Calculadora de DQO - Calcular Demanda Química de Oxigênio a partir de Dados de Titulação

O que é a demanda química de oxigênio (DQO)?

A demanda química de oxigênio (DQO) é uma medida de quanto oxigênio é necessário para decompor quimicamente a matéria orgânica em uma amostra de água. Ela é expressa em miligramas de oxigênio por litro de água (mg/L). Um valor mais alto de DQO significa que a água contém mais material que pode ser oxidado, o que geralmente indica maior poluição orgânica. Os laboratórios medem a DQO por meio de um ensaio de titulação, e esta calculadora transforma os valores da titulação em um resultado de DQO.

A DQO é um dos ensaios mais comuns no controle da qualidade da água. As estações de tratamento de águas residuárias realizam esse ensaio para verificar a água que entra e a que sai. Cientistas ambientais o utilizam para verificar rios e lagos. As fábricas o utilizam para comprovar que sua descarga atende aos limites legais.

Como funciona o ensaio de titulação com dicromato

O ensaio padrão de DQO usa uma substância química chamada dicromato de potássio para oxidar a matéria orgânica em uma amostra de água. Um técnico de laboratório aquece a amostra com dicromato e um ácido forte por duas horas, a 150 °C (302°F). O dicromato que não reage com a amostra é então medido por titulação, um processo de adição lenta de uma segunda substância química (sulfato ferroso amoniacal) até que uma mudança de cor indique que a reação foi concluída.

O ensaio é realizado duas vezes: uma vez com a amostra real de água e outra com um “branco”, que é a mesma mistura de substâncias químicas, mas sem a adição da amostra de água. O branco mostra a quantidade máxima possível de titulante. A comparação entre a titulação do branco e a titulação da amostra mostra quanto dicromato a matéria orgânica da amostra realmente consumiu.

Fórmula da DQO

A fórmula da DQO é:

$C = \frac{(B - S) \times N \times 8000}{V}$

Onde:

• C = a demanda química de oxigênio, em mg/L
• B = o volume de titulante usado no ensaio em branco, em mL
• S = o volume de titulante usado para a amostra de água, em mL
• N = normalidade do titulante, em equivalentes por litro (eq/L)
• V = o volume da amostra de água que foi digerida, em mL
• 8000 = um número fixo de conversão (explicado abaixo)

O resultado nunca pode ser negativo, porque uma demanda negativa de oxigênio não é fisicamente possível. A calculadora verifica os valores inseridos antes de aplicar a fórmula. O volume do branco, a normalidade e o volume da amostra devem ser todos maiores que zero. O volume de titulante da amostra deve ser igual ou maior que zero e não pode ser maior que o volume do branco.

Por que a fórmula usa 8000

O oxigênio tem massa molecular de 32 gramas por mol. Cada mol de moléculas de oxigênio aceita 4 elétrons quando é reduzido a água, portanto um equivalente de oxigênio pesa 32 ÷ 4 = 8 gramas. Isso corresponde a 8 miligramas por miliequivalente. Como os volumes do titulante estão em mililitros, o resultado também precisa ser convertido de mililitros para litros, o que acrescenta outro fator de 1000. A multiplicação dos dois fatores resulta em 8 × 1000 = 8000.

Exemplo prático

Suponha que um técnico de laboratório realize um ensaio de DQO com os seguintes resultados:

• Volume de titulante do branco: 10,0 mL
• Volume de titulante da amostra: 7,5 mL
• Normalidade do titulante: 0,1 N
• Volume da amostra: 20 mL

Aplicação da fórmula:

DQO = ((10,0 − 7,5) × 0,1 × 8000) / 20 DQO = (2,5 × 0,1 × 8000) / 20 DQO = 2000 / 20 = 100 mg/L

Um resultado de 100 mg/L está na faixa moderada, típica de águas residuárias tratadas.

