Cálcio (Ca) e água
O cálcio é um mineral comum que se encontra dissolvido nas águas naturais. Contribui, juntamente com o magnésio, para a dureza da água e pode formar incrustações minerais quando as condições químicas da água favorecem a precipitação. Os processos químicos envolvidos dependem do cálcio, da alcalinidade, do pH, da temperatura e de outros iões dissolvidos.
Cálcio nas águas naturais
O cálcio chega à água através da meteorização ou dissolução de minerais que contêm cálcio. As fontes comuns incluem o calcário e outras rochas carbonatadas, a dolomite e o gesso. Na maioria das águas naturais, o cálcio dissolvido encontra-se principalmente sob a forma do ião Ca2+, embora também possa formar pares iónicos dissolvidos com carbonato, bicarbonato, sulfato e outros constituintes.
Quando a água que contém dióxido de carbono dissolvido entra em contacto com o calcário, o mineral carbonatado pode dissolver-se. Uma reação global simplificada é:
CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇌ Ca2+ (aq) + 2 HCO3− (aq)
O cálcio metálico no estado elementar também reage com a água líquida, produzindo hidróxido de cálcio e hidrogénio gasoso:
Ca (s) + 2 H2O (l) → Ca(OH)2 (s) + H2 (g)
O hidróxido de cálcio é apenas parcialmente solúvel em água. Esta reação descreve o comportamento do metal; é diferente da forma como o cálcio dissolvido ocorre nos rios, nas águas subterrâneas e na água do mar.
Dureza e incrustações de cálcio
A dureza da água é causada principalmente pelo cálcio e pelo magnésio dissolvidos. É habitualmente expressa em miligramas por litro de equivalente de carbonato de cálcio (mg/L como CaCO3); esta é uma convenção de apresentação dos resultados e não significa que toda a dureza esteja presente sob a forma de carbonato de cálcio sólido. A dureza é geralmente uma preocupação operacional, pois pode contribuir para a formação de depósitos minerais e reduzir a eficácia do sabão, e não um problema de saúde em si mesma.
Podem formar-se incrustações de carbonato de cálcio quando a água fica sobressaturada em relação à calcite. O pH, a alcalinidade, o dióxido de carbono dissolvido, a temperatura e a concentração de cálcio influenciam essa tendência. As incrustações de sulfato de cálcio (gesso/anidrite) constituem um risco distinto, sobretudo quando o cálcio e o sulfato se concentram, como acontece em algumas salmouras e em processos com membranas. Para avaliar qualquer um destes riscos, são necessárias uma análise da água e informações sobre as condições do processo.
Explore as duas calculadoras da Lenntech:
- Calculadora de incrustação / solubilidade do carbonato de cálcio
- Calculadora de incrustação / solubilidade do sulfato de cálcio
Nota sobre as calculadoras: Ambas as ferramentas apresentam atualmente resultados ilustrativos para fins educativos. Não constituem previsões de engenharia validadas nem substituem um modelo geoquímico validado, estudos de tratabilidade ou o dimensionamento do processo.
Cálcio no ambiente e saúde humana
O cálcio é um nutriente essencial para as pessoas, os animais e as plantas. A água potável pode contribuir com algum cálcio para a ingestão alimentar, mas as concentrações variam muito consoante a origem da água. O cálcio também influencia a química da água doce; os efeitos da dureza nos organismos aquáticos dependem da espécie e das condições químicas globais da água.
Remoção do cálcio da água
O abrandamento da água reduz os teores de cálcio e magnésio. Os abrandadores por permuta catiónica trocam estes iões por iões de sódio; o abrandamento com cal pode remover o cálcio ao alterar os equilíbrios químicos dos carbonatos e precipitar o carbonato de cálcio. Os processos com membranas também podem remover iões dissolvidos como parte de uma purificação mais abrangente da água. A escolha depende da análise da água, do objetivo do tratamento e da forma como serão geridas as salmouras, as lamas ou os concentrados resultantes. Saiba mais sobre a permuta iónica.