apostila de DQO DBO

apostila de DQO DBO

(Parte 4 de 8)

2 - Deixar sedimentar por 45 minutos. Após passar o bastão de vidro, cuidadosamente, pelas paredes do cone, deixando-o em repouso por mais 15 minutos. Após os 15 minutos, fazer a leitura, que dá diretamente a quantidade de sólidos sedimentáveis em ml/l.

VI - Cálculos

1.a. - Sólidos Totais (ST)

onde: A = peso da cápsula mais resíduo seco à 103ºC, em g.

B = peso da cápsula vazia, em g.

Vol = volume da amostra, em litros.

1.b. - Sólidos Totais Fixos (STF)

onde: C = peso da cápsula mais sólidos, após ignição à 550 °C, em g.

B = peso da cápsula, seca e limpa, em g.

Vol = volume da amostra, em litros.

1.c. - Sólidos Totais Voláteis (STV)

2.a. - Sólidos Suspensos Totais (SST)

onde: D = peso do filtro mais sólidos, em g.

F = peso do filtro seco e limpo, em g.

Vol = volume da amostra em litros.

2.b. Sólidos Suspensos Fixos (SSF)

onde: E = peso do filtro mais sólidos após ignição à 550 °C, em g.

F = peso do filtro seco e limpo, em g.

Vol = Volume da amostra, em litros.

2.c. - Sólidos Suspensos Voláteis (SSV)

3.a. - Sólidos Dissolvidos Totais (SDT)

3.b. - Sólidos Dissolvidos Fixos (SDF)

3.c. - Sólidos Dissolvidos Voláteis (SDV)

Questões para serem respondidas no relatório

  1. Explique o que são sólidos totais, sólidos fixos, sólidos voláteis, sólidos sedimentáveis, classifique os sólidos de acordo com:

    1. Suas características físicas;

    2. Suas características químicas;

    3. Sua decantabilidade.

2) Quais são as conseqüências de um efluente industrial com alto teor de sólidos?

3) Quais são os interferentes da análise de resíduos sólidos?

4) Explique como se determina o teor de sólidos orgânicos e inorgânicos numa amostra de efluente coletada?

5A. EXPERIÊNCIA: DETERMINAÇÃO DA SÉRIE DO NITROGÊNIO

I – Introdução

O nitrogênio é constituinte natural de proteínas, clorofila e vários outros compostos biológicos, podendo também ser encontrado em despejos domésticos, despejos industriais, excrementos de animais e em fertilizantes. O nitrogênio altera-se entre várias formas e estados de oxidação, sendo as de maior interesse, em ordem decrescente do estado de oxidação, nitrato (NO3-), nitrito (NO2-), amônia (NH3 ou NH4+) e nitrogênio orgânico (dissolvido ou em suspensão).

O nitrogênio orgânico e a amônia podem ser determinados juntos e são referidos como “Nitrogênio de Kjeldahl”, o termo que reflete a técnica usada para suas determinações. Nitrogênio orgânico inclui matéria natural (proteínas, peptídios, ácidos nucléicos, uréia) e numerosos compostos orgânicos sintéticos. A amônia está naturalmente presente em águas superficiais e águas residuárias. Ela é produzida largamente pela amonificação de nitrogênio orgânico e pela hidrólise da uréia. Em algumas estações de tratamento de água, a amônia é acrescentada para reagir com o cloro formando cloro residual combinado, as cloraminas. Nitrato geralmente ocorre em pequenas quantidades em águas superficiais, mas podem alcançar altos níveis em algumas águas subterrâneas. Em excesso, ele contribui para a formação de uma doença conhecida como metahemoglobinemia (síndrome do bebe azul). Nitrito é um estado de oxidação intermediário do nitrogênio, obtido tanto da oxidação da amônia a nitrato como da redução do nitrato. Sua oxidação ou redução pode ocorrer tanto em estações de tratamento de esgoto, em sistemas de distribuição de água e em águas naturais. Ele é usado como inibidor corrosivo em processos industriais de água.

