Carbono e água
O carbono elementar, por si só, não se encontra normalmente dissolvido na água. Em vez disso, a água contém carbono em gases dissolvidos, minerais carbonatados e compostos orgânicos. A forma e a concentração são importantes porque influenciam a alcalinidade, o pH, a formação de incrustações, o desempenho do tratamento e a qualidade da água.
O carbono na água pode referir-se a várias coisas diferentes. O carbono inorgânico dissolvido (DIC), o carbono orgânico (DOC, POC ou TOC), o dióxido de carbono gasoso e os adsorventes de carbono sólidos, como o carvão ativado, não devem ser considerados equivalentes.
Carbono inorgânico: dióxido de carbono, bicarbonato e carbonato
Na água natural, o carbono inorgânico dissolvido encontra-se principalmente sob a forma de dióxido de carbono dissolvido (CO2), ácido carbónico (H2CO3), bicarbonato (HCO3−) e carbonato (CO32−). As suas proporções relativas dependem sobretudo do pH, embora a temperatura, a pressão e a composição da água também afetem o equilíbrio.
O dióxido de carbono proveniente do ar, da respiração no solo e da atividade biológica pode dissolver-se na água. Quando a água entra em contacto com calcário e outros minerais carbonatados, a dissolução desses minerais pode adicionar cálcio, magnésio e bicarbonato à água. Em muitas águas doces, o bicarbonato é o principal responsável pela alcalinidade. A alcalinidade é a capacidade da água para neutralizar ácidos; não é o mesmo que o pH ou a dureza.
A valores de pH mais elevados, uma maior fração do carbono inorgânico encontra-se sob a forma de carbonato. Se as concentrações de cálcio ou magnésio e o equilíbrio dos carbonatos atingirem a supersaturação, os minerais carbonatados podem precipitar e formar incrustações. Alterações do pH, da temperatura, da pressão ou do CO2 dissolvido podem alterar esse equilíbrio.
Carbono orgânico e medições da qualidade da água
A matéria orgânica natural chega à água a partir dos solos, da vegetação, das algas e da atividade microbiana. As águas residuais e os processos industriais podem acrescentar outros compostos orgânicos. Os laboratórios podem apresentar resultados de carbono orgânico dissolvido (DOC), carbono orgânico particulado (POC) ou carbono orgânico total (TOC). O TOC mede o carbono orgânico numa amostra; não mede todo o carbono inorgânico dissolvido.
O carbono orgânico inclui compostos com propriedades muito diferentes. Alguns são biodegradáveis, enquanto outros persistem ou afetam a cor, o sabor, o odor, a formação de subprodutos da desinfeção ou a colmatação das membranas. Um resultado de TOC, por si só, não identifica compostos individuais nem determina qual o tratamento eficaz; o objetivo do tratamento e a composição da água devem orientar análises adicionais.
Formas de carbono e tratamento de água
- Dióxido de carbono dissolvido: o arejamento ou a desgaseificação podem reduzir o CO2 livre quando as condições do processo e a química da água o permitirem. A desgaseificação altera o equilíbrio dos carbonatos e pode afetar o pH.
- Bicarbonato, carbonato e alcalinidade: O ajuste do pH, o abrandamento com cal, a precipitação, a nanofiltração ou a osmose inversa podem ser considerados para um objetivo definido. A seleção depende da dureza, da alcalinidade, do grau de saturação, da recuperação e dos resíduos.
- Compostos orgânicos: O tratamento biológico pode reduzir a matéria orgânica biodegradável. A adsorção em carvão ativado pode remover muitos compostos orgânicos específicos, mas o desempenho depende do adsorvente, dos contaminantes visados e das condições de funcionamento.
O carvão ativado é um meio de tratamento poroso; não é carbono elementar dissolvido. O carvão ativado granular não é um método geral de remoção de bicarbonato ou de outras formas de carbono inorgânico dissolvido. A osmose inversa e a nanofiltração podem reduzir muitos iões dissolvidos e algumas substâncias orgânicas, mas o CO2 neutro dissolvido pode atravessar as membranas e exigir desgaseificação ou pós-tratamento em separado.
Para exemplos de compostos de carbonato e bicarbonato, de correntes comuns de águas industriais e naturais e de métodos de tratamento relevantes, consulte sais comuns que contêm carbono na água. Informação relacionada: adsorção em carvão ativado, carbonato e bicarbonato na água de rega e cálcio na água.
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A avaliação começa pela definição do objetivo do tratamento e por uma análise adequada da água. Os parâmetros podem incluir pH, alcalinidade, carbono inorgânico, dureza, TOC ou DOC, compostos orgânicos visados, temperatura e caudal, conforme o caso. Estes dados ajudam a comparar opções; nenhum processo é adequado a todas as correntes que contêm carbono.
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Fontes e leituras complementares