Os níveis de dióxido de cloro ou cloro livre são determinados de acordo com o princípio de medição amperométrico.
O dióxido de cloro (ClO2) contido no meio se difunde pela membrana do sensor e é reduzido a íons cloreto (Cl-) no eletrodo de trabalho. No contraeletrodo, a prata é oxidada em cloreto de prata.
A doação de elétrons no eletrodo de trabalho e a aceitação de elétrons no contraeletrodo causam a vazão de uma corrente que é proporcional à concentração de dióxido de cloro no meio. No caso do dióxido de cloro, esse processo não depende do valor do pH em uma ampla faixa. Para o cloro livre, entretanto, o processo depende do valor do pH. É por isso que a medição do cloro livre deve sempre incluir uma medição de pH para compensação.
A medição amperométrica de desinfetantes como o bromo e o ozônio funciona de maneira semelhante. Aqui, as moléculas de bromo e ozônio se difundem através das membranas do sensor e são reduzidas.
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Medição de Cloro: Entendendo o Princípio
Muitos líquidos são essenciais em nossa vida diária.
Eles podem incluir água, bebidas, produtos lácteos, produtos químicos, ácidos e bases ou produtos farmacêuticos.
A qualidade desses líquidos é determinada por suas propriedades químicas e físicas. Para avaliar essas propriedades, diversos princípios de medição são utilizados. Um desses princípios é a medição do teor de cloro em líquidos para avaliar a capacidade de desinfecção.
A desinfecção destrói agentes patogênicos, como bactérias ou fungos, e impede a propagação de doenças. O cloro está envolvido em diversas reações químicas durante o processo de produção, o que o torna crucial para os objetivos da indústria e da saúde pública. Isso é feito com a aplicação de cloro livre ou dióxido de cloro, ozônio ou radiação ultravioleta na água. A manutenção dos resíduos de cloro é essencial em diversos processos de tratamento de água para garantir a segurança da água potável.
O cloro livre, também conhecido como ácido hipocloroso, é o desinfetante mais importante no tratamento de água, pois tem um forte efeito desinfetante, é quase inodoro e proporciona um efeito residual.
Em 1908, Jon L. Leal, físico americano, desenvolveu a primeira cloração regular do abastecimento público de água em Nova Jersey e conseguiu reduzir drasticamente as doenças transmitidas pela água.
Vamos dar uma olhada mais de perto na desinfecção com cloro livre. No tratamento de água potável, diversas estratégias de cloração são empregadas para garantir a distribuição e o consumo seguros. A capacidade de desinfecção e o equilíbrio químico do cloro livre dependem do valor do pH da água. Se o valor do pH estiver acima de 8, o cloro livre não será mais suficientemente eficaz. Em valores de pH abaixo de 4, até mesmo o perigoso gás cloro é liberado. A maior eficácia do cloro livre é obtida entre pH 4 e 8. Uma medição paralela de pH para compensação evita valores medidos distorcidos.
A medição de cloro livre pode ser determinada usando os princípios de medição amperométrico ou fotométrico, e é crucial para manter os níveis de desinfetante nos sistemas de distribuição de água. No caso da medição fotométrica, um reagente é misturado com a amostra de água. Esse reagente reage com o cloro livre, o que resulta em uma cor avermelhada específica da amostra. Quanto mais cloro livre estiver disponível, maior será a intensidade da cor. Essa intensidade de cor é então medida com base no fato de que a cor avermelhada absorve (ou atenua) a luz de um comprimento de onda específico. O iodeto de potássio é frequentemente usado em métodos de teste de cloro, particularmente no método DPD para medir o cloro total.
Vamos nos concentrar agora no princípio de medição amperométrico. Um sensor amperométrico geralmente consiste em um cátodo de ouro, também chamado de eletrodo de trabalho, e um eletrodo de prata/cloreto de prata que forma o ânodo.