A fonte de nitrogênio orgânico é o material produzido após a hidrólise química: aminoácidos, açúcares aminados, aminas e peptídios, como também o material proveniente da endogenia dos microrganismos. O processo de amonificação consiste na transformação de nitrogênio orgânico em amônia, na forma de íon (NH4+) ou livre (NH3), por intermédio de bactérias heterotróficas. Tanto o processo de hidrólise como de amonificação tem início no sistema de coleta e interceptação fazendo com que a amônia já se encontre presente no esgoto afluente à estação de tratamento.

Em seguida, a amônia é transformada em nitritos e estes em nitratos, fenômeno denominado de nitrificação. Neste processo, os microrganismos envolvidos são autótrofos quimiossintetizantes, isto é, utilizam o gás carbônico como fonte de carbono e como fonte de energia química a amônia. Estes microrganismos autotróficos são encontrados com freqüência nos processos de tratamento biológico aeróbio.

A transformação da amônia em nitritos é realizada por bactérias do gênero Nitrosomonas, de acordo com a seguinte reação:

2NH4+ -N + 3 O2  2 NO2- -N + 4H+ + 2 H2O

Já a oxidação dos nitritos a nitratos dá-se principalmente pela atuação de bactérias do gênero Nitrobacter, segundo a seguinte reação:

2NO2- -N + O2  2 NO3- - N

Em condições anóxicas (ausência de oxigênio, mas presença de nitrato), os nitratos são utilizados por microrganismos heterotróficos como o aceptor de elétron, em substituição ao oxigênio. Este processo é chamado de desnitrificação, onde o nitrato é reduzido a nitrogênio gasoso, segundo a seguinte reação:

2NO3- -N + 2H+  N2 + 2,5O2 + H2O

Na nitrificação ocorre o consumo de oxigênio livre, demanda nitrogenada, e a liberação de H+, consumo de alcalinidade do meio com possível redução de pH. Já no processo de desnitrificação ocorre economia de oxigênio e consumo de H+, ou seja, aumento da capacidade tampão do meio.

Do ponto de vista de análises, pode-se definir as formas de nitrogênio como:

Nitrogênio Total: nitrogênio orgânico + amônia + nitrito + nitrato;

Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK): nitrogênio orgânico + amônia;

Nitrogênio orgânico: proteínas, aminoácidos e uréia;

Nitrogênio amoniacal: NH3 + NH4+;

Nitrito NO2-;

Nitrato NO3-.

Observação: Em laboratório, determina-se o Nitrogênio Total Kjeldahl, o Nitrogênio Amoniacal, o Nitrito e o Nitrato.

Segundo a Resolução CONAMA nº 357 de 2005, os padrões de qualidade para os corpos d’água das diversas classes encontram-se definidos em concentrações máximas permitidas para cada espécie nitrogenada.

OBJETIVO DAS ANÁLISES:

O objetivo em se determinar amônia, nitrogênio orgânico, nitrato e nitrito é que o nitrogênio é um componente de grande importância em termos de geração e controle de poluição das águas, devido aos seguintes aspectos:

  • o nitrogênio é um elemento indispensável para o crescimento de algas podendo levar ao fenômeno de eutrofização de lagos e represas;

  • a conversão de amônia a nitrito e este a nitrato implica no consumo de oxigênio livre do curso d’água (o que pode afetar a vida aquática);

 amônia livre é tóxica aos peixes;

  • associa-se o nitrato à doença conhecida como metahemoglobinemia ( síndrome do bebe azul);

  • O nitrogênio é uma fonte para o crescimento dos microrganismos responsáveis pelo “Tratamento de Esgotos”;

  • Em um corpo d’água, a determinação da forma predominante do nitrogênio pode fornecer informações sobre o estágio de poluição, Tabela 01.

TABELA 01 – Distribuição relativa das formas de nitrogênio segundo distintas condições (FONTE: Von Sperling, 1996).

