A medição do pH é uma tecnologia de análise e monitorização essencial no tratamento de águas industriais e de águas residuais. Permite a determinação precisa da acidez ou alcalinidade da água ou das águas residuais e fornece informações fundamentais para o controlo de processos químicos, biológicos e físicos.
O valor do pH é um dos parâmetros mais importantes, uma vez que influencia numerosas reacções, como a precipitação, a floculação, a neutralização, os processos de degradação biológica e o comportamento de corrosão. A medição correta do pH é crucial para o controlo do processo e o cumprimento dos regulamentos legais.
Índice
Noções básicas de medição do pH
A medição do pH baseia-se na determinação da concentração de iões de hidrogénio (H⁺) numa solução. É realizada utilizando sensores electroquímicos ou métodos ópticos.
Noções básicas de eletroquímica
- O valor do pH é determinado pelo potencial de um elétrodo de membrana de vidro especial que reage seletivamente aos iões H⁺.
- Este potencial é comparado com um elétrodo de referência que fornece um potencial constante.
- A diferença entre os dois potenciais é convertida num valor de pH com base na equação de Nernst.
Sensores e tecnologia para medição de pH
Principais componentes de um sensor de pH
Elétrodo de membrana de vidro:
- Reage especificamente a iões H⁺.
- Contém uma solução tampão interna com um valor de pH conhecido.
- A membrana de vidro é especialmente tratada para garantir uma elevada seletividade para os iões H⁺.
Elétrodo de referência:
- Fornece um potencial de referência estável.
- Frequentemente embebidos numa solução de KCl, que está em contacto com a solução da amostra através de uma abertura da membrana.
Sensor de temperatura:
- Como o valor do pH depende da temperatura, os sensores modernos contêm termopares integrados para compensação da temperatura.
Amplificador e dispositivo de medição:
- Converta o sinal do elétrodo num valor de pH e apresente-o num visor.
Foto: Secção de reação de um sistema de neutralização de pH controlado com dosagem automática de ácido e alcalino(ALMA Neutra)
Métodos de medição
Medição manual do pH:
- Utilização de medidores de pH portáteis em laboratórios ou no local.
- Utilizado para pequenas quantidades de água ou para controlos pontuais.
Medição de pH em linha:
- Monitorização contínua do valor do pH em instalações de processamento.
- Aplicação típica em estações de tratamento de águas residuais, circuitos de arrefecimento ou sistemas de neutralização.
- É composto por um sensor, uma unidade de medição e controlo e uma unidade de limpeza automática.
Processos ópticos:
- Utilização de corantes indicadores que mudam de cor consoante o valor do pH.
- Menos frequentemente utilizado na indústria, mas oferece vantagens em meios altamente contaminados.
Aplicação da medição do pH no tratamento de água e de águas residuais
Neutralização das águas residuais:
- Controlo da dosagem de ácidos ou álcalis para a regulação do pH.
Tratamento biológico de águas residuais:
- Assegurar um valor de pH ótimo (6,5-8,5) para a atividade dos microrganismos no processo de lamas activadas.
- As flutuações descontroladas do valor do pH podem levar à inibição ou morte da biomassa.
Precipitação química e floculação:
- Otimização do valor do pH para a precipitação de metais pesados, fosfatos ou impurezas orgânicas.
- Exemplo: O hidróxido de ferro precipita a um valor de pH de 7-9.
Proteção contra a corrosão em circuitos de refrigeração:
- Controlo do valor do pH para evitar a corrosão do material ou a precipitação de cal.
- Exemplo: Estabilização a um valor de pH de 8,2-8,5.
Processo de membrana:
- Proteção das membranas de osmose inversa através do controlo do pH.
- Valores extremos de pH podem danificar as membranas e reduzir a sua vida útil.
Foto: O nosso sistema de precipitação e floculação, também conhecido como sistema CP, ALMA CHEM MCW com adição de ácido e alcalino com pH controlado
Desafios na medição do pH
Contaminação do elétrodo:
- Os depósitos de gordura, óleo ou sólidos podem prejudicar a precisão.
- Solução: Unidades de limpeza automática (por exemplo, sistemas de enxaguamento com ácidos ou álcalis).
Envenenamento do elétrodo de referência:
- Uma forte sujidade ou contaminação química (por exemplo, devido a sulfuretos) pode prejudicar o funcionamento do elétrodo de referência.
- Solução: Utilização de eléctrodos de referência robustos com design de câmara dupla.
Calibração e manutenção:
- Uma calibração incorrecta conduz a desvios.
- Solução: Calibração regular com soluções tampão (por exemplo, pH 4, pH 7, pH 10).
Condições químicas extremas:
- Ácidos ou bases fortes e concentrações elevadas de sal podem encurtar a vida útil dos sensores.
- Solução: Utilização de sensores de pH especiais de elevado desempenho.
Conclusão
A medição do pH é uma ferramenta indispensável no tratamento de águas industriais e de águas residuais. As tecnologias modernas permitem uma monitorização precisa e contínua, que é essencial para o controlo do processo, garantia de qualidade e conformidade com os requisitos legais. Utilizando sensores e tecnologia de controlo adequados, os operadores podem garantir um elevado nível de estabilidade e eficiência do processo para os seus sistemas. A manutenção e a calibração regulares são essenciais para garantir a fiabilidade a longo prazo da medição do pH.
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Foto: Exemplo de um sistema de neutralização em conceção modular ALMA com tanque de mistura e equalização(ALMA Neutra)
