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Sistema de desmineralização de baixo custo

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COLÉGIO ESTADUAL ZUMBI DOS PALMARES – E.F.M. P Projeto de IC – “Água – Prêmio Jovem Cientista” Aluno: Roger Vicente Orientador: Carlos Augusto Ehrenfried. Sistema de desmineralização de baixo custo. Introdução. CNPq: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

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COLÉGIOESTADUALZUMBIDOSPALMARES – E.F.M.P

Projeto de IC – “Água – Prêmio Jovem Cientista”

Aluno: Roger Vicente

Orientador: Carlos Augusto Ehrenfried

Sistema de desmineralização de baixo custo

introdu o
Introdução

CNPq: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

Missão do CNPq: Financiamento de pesquisas científicas e tecnológicas nas diversas áreas do conhecimento, com bolsas e auxílios.

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PJC: OPrêmio Jovem Cientista é uma parceria do CNPq, com a Fundação Roberto Marinho, a Gerdau e a GE.
  • Missão do PJC: Tem como objetivos revelar talentos, impulsionar a pesquisa no país e investir em estudantes e jovens pesquisadores que procuram inovar na solução dos desafios da sociedade.
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Tema proposto pelo PJC para pesquisa no ano de 2013: “Água – Desafios da Sociedade”.

Eixos temáticos:

Gestão de bacias hidrográficas.

Tratamento e reuso da água.

Água e saúde pública.

Uso da água para geração de energia.

Tecnologias para dessalinização da água.

a gua uma subst ncia essencial para a vida no planeta terra 1
“A água é uma substância essencial para a vida no planeta terra.1”

1 UnitedNations, http://www.un.org/waterforlifedecade/background.shtml, em 15/11/2013.

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A água pode ser classificada1de acordo com os resíduos nela encontrado, dependendo da finalidade de seu uso ou de acordo com o resíduos minerais dissolvidos nela.

Menor que 50 mg/L CaCO3 - água mole;

Entre 50 e 150 mg/L CaCO3 - água com dureza moderada;

Entre 150 e 300 mg/L CaCO3 - água dura;

Maior que 300 mg/L CaCO3 - água muito dura.

1 CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE (CONAMA). Resolução 357. Classificação das águas, de 17 de março de 2005, Diário Oficial da União. Seção 1, 31 mar, 2005.

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Para aplicações como combate a incêndio ou lavagem das ruas, a água teria de ser muito dura antes de causar problemas. Para outros usos, tanto domésticos como industriais, no entanto, a água dura causa muitos inconvenientes provocados pela incrustação dos sais, além da incapacidade ou dificuldade de o sabão fazer espuma.
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Abastecimento do município de Colombo: majoritariamente de lenços freático e da bacia do Altíssimo Iguaçu, que esta sobre a formação capiru1.

1 MINEROPAR. Mapa Geológico do Estado do Paraná. 2006.

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Formas de eliminação de sais minerais da água:

Abrandamento.

Destilação (Método mais utilizado1, alto custo2).

Desmineralização por troca iônica.

1 BENDASSOLLI et al., Química Nova. 26(4), 612, 2003.

2 SPIRO, T. G.; STIGLIANI, W. M. Pearson Prentice Hall. 2, 334, 2009.

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Troca iônica: Feita através de resina especial, capaz de efetuar a troca de íons de interesse presente em solução1,2.

1 BENDASSOLLI, et. al., Química nova, 19(2), 195, 1996.

2 KUYA, et. al., Química Nova. 13, 205, 1990.

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Montagem de um equipamento de desmineralização.

Analise de dados de dureza (via condutividade µs/cm) para água da rede de abastecimento, água de destilador simples, e água de destilador tipo pilsen.

Determinação de custo total para cada equipamento.

Metodologia

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Materiais utilizados:

4X Tubo de PVC 50mm

1X Tubo de PVC 25mm

3 Litros de resina iônica mista

0,7 Kg de carvão ativado

4X Manta acrílica

8 X Bucha de redução soldável

8X Joelho soldável 25mm

4 X Luva soldável 50 mm

4 X União soldável 50mmX50mm

1X União soldável 25mmX25mm

1X Lixa de Ferro

1X Tubo de cola PVC

2x Luva rosca/cola 25mm

2x torneira plástica

Foto 01 – Desmineralizador.

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Ao final do seu ciclo a resina torna-se saturada, sendo necessário regenerá-la.

A regeneração ocorre normalmente utilizando-se o ácido clorídrico, e Hidróxido de Sódio1,2.

1 - Resina mista saturada.

2 - Resina Mista saturada separada por densidade.

Foto 02 – Resina saturada.

1 BENDASSOLLI, et. al., Química nova, 19(2), 195, 1996.

2 KUYA, et. al., Química Nova. 13, 205, 1990.

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Visando maior durabilidade da resina, utilizou-se carvão ativado para eliminação de cloro.

O carvão ativado tem a capacidade de coletar seletivamente gases, líquidos ou impurezas no interior dos seus poros.

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A reutilização da resina gera resíduos com os mais variados íons. Visando utilizar este resíduo foi elaborado uma célula de energia do tipo Al-AirBaterry1,2para a produção de energia a partir da oxidação do alumínio.

1 CHASTEEN, et. Al.,Teach.46, 544, 2008.

2 TAMEZ, J.; YU J.H., J. Chem. Educ.84(12), 1936, 2007.

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Resultados

Tabela 01 – Valores médios de condutividade elétrica observada.

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Tabela 02 – Valores de consumo em Watts (W) e litros de água (L) por litro de água destilada produzida.

Tabela 03 – Custo em reais para energia elétrica e água.

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Tabela 04 – Custo de produção em Reais para obtenção de 1 litro água sem sólidos dissolvidos.
  • O ciclo de saturação da coluna ocorreu após desmineralização média de 800 litros de água.
  • Foi Utilizada uma solução 8% de HCl para a resina catiônica e de 4% de NaOH para a resina aniônica, sendo necessários 10 litros de cada solução para total regeneração.
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O custo mais baixo para cada litro de água sem sólidos dissolvidos é do sistema de desmineralização, não consumindo energia e não havendo perca de água.

O maior grau de pureza (sem sólidos dissolvidos), foi obtido no sistema de desmineralização.

A reutilização da água de regeneração propiciou um sistema de geração de energia de baixo custo.

Conclusão

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