O ácido sulfúrico é um dos produtos químicos mais frequentemente utilizados no tratamento de águas industriais e de águas residuais. É um ácido biprotónico forte com a fórmula molecular H₂SO₄ e é utilizado em inúmeras aplicações devido às suas propriedades versáteis. As suas principais funções incluem a regulação do pH, a neutralização de águas residuais alcalinas, o amaciamento e o apoio em processos de precipitação química.
Índice
Propriedades químicas do ácido sulfúrico
Estrutura molecular e força ácida
O ácido sulfúrico é um composto fortemente polar que se dissocia completamente em água. Liberta protões (H⁺) em duas etapas.
A primeira etapa de dissociação é completa, enquanto a segunda é um ácido mais fraco (pKa ≈ 1,99). Este facto faz do ácido sulfúrico um dos ácidos minerais mais fortes que existem.
Propriedades físicas
- Concentração: O ácido sulfúrico disponível no mercado tem uma concentração de 96-98 %; o ácido sulfúrico diluído com 10-50 % é frequentemente utilizado em estações de tratamento de águas.
- Densidade: 1,84 g/cm³ (a 98 % de concentração).
- Corrosividade: O ácido sulfúrico é altamente corrosivo, pelo que requer materiais especiais para armazenamento e dosagem (por exemplo, plástico ou metais resistentes a ácidos, como o aço inoxidável 316).
- Geração de calor: A diluição do ácido sulfúrico liberta um calor considerável, que deve ser tido em conta durante o manuseamento.
Domínios de aplicação na tecnologia da água e das águas residuais
1. regulação do pH
O ácido sulfúrico é frequentemente utilizado para baixar o pH em instalações de tratamento de água e de águas residuais, especialmente em instalações de neutralização. Um valor de pH controlado é crucial para muitos processos físico-químicos:
- Neutralização: As águas residuais alcalinas (por exemplo, com um elevado teor de hidróxidos) são neutralizadas através da adição de ácido sulfúrico.
- Plantas de precipitação (plantas CP): Muitos precipitantes, como os sais de ferro ou de alumínio, só são eficazes numa determinada gama de pH. O ácido sulfúrico é utilizado para definir o valor ótimo de pH para a precipitação.
2. descalcificação e tratamento da água
O ácido sulfúrico é utilizado em circuitos de água de arrefecimento e sistemas de caldeiras de vapor para reduzir a dureza dos carbonatos e evitar depósitos de calcário.O sulfato de cálcio formado tem uma solubilidade mais elevada do que o carbonato de cálcio e é menos propenso a incrustações.
3. regeneração dos permutadores de iões
Na descalcificação e desmineralização da água, o ácido sulfúrico é utilizado para a regeneração de permutadores de iões catiónicos utilizados. Estes permutadores de iões removem catiões como o cálcio (Ca²⁺) e o magnésio (Mg²⁺) da água. O ácido sulfúrico é utilizado para recarregar os grupos de troca das resinas com iões de hidrogénio (H⁺).
Foto: Estação de dosagem de ácido sulfúrico e soda cáustica no nosso sistema de neutralização ALMA Neutra
Aspectos técnicos da utilização do ácido sulfúrico
1. Dosagem
O ácido sulfúrico é doseado utilizando bombas doseadoras resistentes a ácidos (por exemplo, bombas de diafragma ou peristálticas). É importante controlar a quantidade de dosagem com precisão, uma vez que a sobredosagem pode levar a uma queda excessiva do pH. Os dispositivos de medição de pH em linha e os circuitos de controlo são utilizados para controlar com precisão o valor do pH.
2. materiais e proteção contra a corrosão
O ácido sulfúrico é altamente corrosivo e requer materiais especiais para armazenamento e transporte:
- Depósitos de armazenamento: frequentemente fabricados em PEAD (polietileno de alta densidade) ou em aço inoxidável resistente a ácidos.
- Tubos e válvulas: Fabricados em PTFE, PVDF ou aço inoxidável resistente a ácidos.
- Vedantes: São preferíveis os fluoroplásticos como o FKM (Viton) ou o PTFE.
3. diluição e segurança
Quando se dilui ácido sulfúrico, o ácido deve ser adicionado lentamente à água, e nunca o contrário, para evitar o risco de desenvolvimento súbito de calor.
4. tecnologia de medição e controlo
As medições de pH em linha são integradas em circuitos de controlo para a utilização segura de ácido sulfúrico. Estes sistemas monitorizam continuamente o valor do pH e regulam automaticamente a dosagem para garantir condições de processo estáveis.
Aspectos de segurança no manuseamento do ácido sulfúrico
O ácido sulfúrico é um produto químico perigoso cujo manuseamento exige medidas de segurança rigorosas:
- Equipamento de proteção individual (EPI): Óculos de segurança, luvas resistentes a ácidos e vestuário de proteção resistente a ácidos são obrigatórios.
- Ventilação: O manuseamento de ácido sulfúrico concentrado produz vapores que são altamente irritantes e devem ser manuseados em áreas bem ventiladas.
- Medidas de emergência: Devem estar disponíveis agentes neutralizantes (por exemplo, água de cal ou bicarbonato de sódio) e instalações para lavagem dos olhos.
Alternativas ao ácido sulfúrico
Consoante a aplicação, podem também ser utilizados outros ácidos:
- Ácido clorídrico (HCl): Frequentemente utilizado para correcções de pH, mas menos adequado para aplicações com limitações elevadas de cloreto.
- Ácido fosfórico (H₃PO₄): Utilizado em processos específicos, por exemplo, no tratamento de águas alimentares, onde os fosfatos são desejáveis.
No entanto, o ácido sulfúrico continua a ser a escolha preferida na tecnologia da água industrial e das águas residuais devido à sua disponibilidade, rentabilidade e versatilidade.
Conclusão
O ácido sulfúrico é um produto químico indispensável no tratamento de águas industriais e de águas residuais. A sua versatilidade, combinada com um forte efeito ácido, torna-o ideal para a correção do pH, sistemas de neutralização, amaciamento e muitas outras aplicações. É essencial um bom conhecimento das propriedades químicas e técnicas, bem como das medidas de segurança, para utilizar os benefícios do ácido sulfúrico de forma segura e eficiente. Em combinação com a moderna tecnologia de dosagem e controlo, contribui significativamente para a otimização dos processos de tratamento de águas industriais.
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