A tensão redox, frequentemente utilizada como sinónimo de potencial redox, é um parâmetro essencial no tratamento de águas industriais e de águas residuais. Descreve o estado eletroquímico de um sistema em relação às reacções de transferência de electrões entre substâncias oxidantes e redutoras. Ao contrário do potencial redox, que é medido no contexto do elétrodo de referência, a tensão redox refere-se frequentemente à diferença entre os processos de oxidação e redução num sistema. É medida em milivolts (mV) e é uma medida direta da capacidade de um meio para libertar ou aceitar electrões.

Fundamentos da tensão redox

Processos de oxidação e redução

A tensão redox baseia-se em reacções redox em que os electrões são transferidos entre moléculas ou iões. Ocorrem sempre duas reacções parciais:

• Oxidação: os electrões são libertados.
• Redução: Os electrões são absorvidos.

A tensão redox é uma medida do equilíbrio eletroquímico destes processos. Descreve a força motriz com que os electrões fluem de um agente redutor (dador de electrões) para um agente oxidante (aceitador de electrões). Quanto mais elevada for a tensão redox, mais forte é a força oxidante do meio; se a tensão redox for baixa, a força redutora domina.

Medição eletroquímica

A tensão redox é medida de acordo com os princípios da eletroquímica. Um elétrodo de medição (por exemplo, feito de platina ou ouro) é inserido no meio. Este elétrodo interage com os pares redox na água. É utilizado um elétrodo de referência (por exemplo, elétrodo de prata/cloreto de prata ou elétrodo de calomelano) para a medição, a fim de assegurar um potencial de comparação estável.

O potencial redox depende de factores como a concentração dos pares redox, a temperatura e o valor do pH. Por conseguinte, a medição deve ser efectuada em condições controladas para se obterem valores comparáveis.

Importância prática da tensão 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

A redução do crómio (VI) a crómio (III) em águas residuais industriais é uma área especial de aplicação da tensão redox. 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 da tensão redox ajuda a otimizar os processos e a proteger o sistema de reacções biológicas indesejáveis (por exemplo, redução de sulfato ou formação de metano).