A oxidação é um processo químico fundamental que desempenha um papel decisivo no tratamento de águas industriais e de águas residuais. É utilizada para remover poluentes, converter substâncias tóxicas em compostos mais inofensivos e desinfetar a água. Uma variedade de poluentes, como substâncias orgânicas, metais e microorganismos, pode ser tratada através da utilização direcionada de diferentes processos de oxidação.

Este artigo examina a oxidação em todas as suas facetas. Desde os princípios químicos e as tecnologias utilizadas até às aplicações específicas na prática - esta explicação oferece uma transferência abrangente de conhecimentos para engenheiros e profissionais.

Noções básicas de oxidação

Definição e princípio

A oxidação é uma reação química em que os electrões são transferidos de uma substância (dador de electrões) para outra substância (aceitador de electrões). O oxigénio (O₂) é frequentemente o aceitador de electrões, mas outros agentes oxidantes, como o cloro, o ozono ou o peróxido de hidrogénio, também podem assumir este papel.

Reação básica:

Agente redutor (dador)+agente oxidante (aceitador)→substância oxidada+substância reduzida

Termos importantes na oxidação

• Agentes oxidantes: Substâncias que aceitam electrões, permitindo assim a oxidação de outra substância (por exemplo, ozono, cloro, peróxido de hidrogénio).
• Agentes redutores: Substâncias que libertam electrões e são oxidadas (por exemplo, poluentes orgânicos, metais, amónio).
• Potencial redox: Uma medida do poder oxidante de uma substância, medida em volts (V). Quanto mais elevado for o potencial redox, mais forte é o agente oxidante.

Tipos de oxidação na tecnologia da água

Existem diferentes tipos de oxidação que são utilizados em função do objetivo e da composição das águas residuais.

1. oxidação direta

• Na oxidação direta, o agente oxidante reage diretamente com o poluente.
• Exemplos:
  • Oxidação do ferro (Fe²⁺) em hidróxido de ferro (Fe(OH)₃).
  • Oxidação do sulfureto de hidrogénio (H₂S) em ácido sulfúrico (H₂SO₄).

2. oxidação indireta

• Aqui formam-se produtos intermédios reactivos, como os radicais hidroxilo (-OH), que atacam os poluentes.
• Exemplos:
  • Formação de radicais hidroxilo a partir do ozono (O₃) ou do peróxido de hidrogénio (H₂O₂).

Agentes oxidantes na tecnologia das águas industriais e das águas residuais

1. ozono (O₃)

• Propriedades: Agente oxidante muito forte com um potencial redox de +2,07 V.
• Áreas de aplicação:
  • Degradação de poluentes orgânicos (por exemplo, resíduos farmacêuticos).
  • Desinfeção.
  • Eliminação da cor e do odor.
• Vantagens: Não deixa resíduos, pois o ozono decompõe-se em oxigénio.

2. Cloro (Cl₂)

• Propriedades: Agente oxidante forte que forma ácido hipocloroso (HOCl) em solução aquosa.
• Áreas de aplicação:
  • Desinfeção.
  • Oxidação do amónio (NH₄⁺) em azoto gasoso (N₂).
  • Remoção de ferro e manganês.
• Desafios: Formação de subprodutos que contêm cloro, como os trihalometanos (THM).

3. Peróxido de hidrogénio (H₂O₂)

• Propriedades: Forte poder oxidante, frequentemente utilizado em combinação com reactores ou catalisadores de UV.
• Áreas de aplicação:
  • Tratamento de águas residuais fortemente contaminadas.
  • Remoção de cianetos ou fenóis.

4. Permanganato de potássio (KMnO₄)

• Propriedades: Agente oxidante forte para a oxidação de metais e compostos de enxofre.
• Áreas de aplicação:
  • Remoção de ferro e manganês.
  • Oxidação do sulfureto de hidrogénio.

Tecnologias e processos de oxidação

1. sistemas clássicos de oxidação

• Utilização de ozono, cloro ou peróxido de hidrogénio nos reactores.
• Componentes:
  • Sistemas de dosagem do agente oxidante.
  • tanques de reação ou reactores pressurizados.