Uma tensão CC é aplicada a ambos os eletrodos. O cátodo e o ânodo estão localizados em uma câmara de reação que é preenchida com um eletrólito. Uma membrana separa a câmara de reação do meio a ser medido. A membrana é feita de um PVDF super-hidrofóbico. Permite a difusão do cloro livre gasoso e repele os íons de hipoclorito devido à sua carga negativa. A membrana apresenta um comportamento semelhante ao das membranas celulares de bactérias, por exemplo.
Quando o sensor é imerso em um meio que contém cloro livre, as moléculas de HOCl se difundem pela membrana do sensor e são reduzidas a íons cloreto no cátodo de ouro na câmara de reação. No ânodo, a prata reage e forma o cloreto de prata, liberando elétrons. Isso resulta em uma corrente que flui pelo sistema de descarga que está conectado ao ânodo e ao cátodo. Essa corrente é proporcional à concentração de cloro livre.
A corrente é processada no transmissor e exibida como concentração em mg/l. Ao medir o cloro livre, o valor do pH também deve ser determinado para compensar a dissociação do cloro livre em função do pH. Se a compensação de pH do transmissor estiver ativada, o valor do pH será incluído de acordo com a curva predefinida e o transmissor exibirá os valores reais medidos.
O princípio de medição amperométrica permite a medição contínua da concentração de cloro e requer muito pouca manutenção. O residual de cloro livre é necessário para neutralizar possíveis contaminantes durante a distribuição e garantir uma desinfecção eficaz. O monitoramento de cloro ajuda a otimizar a dosagem de cloro — incluindo a cloração marginal e a supercloração/decloração — e reduz os custos operacionais.
A medição de cloro é essencial para a desinfecção segura da água em muitas aplicações, como a desinfecção de efluentes exigida por lei, desinfecção de água potável, dessalinização da água do mar, em usinas de energia, desinfecção de alimentos embalados ou latas e garrafas de uso múltiplo e na água de piscinas. A medição do cloro residual total é importante no tratamento de efluentes municipais para garantir o descarte seguro em corpos d'água naturais.
O que é cloro?
O cloro é um elemento químico com o símbolo Cl e número atômico 17. À temperatura ambiente, ele existe como um gás amarelo-esverdeado e pertence ao grupo dos halogênios na tabela periódica. Devido à sua posição na tabela periódica, o cloro é altamente reativo e é comumente encontrado na natureza como compostos iônicos. Ele está presente em abundância na crosta terrestre e na água do mar, geralmente na forma de salmoura. Comercialmente, a maior parte do cloro elementar é produzida a partir da salmoura por meio de processos como a eletrólise, o que o torna prontamente disponível para diversas aplicações industriais e de desinfecção.
Tipos de cloro na água
No tratamento de água, o cloro pode existir em três formas: cloro livre, cloro combinado e cloro total. O cloro livre se refere ao cloro disponível para higienizar e matar patógenos nocivos ativamente, como bactérias e vírus. O cloro combinado, por outro lado, é formado quando o cloro livre reage com matéria orgânica ou amônia na água, resultando em compostos que são menos eficazes como desinfetantes. O cloro total é a soma do cloro livre e do cloro combinado. Entender essas distinções é fundamental para o tratamento eficaz da água e para garantir a segurança e a qualidade do abastecimento de água.
Medição da concentração de cloro
A medição precisa da concentração de cloro é essencial para garantir a eficácia dos processos de tratamento e desinfecção da água. Uma técnica amplamente utilizada é o método DPD, que envolve a adição de um reagente à amostra de água e a observação da mudança de cor resultante. Esse método é capaz de medir o cloro livre, o cloro combinado, o dióxido de cloro e o cloro total. Outras técnicas incluem o uso de tiras de teste, que oferecem uma maneira simples e rápida de medir os níveis de cloro, embora possam não ser tão precisas. Colorímetros, que medem a quantidade de luz colorida absorvida por uma amostra, e sensores inline/analisadores online amperométricos, que fornecem medições contínuas em tempo real, também são comumente usados em diversas aplicações.
