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Sistema de desmineralização de baixo custo COLÉGIO ESTADUAL ZUMBI DOS PALMARES – E.F.M.P Projeto de IC – “Água – Prêmio Jovem Cientista” Aluno: Roger Vicente.

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1 Sistema de desmineralização de baixo custo COLÉGIO ESTADUAL ZUMBI DOS PALMARES – E.F.M.P Projeto de IC – “Água – Prêmio Jovem Cientista” Aluno: Roger Vicente Orientador: Carlos Augusto Ehrenfried

2 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. 2

3 PJC: O Prêmio 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. 3

4 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. 4

5 1 United Nations, em 15/11/2013.http://www.un.org/waterforlifedecade/background.shtml “A água é uma substância essencial para a vida no planeta terra. 1 ” 5

6 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, A água pode ser classificada 1 de 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 CaCO 3 - água mole; Entre 50 e 150 mg/L CaCO 3 - água com dureza moderada; Entre 150 e 300 mg/L CaCO 3 - água dura; Maior que 300 mg/L CaCO 3 - água muito dura. 6

7 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. 7

8 Abastecimento do município de Colombo: majoritariamente de lenços freático e da bacia do Altíssimo Iguaçu, que esta sobre a formação capiru 1. 1 MINEROPAR. Mapa Geológico do Estado do Paraná

9 Formas de eliminação de sais minerais da água: Abrandamento. Destilação (Método mais utilizado 1, alto custo 2 ). Desmineralização por troca iônica. 1 BENDASSOLLI et al., Química Nova. 26(4), 612, SPIRO, T. G.; STIGLIANI, W. M. Pearson Prentice Hall. 2, 334,

10 Troca iônica: Feita através de resina especial, capaz de efetuar a troca de íons de interesse presente em solução 1,2. 1 BENDASSOLLI, et. al., Química nova, 19(2), 195, KUYA, et. al., Química Nova. 13, 205,

11 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. 11

12 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. 12

13 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 Sódio 1, Resina mista saturada.2 - Resina Mista saturada separada por densidade. Foto 02 – Resina saturada. 1 BENDASSOLLI, et. al., Química nova, 19(2), 195, KUYA, et. al., Química Nova. 13, 205,

14 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. 14

15 A reutilização da resina gera resíduos com os mais variados íons. Visando utilizar este resíduo foi elaborado uma célula de energia do tipo Al-Air Baterry 1,2 para a produção de energia a partir da oxidação do alumínio. 1 CHASTEEN, et. Al., Teach. 46, 544, TAMEZ, J.; YU J.H., J. Chem. Educ. 84(12), 1936,

16 Água da Rede79,3 Dest. Serpentina2,0 Dest. Pilsen0,0 Desmineralizador0,0 Tabela 01 – Valores médios de condutividade elétrica observada. 16

17 EquipamentoWL Dest. com serpentina7501,14 Dest. Pilsen70041 Desmineralizador01 Tabela 02 – Valores de consumo em Watts (W) e litros de água (L) por litro de água destilada produzida. ConsumoQuantidadeValor (R$) Água1 m 3 2,363 Energia Elétrica1 kWh0, Tabela 03 – Custo em reais para energia elétrica e água. 17

18 EquipamentoCusto em R$/L Dest. com Serpentina0, Dest. Pilsen0, Desmineralizador0, 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. 18

19 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. 19


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