Como interpretar um resultado de DQO

A calculadora classifica o resultado em três faixas:

• Abaixo de 50 mg/L: DQO baixa. Típica de água limpa, como água potável ou efluente bem tratado.
• De 50 mg/L até abaixo de 200 mg/L: DQO moderada. Típica de águas residuárias tratadas que deixam uma estação de tratamento.
• 200 mg/L ou mais: DQO alta. Indica poluição orgânica intensa, como esgoto bruto ou águas residuárias industriais não tratadas.

As águas residuárias domésticas não tratadas geralmente ficam entre aproximadamente 250 e 1.000 mg/L. Águas residuárias industriais, como as provenientes de cervejarias ou indústrias alimentícias, podem atingir vários milhares de mg/L antes do tratamento.

Problemas comuns em um ensaio de DQO

O volume de titulante da amostra é maior que o do branco. Isso não deveria acontecer, pois a amostra sempre consome uma parte do dicromato. Geralmente significa que as duas leituras foram trocadas ou que o branco foi contaminado. A calculadora rejeita esse valor e exibe um erro em vez de um resultado.

Interferência de cloreto. A água salgada e as salmouras contêm íons cloreto, que o dicromato oxida da mesma forma que oxida a matéria orgânica. Isso faz com que o resultado da DQO fique alto demais. O método descrito em Standard Methods 5220 adiciona sulfato mercúrico à mistura de digestão para se ligar ao cloreto. O método ainda não abrange amostras com mais de aproximadamente 2.000 mg/L de cloreto, para as quais é necessário um procedimento diferente.

Resultados muito altos. Se a DQO de uma amostra for alta demais para ser medida com precisão pelo ensaio, os laboratórios diluem a amostra com água limpa, repetem o ensaio e multiplicam o resultado pelo fator de diluição.

Dúvidas frequentes

Qual é a diferença entre DQO e DBO? A DQO mede tudo o que há em uma amostra e que pode ser decomposto por um oxidante químico forte. A demanda bioquímica de oxigênio (DBO) mede apenas o que as bactérias conseguem digerir ao longo de 5 dias. A DQO leva cerca de 2 horas e produz resultados mais consistentes entre laboratórios; a DBO prevê melhor o efeito em um rio ou lago natural, porque os rios decompõem os resíduos biologicamente, e não quimicamente.

Por que a DQO não pode ser negativa? A demanda de oxigênio não pode ser menor que zero. Um resultado negativo na fórmula significa que a titulação da amostra usou mais titulante do que o branco, o que indica um erro de medição ou contaminação, e não uma demanda negativa real. A calculadora rejeita essa entrada e solicita leituras corrigidas. Quando as duas titulações coincidem exatamente, a demanda é de 0 mg/L.

Qual volume de amostra deve ser usado? Isso depende do método. A versão de refluxo aberto do Standard Methods 5220 digere 50 mL. A versão de refluxo fechado usa recipientes muito menores e digere apenas alguns mililitros. A calculadora aceita qualquer volume acima de zero; portanto, insira o volume que o laboratório realmente digeriu.

Esta calculadora é precisa? A calculadora aplica a fórmula exatamente, portanto sua aritmética está correta. A precisão do valor final da DQO depende da precisão das medições laboratoriais inseridas, incluindo os volumes de titulação e a normalidade do titulante.

A DQO pode ser usada para águas residuárias industriais? Sim. A mesma fórmula se aplica a qualquer amostra de água. Amostras industriais geralmente têm uma DQO muito mais alta que as águas residuárias domésticas e podem precisar ser diluídas antes da titulação, para que o resultado fique dentro da faixa mensurável do ensaio.

Referências

1. American Public Health Association, American Water Works Association e Water Environment Federation. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (23.ª ed.).
2. Agência de Proteção Ambiental dos EUA. (1993). Método 410,4: Determinação da demanda química de oxigênio por colorimetria semiautomatizada.
3. ISO 6060:1989. Qualidade da água — Determinação da demanda química de oxigênio. Organização Internacional de Normalização.
4. Tchobanoglous, G., Burton, F. L. e Stensel, H. D. (2014). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery (5.ª ed.). McGraw-Hill Education.