O potencial redox, também conhecido como potencial de redução-oxidação, é um valor físico-químico medido que descreve a capacidade de oxidação e redução de uma solução. É expresso em milivolts (mV) e é um parâmetro fundamental no tratamento de águas industriais e de águas residuais. O potencial redox é utilizado para monitorizar e controlar processos químicos, especialmente os que envolvem transferência de electrões. As aplicações típicas incluem a desinfeção, a oxidação de substâncias orgânicas e a redução de metais pesados ou outros poluentes.

Noções básicas sobre o potencial redox

O potencial redox baseia-se na capacidade de uma substância libertar electrões (oxidação) ou aceitar electrões (redução). Estas reacções ocorrem num equilíbrio eletroquímico, que se caracteriza pelas seguintes reacções:

• Oxidação: perda de electrões (por exemplo, Fe²⁺ → Fe³⁺ + e-).
• Redução: Ganho de electrões (por exemplo, O₂ + 4e- + 4H⁺ → 2H₂O).

O potencial redox é medido utilizando um elétrodo de referência (por exemplo, Ag/AgCl ou calomelano) em combinação com um elétrodo de medição (geralmente de platina). A medição é efectuada em condições definidas, como a temperatura e o valor do pH, uma vez que estes parâmetros influenciam o potencial redox.

Importância prática do potencial redox na tecnologia da água e das águas residuais

1. desinfeção

No tratamento da água, o potencial redox é frequentemente utilizado para monitorizar a desinfeção, especialmente quando se utiliza cloro, ozono ou peróxido de hidrogénio. Um potencial redox elevado (por exemplo, > 650 mV) indica um poder oxidante suficiente, que é necessário para matar germes e agentes patogénicos.

• Exemplo de cloro:
  Quando se utiliza cloro, o potencial redox é um indicador do desempenho da desinfeção. O cloro oxida os compostos orgânicos e os microrganismos, o que aumenta o potencial redox.

2. oxidação de poluentes

O potencial redox é utilizado na reação de Fenton, na qual os sais de ferro (II) e o peróxido de hidrogénio reagem para produzir radicais hidroxilo (OH-). Estes radicais oxidam os poluentes orgânicos de forma muito eficaz.

• Objetivo típico: Degradação de substâncias orgânicas difíceis de decompor (por exemplo, em águas residuais farmacêuticas ou químicas).

3. Precipitação e redução do crómio (VI) a crómio (III) com bissulfito de sódio

Uma área especial de aplicação do potencial redox é a redução do crómio (VI) a crómio (III) em águas residuais industriais. O crómio (VI) é um metal pesado altamente tóxico e cancerígeno que ocorre em muitos processos, por exemplo, no processamento de metais ou no tratamento de superfícies. Para cumprir os limites legais, o crómio (VI) é frequentemente reduzido por bissulfito de sódio (NaHSO₃).

Mecanismo de reação:
O bissulfito de sódio actua como um agente redutor que converte o crómio (VI) numa solução ácida na forma menos tóxica e mais facilmente precipitável de crómio (III).

• Os iões cromato (Cr₂O₇²-) são convertidos em iões crómio (III) (Cr³⁺) por transferência de electrões.
• Os protões (H⁺) da solução ácida suportam a redução.
• O crómio (III) resultante pode então ser removido da água por precipitação como hidróxido de crómio (Cr(OH)₃).

Monitorização do potencial redox:
O potencial redox é um parâmetro fundamental neste processo, uma vez que reflecte a eficácia da redução:

• Ein niedriges Redoxpotential (< +200 mV) zeigt an, dass genügend Reduktionsmittel vorhanden ist und die Reaktion in Richtung Chrom(III) verläuft.
• O aumento dos valores redox indica que a redução está incompleta ou que é necessária uma dosagem adicional de bissulfito de sódio.

Aplicação prática:
Na prática, o bissulfito de sódio é doseado num ambiente livre de oxigénio e altamente ácido (pH 2-3) para garantir uma redução eficiente e completa. O crómio (III) resultante é precipitado como hidróxido de crómio insolúvel aumentando o pH para 7-9 e pode ser removido por sedimentação ou filtração.

Este processo combina a dosagem química, a monitorização do potencial redox e os processos de precipitação e garante um tratamento seguro e conforme das águas residuais.

4. tratamento biológico de águas residuais

O potencial redox é um parâmetro importante no tratamento biológico de águas residuais, uma vez que reflecte a atividade dos microrganismos:

• Processos aeróbicos: Valores redox elevados (> 200 mV).
• Anaerobe Prozesse: Niedrige Redoxwerte (< -200 mV).

A monitorização orientada do potencial redox ajuda a otimizar os processos e a proteger o sistema de reacções biológicas indesejáveis (por exemplo, redução de sulfato ou formação de metano).