à população e a minimização dos custos são apenas alguns desses indicadores. Entretanto, só se logra tal objetivo através do controle dos processos.

Numa planta de tratamento de água, tanto a seleção dos processos mais adequados quanto a escolha dos parâmetros a controlar são fundamentais e dependerão de muitas particularidades, desde a captação até a distribuição. Em tal contexto, o emprego de analisadores industriais é indispensável ao gestor que busca a performance global, uma vez que a instrumentação online informa tendências valiosas, e em tempo real, para praticamente todos os parâmetros-chaves da operação: turbidez, pH, cloro livre, flúor, condutividade, clorofila etc.

Este artigo ilustrará uma dessas possibilidades na etapa de desinfecção. Considera-se um processo que utiliza cloro livre com o objetivo de alcançar 2 log de desinfecção. Sabe-se que o Hipoclorito de Sódio (NaOCl), quando adicionado à água, se dissocia em íons sódio, Na+, e hipoclorito, OCl. O hipoclorito então participa de uma reação ácido-base reversível:

HOCl <-> H+ + OCl [pKa = 7,6]

A força do hipoclorito como um desinfetante depende de quais espécies estão presentes. Sabe-se que o HOCl é o desinfetante mais forte, de modo que a desinfecção com NaOCl é mais eficaz com valores de pH inferiores a 7,6. A Figura abaixo mostra a fração de cloro livre em função do pH.

Fonte: O Autor. Adaptado de Tchobanoglous et al. (2016).

Para fins de dimensionamento, é comum a aplicação do modelo Chick-Watson, ln(N/N0) = -L.C.t, em que L é o coeficiente de letalidade específica (L/mg.min), C é a concentração do desinfetante, N é a concentração de organismos (org/L) e N0 é a concentração inicial (tempo = 0) de organismos (org/L). Para uma dada bactéria de interesse no tratamento, os coeficientes específicos de desinfecção para o HOCl e OCl, respectivamente, são 0,25 L/mg.min e 0,018 L/mg.min. Com o objetivo de alcançar 2 log de desinfecção, com a aplicação de 1 mg/L de cloro livre no reator, observam-se os seguintes resultados, para diferentes faixas de pH.

Fonte: O Autor. Adaptado de Tchobanoglous et al. (2016).

Nota-se uma enorme diferença de eficiência, em função do pH. Para pH = 6, o tempo de contato (tc) para alcançar 2 log de inativação é de 19 minutos; na faixa de pH = 7, tc = 23 min; e, na faixa de pH = 8, tc = 55 min. Para um cenário de pH = 8 no qual a correção do pH não é possível, e para um tempo de contato de projeto de 20 min, a única forma de garantir a mesma eficiência de remoção (2 log) é triplicar a concentração de cloro livre no reator, como mostra a figura abaixo.

Fonte: O Autor. Adaptado de Tchobanoglous et al. (2016).

Fica evidente, no exemplo ilustrado, a importância da presença de um analisador de pH online para o controle do processo. A correção do pH ou uma maior dosagem de cloro será mais vantajoso, do ponto financeiro, dependendo de fatores que a operação conhece previamente. Contudo, em ambos os casos, a qualidade do processo será garantida, uma vez que um alarme poderá surgir no painel ou no sistema supervisório, toda vez que o pH no reator de desinfecção estiver acima de 7,0. Obviamente, este é apenas um exemplo, mas ainda há muitas oportunidades para a utilização de analisadores no processo. Quando se fala em excelência, a sua utilização é mais do que desejável. É necessária!

Analisador de pH da B&C Electronics.

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REFERÊNCIAS

* TCHOBANOGLOUS, G. et al. Princípios de tratamento de água. São Paulo: Editora Cengage, 2016.
* https://www.bc-electronics.it/

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