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O assunto de hoje é análise de nitrogênio em águas e efluentes!
Antes de mais nada, precisamos diferenciar as espécies de nitrogênio de interesse. Existem as espécies orgânicas – representadas pela amônia, proteínas, ureia e outros compostos – e as espécies inorgânicas, nitrato e nitrito. O nitrogênio orgânico também é conhecido como NKT, ou Nitrogênio Kjeldahl Total. Cada forma pode estar associada a um tipo de poluição do corpo d’água, a uma etapa de depuração da água in-natura, ou fase do tratamento do efluente.
As análises off-line (ou seja, de laboratório) para determinar estes parâmetros – seja analitos individuais ou “agrupados” – são muito importantes, especialmente para o tratamento de efluentes, e já são bem conhecidas do pessoal envolvido com esta atividade. Mas quando é necessário fazer esta determinação on-line? Quais métodos existem disponíveis?
Tirando o método Kjeldahl para determinar nitrogênio orgânico total, todos as demais espécies nitrogenadas possuem equivalentes on-line que podem ser instalados diretamente no processo.
Basicamente 3 tecnologias podem ser usadas para monitorar as espécies de nitrogênio:
Os eletrodos de íons seletivos (ou ISE) são sensores eletroquímicos, que possuem uma membrana seletiva à espécie que se deseja quantificar. Eles podem ser instalados diretamente no processo – indicado somente quando a amostra é limpa e os níveis de pH e outros íons são relativamente constantes – ou ser do tipo extrativo, que permite o condicionamento da amostra e adição de reagentes. Amônia e nitrato são espécies que podem ser quantificadas desta maneira.
Temos também os sensores óticos. Para nitratos, a medição pode ser feita diretamente na linha ou tanque, através de células ou sondas de absorção de luz UV. Já nitritos normalmente se encontram em baixíssimas concentrações em águas e efluentes, e sua medição on-line é feita por colorimetria, ou seja, extraindo-se a amostra, adicionando-se reagentes específicos, e quantificando pela absorção de luz visível.
Finalmente, é possível quantificar-se o nitrogênio total da amostra, combinando-se a oxidação completa das espécies de nitrogênio e posterior quantificação. Os analisadores são todos extrativos. Esta oxidação pode ser feita termicamente por combustão, convertendo todas as espécies nitrogenadas em monóxido de nitrogênio, que posteriormente são quantificadas usando detectores eletroquímicos ou por quimiluminescência (CLD).
Outra possibilidade é a oxidação por via úmida, utilizando oxidantes químicos e luz UV, e quantificando o nitrato gerado por absorção de UV.
Comparando estes analisadores em termos de valores, dá para dizer que o investimento é crescente: sensores eletroquímicos têm um menor custo para instalação, ao passo que os analisadores de nitrogênio total têm o maior custo. Os sensores óticos têm um custo intermediário.
E para quem tem interesse em instalar este tipo de monitoramento on-line, vão aqui duas dicas.
- Primeiro: todas as tecnologias sofrem, em maior ou menor grau, influência de interferentes. pH, presença de particulados, cor ou íons específicos são alguns dos exemplos. Por isso, é fundamental caracterizar bem a água ou efluente, preenchendo a folha de dados do fabricante, antes de escolher qual a tecnologia mais apta.
- E segundo: ter o controle on-line do nitrogênio não é só comprar um analisador! Além de ser corretamente especificado, a amostragem tem de ser projetada e executada em acordo com o que o fabricante determina, e a maioria deles vai requerer uma manutenção preventiva frequente, envolvendo limpeza, calibração, substituição de reagentes, entre outras operações. Tudo isso com uma frequência que pode variar de mensal até diária, dependendo das características do efluente. Logo, esteja atento durante o projeto, e preparado para incorporar estas rotinas de manutenção!
Tendo em vista o investimento e custos de operação associados, recomendo usar o controle on-line de nitrogênio em três situações: (1) a carga orgânica do efluente primário varia muito, de modo que há necessidade de atuação constante da operação; (2) o impacto do descarte do efluente com nitrogênio fora das especificações é muito alto, ou ainda; (3) no caso de controle de corpos hídricos, há risco constante de despejos domésticos ou industriais à montante da captação de água.
Por hora é isso! Deixe seus comentários caso o assunto tenha sido útil, ou se tem algo a complementar! Se você tiver alguma situação envolvendo analisadores on-line a qual você queira compartilhar, ou tem interesse em saber sobre uma tecnologia específica, comente aqui que a gente traz as informações para você!