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 teste padrão de DQO usa uma substância química chamada dicromato de potássio para oxidar a matéria orgânica de uma amostra de água. Um técnico de laboratório aquece a amostra com dicromato e 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 em que se adiciona lentamente uma segunda substância química (sulfato ferroso amoniacal) até que uma mudança de cor indique que a reação terminou.

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:

DQO (mg/L) = ((Branco − Amostra) × N × 8000) / Volume

Onde:

• Branco = volume de titulante usado no ensaio do branco, em mL
• Amostra = volume de titulante usado para a amostra de água, em mL
• N = normalidade do titulante, em equivalentes por litro (eq/L)
• Volume = volume da amostra de água que foi digerida, em mL
• 8000 = um número fixo de conversão (explicado abaixo)

O resultado nunca pode ser um número negativo. Se a conta der um valor negativo, a calculadora devolve 0, pois uma demanda de oxigênio negativa não é fisicamente possível.

Por que a fórmula usa 8000

O oxigênio tem massa molecular de 32 gramas por mol. Nesta reação, cada mol de oxigênio ganha 4 elétrons, então seu equivalente-grama é 32 ÷ 4 = 8 gramas por equivalente. Converter gramas em miligramas dá 8 × 1000 = 8000. Esse número permite que a fórmula converta a normalidade do titulante, medida em equivalentes por litro, em um resultado medido em miligramas de oxigênio por litro.

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 DQO = 100 mg/L

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

Como interpretar um resultado de DQO

• Abaixo de 50 mg/L: DQO baixa. Típica de água limpa, como água potável ou efluente bem tratado.
• De 50 a 200 mg/L: DQO moderada. Típica de esgoto tratado lançado por uma estação de tratamento.
• Acima de 200 mg/L: DQO alta. Indica poluição orgânica significativa, como esgoto bruto ou efluente industrial não tratado.

O esgoto bruto costuma medir de 250 a 800 mg/L. Efluentes industriais, como os de cervejarias ou indústrias de alimentos, podem medir 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, porque a amostra sempre consome parte do titulante. Em geral, significa que as leituras da amostra e do branco foram trocadas ou que o branco foi contaminado.

Interferência de cloreto. A água salgada e as salmouras contêm íons cloreto, que reagem com o dicromato da mesma forma que a matéria orgânica. Isso faz o resultado da DQO sair alto demais. Os laboratórios adicionam sulfato de mercúrio para ligar o cloreto. Amostras com mais de 2.000 mg/L de cloreto também precisam de uma correção.

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.

Perguntas 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 ficar abaixo de zero. Um resultado negativo na fórmula significa que o volume de titulante da amostra foi maior que o do branco, o que aponta para um erro de medição ou contaminação, e não para uma demanda negativa real. Nesse caso, a calculadora limita o resultado a 0.

Que volume de amostra deve ser usado? Depende do método. O método de titulação com refluxo aberto do USGS usa 50 mL de amostra, enquanto métodos de digestão em tubo pequeno, como o Método 410,4 da EPA, usam 2,5 mL ou 10 mL. A faixa esperada de DQO e a concentração dos reagentes podem exigir um volume diferente ou uma diluição.

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. U.S. Environmental Protection Agency. Method 410.4: The Determination of Chemical Oxygen Demand by Semi-Automated Colorimetry. Método 410,4 da EPA (PDF) — digestão com dicromato a 150 °C por duas horas.
2. U.S. Geological Survey, via National Environmental Methods Index. Oxygen demand, chemical (COD), titrimetric, dichromate oxidation (I-3560-85). Método I-3560-85 do USGS (PDF) — DQO (mg/L) = (A − B) × N × 8.000 / mL de amostra; sulfato de mercúrio para o cloreto; correção acima de 2.000 mg/L de cloreto.