Condição

Forma predominante de nitrogênio

Esgoto Bruto

Nitrogênio orgânico, amônia

Poluição recente em curso d’água

Nitrogênio orgânico, amônia

Poluição média em curso d’água

Orgânico, amônia, nitrito e nitrato

Poluição remota em curso d’água

Nitrato

Efluente de tratamento sem nitrificação

Amônia

Efluente de tratamento com nitrificação

Nitrato

Efluente nitrificado e desnitrificado

Concentração mais reduzida de todas as formas de nitrogênio

5A. EXPERIÊNCIA:DETERMINAÇÃO DE NITRITO EM ÁGUAS

MÉTODO DA SULFANILAMIDA E

N- (1-NAFTIL) ETILENODIAMINA (Parte 1) – Método No. 965 – DR2000

I . Introdução

Das formas bioquimicamente interconversíveis do ciclo do nitrogênio, as que tem maior interesse no estudo da água e de águas residuárias são o nitrato, o nitrito, a amônia e o nitrogênio orgânico.

Nitrito é uma forma intermediária do nitrogênio, que pode resultar tanto da oxidação da amônia pelos Nitrosomonas em condições aeróbias, como da redução de nitratos em condições anaeróbias. Dificilmente a concentração de nitritos em águas naturais ou em águas residuárias passa de 1 mg/L, e em geral as águas naturais tem menos de 0,1 mg/L. Sendo o nitrito um redutor muito empregado no abastecimento industrial, como inibidor, pode vir a contaminar cursos d’água.

II - Técnica de coleta e preservação

Tipo de frasco

- vidro, polietileno, polipropileno

Volume necessário para análise

- 200 mL

Preservação da amostra

- refrigerar a 40C

Prazo para análise

- 24 horas

III - Materiais, equipamentos e reagentes

- Proveta de 50 mL com tampa de p.p;

- Becker 300 mL;

- Balões volumétricos;

- Pipetas volumétricas ;

- Funil de vidro;

- Bagueta;

- Espectrofotômetro, para uso a 540 nm.

- Membrana filtrante, 0,45 m.

- Papel de filtro, Whatman 41.

Reagentes

Suspensão de Hidróxido de Alumínio: dissolver 125g de sulfato de alumínio e potássio, AIK (SO4)2. 12 H2O p.a., ou sulfato de alumínio e amônio, Al(NH4) (SO4)2 . 12 H2O, p.a., em um litro de água destilada isenta de nitritos . Aquecer a 60 0C e adicionar 55 mL NH4OH conc., lentamente e com agitação. Deixar a mistura em repouso por 1 hora, tranferí -la para um becker de 2 litros, e lavar o precipitado várias vezes por adição de água destilada isenta de nitritos, misturar e deixar decantar. Remover o máximo de sobrenadante possível, restando a solução concentrada.

Reagente Sulfanilamida: dissolver 5g de 4-NH2C6H4SO2NH2, p.a., em uma mistura de 50 mL de HCl conc. e 300 mL de água destilada. Diluir a 500 mL com água destilada. Estável por alguns meses.

Solução de Dicloreto de N-(1-naftil) Etilenodiamina: dissolver 500 mg de C10H7HN CH2CH2NH2 . 2 HCl, p.a., em água destilada. Guardar em frasco ambar, descartar se aparecer coloração marrom intensa. Solução estável por 1 mês.

Solução de Permanganato de Potássio 0,05N,padronizada: dissolver 1,6 g de KMnO4, p.a., em 1000 mL de água destilada. Aquecer até a fervura e manter à temperatura pouco inferior à da ebulição por 1 hora. Filtrar por lã de vidro. Transferir o filtrado para o frasco ambar de tampa esmerilhada, lavado com solução sulfocrômica. Refiltrar e padronizar novamente se aparecer depósito de MnO2.

Padronização:

Pesar 3 porções de 100 a 200 mg de oxalato de sódio anidro, Na2C2O4, p.a., e colocar em beckers de 400 mL;

Adicionar a cada becker 100 ml de água destilada, e mexer para dissolver o oxalato;

Adicionar a cada becker 10 mL de solução H2SO4 1+1 e aquecer imediatamente a 90 - 950C;

Titular cada becker com a solução de permanganato, com agitação , até que se forme a cor rosa clara do ponto final, que persista por pelo menos 1 minuto. Ter o cuidado de não deixar a temperatura baixar a menos de 85 0C.

Efetuar prova em branco com água destilada.

Para cada solução de oxalato.

onde:

A = mL da solução de KMnO4 gastos na titulação

B = mL da solução de KMnO4 gastos na titulação da prova em branco

A normalidade da solução será a média aritmética dos valores obtidos.

Solução Oxalato de Sódio 0,05N, padrão primário; dissolver 3,350 g de Na2C2O4, p.a., padrão primário, em água destilada. Completar para 1000 mL em balão volumétrico.

Solução estoque de Nitrito, padronizada: dissolver 1,232 g de NaNO2, p.a.,(que permaneceu em dessecador por 24 horas) em água destilada. Diluir a 1000 mL em balão volumétrico. manter o frasco bem fechado.

Padronização:

Pipetar 50 mL de solução de Permanganato de Potássio 0,05 N, 5 mL de Ácido Sulfúrico conc. e 50 mL de solução-estoque de nitrito em um erlenmeyer de 250 mL, tendo o cuidado de imergir a pipeta contendo nitrito no líquido.

Misturar e aquecer a 70 - 80C em chapa elétrica.

Adicionar solução de oxalato de sódio 0,05 N padrão em porções de 10 ml, até desaparecer a cor do permanganato de potássio.

Titular o excesso de oxalato de sódio com solução de permanganato de potássio até o ponto final rosa claro.

Efetuar prova em branco com água destilada.

onde:

B = volume total da solução de permanganato de potássio 0,05N padrão empregada;

C = volume da solução de permanganato de potássio empregada;

D = volume total da solução de oxalato empregado;

E = normalidade da solução de oxalato empregada;

V = volume de solução-estoque de nitrito.

Solução intermediária de Nitrito: diluir um volume

de solução-estoque padronizada a 250 mL em balão volumétrico, com água destilada isenta de nitritos. 1,00 mL = 50 g NO2 em N. Preparar diariamente e guardar em geladeira.

Solução Padrão de Nitrito: diluir 10,00 mL da solução intermediária de nitrito a 1000 mL em balão volumétrico, com água destilada. Preparar 2 litros 1,00 mL = 0,500 g NO2 em N. Preparar diariamente.

IV - Interferentes

- Material em suspensão interfere, e é removido por filtração através de membrana de 0,45 m.

- A cor interfere, e é removida por tratamento com hidróxido de alumínio.

- A alcalinidade interfere quando superior a 600 mg/L (600ppm). A interferência é eliminada através do ajuste de pH.

- Oxidantes e redutores, em geral interferem.

V - Método de Ensaio

- Se a amostra apresentar material em suspensão, filtrar 200 mL através de filtro de 0,45 m, e utilizar 50 mL do filtrado ou um volume diluído a 50 mL;

- Se a amostra apresentar cor e turbidez clarificar pela adição de 2 mL de hidróxido de alumínio a 100 mL de amostra, e filtrar por papel filtro. Desprezar a primeira porção do filtrado;

- Numa proveta com tampa colocar 50 ml de amostra (ou amostra filtrada, ou clarificada), ou volume menor diluído a 50 mL;

- Adicionar 1 mL de reagente de sulfanilamida;

- Esperar 2 a 8 minutos, adotar 5 min.;

- Adicionar 1 mL de dicloreto de N - (1-naftil) etilenodiamina;

- Entre 10 minutos e 2 horas após a adição, fazer a leitura no espectrofotômetro a 540 nm. Adotar 10 min.

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