A turbidez é um indicador simples da qualidade da água que pode ser medido com medidores de turbidez e sensores em uma variedade de aplicações. Em quase todos os abastecimentos de água, em geral, altos níveis de matéria em suspensão são inaceitáveis por razões estéticas e podem interferir nos testes químicos e biológicos.
A capacidade de medir a turbidez com precisão e confiabilidade é um componente importante para entender a qualidade da água pelos seguintes motivos:
Quer esteja em campo ou no laboratório, a Hach oferece uma variedade de analisadores, medidores e sensores de turbidez para garantir resultados fáceis e precisos.®
Medidores de turbidez em linha e sensores de turbidez
Na água potável e em algumas estações de tratamento de águas residuais, é essencial monitorar a turbidez continuamente para manter cada etapa do processo de filtragem sob controle e evitar contratempos.
Os medidores de turbidez do processo são simples, de baixa manutenção e precisos, perfeitos para um ambiente em que são necessários para fornecer leituras em tempo real.
Analisadores de turbidez portáteis para locais remotos
Montar um laboratório em um canteiro de obras ou perto de um rio após uma tempestade seria um incômodo desnecessário. É aí que os medidores portáteis de turbidez são mais úteis.
Esses dispositivos portáteis são duráveis, simples de usar e capazes de realizar testes rápidos em campo.
Medidores de turbidez de bancada de laboratório
Os medidores de turbidez de bancada são perfeitos para medir amostras e realizar uma série de testes em água de várias fontes.
Eles são projetados para serem sensíveis para medições ultraprecisas em condições controladas de laboratório.
Há muitas razões para medir a turbidez da água, mas a principal é avaliar sua limpeza - seja água de fonte, como um lago em um parque estadual, ou água potável em um sistema municipal de distribuição de água.
A turbidez foi originalmente usada como uma medida qualitativa no início dos anos 1900 para classificar a qualidade estética da água potável.
O processo de hoje é semelhante, pois depende de observações qualitativas, mas envolve instrumentos que usam tecnologia de espalhamento de luz para leituras mais específicas.
Qualidade e estética, saúde e conformidade são apenas algumas das razões pelas quais a medição da turbidez é importante.
A água que parece turva não é apenas visualmente desagradável - é um sinal característico de má qualidade da água, potencialmente correlacionada com a contaminação bacteriana. Se a água potável tivesse alta turbidez e fosse tudo menos cristalina, seria uma bandeira vermelha de que a água não está própria para o consumo.
A alta turbidez também pode ser uma preocupação ambiental. Embora seja normal que algumas partículas suspensas estejam presentes em lagos e rios, a presença de muitas partículas em aglomerados pode indicar que certos tipos de erosão estão em jogo. A sedimentação, por exemplo, pode não apenas tornar lagos e rios esteticamente desagradáveis, mas também ameaçar os ecossistemas.
Níveis mais altos de material particulado impedem que a luz penetre abaixo da superfície prejudicando a fotossíntese. Essas partículas também podem absorver mais calor, impossibilitando a sobrevivência de alguns organismos se a temperatura da água subir muito.
Em contrapartida corpos d'água com baixa turbidez podem indicar um ecossistema saudável com pouca erosão em jogo. Os benefícios estéticos da baixa turbidez também beneficiam as indústrias de recreação e turismo, levando a uma melhor qualidade de vida em geral.
A água rica em partículas sólidas pode oferecer um refúgio para o crescimento de bactérias e patógenos. Se não for tratada, a alta turbidez pode causar surtos de doenças transmitidas pela água. Hoje, as duas ameaças mais comuns nos sistemas de água potável são cistos de Giardia lamblia e oocistos de Cryptosporidium parvum.
Esses patógenos não são visíveis a olho nu, mas podem causar níveis mais altos de turbidez. Ao coletar uma amostra de água potável e medir sua turbidez, é possível determinar quantas partículas reflexivas estão afetando a qualidade. Níveis mais altos do que o normal indicam que a água pode não ser segura para beber e deve ser testada quanto à presença de bactérias.
Como os níveis de turbidez mudam diariamente em fontes de água potável, como os Grandes Lagos, o monitoramento regular permite que os operadores da planta ajustem suas operações de tratamento de acordo.
A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) tem vários padrões para a qualidade da água com base em medições de turbidez. Os operadores da estação de tratamento de água são obrigados a calibrar os medidores de turbidez semanalmente ou mensalmente, dependendo do tipo de equipamento em uso.
Os níveis de turbidez são medidos em unidades de turbidez nefelométrica (NTU). De acordo com a EPA, a água potável deve ser mantida abaixo de 0,15 NTU para um fluxo que sai de uma linha de filtragem individual e abaixo de 0,30 NTU para o efluente do filtro combinado de uma estação de tratamento de água inteira.
Considerando o quão sofisticados são os medidores de turbidez de hoje, os padrões de calibração da EPA e os requisitos da NTU podem parecer excessivamente cautelosos. Mas essa cautela é essencial, considerando que muitas estações de tratamento de água dependem de equipamentos mais antigos que podem não ser tão precisos ou eficientes.
NO BRASIL, A PORTARIA GM/MS nº 888/2021 DE POTABILIDADE DA ÁGUA, ESTABELECE QUE em toda a extensão do sistema de distribuição (reservatório e rede) ou pontos de consumo deverá atender ao VMP (Valor máximo permitido) de 5,0 NTU para turbidez, e durante o tratamento a água, após a filtração, deve ter o VMP de 0,5 NTU.
Várias indústrias exigem medições regulares de turbidez para manter suas operações diárias sob controle. Embora a boa qualidade da água seja essencial, diferentes processos obtêm benefícios adicionais da medição da turbidez.
Embora a conformidade regulatória seja importante para a água potável municipal e as estações de tratamento de água, medir a turbidez também pode ajudar a manter o custo das operações baixo. Fazer medições regulares de turbidez pode otimizar o desempenho do filtro, estabelecendo ciclos eficientes de retrolavagem do filtro. E no caso de ruptura do filtro, as leituras de turbidez podem indicar uma violação de partículas antes que se torne um problema caro que exija uma resposta regulatória apropriada.
Em última análise, as medições de turbidez são uma parte importante do controle de qualidade em estações de tratamento de água. Eles ajudam os operadores a atingir seu objetivo mais importante: tornar a água segura para os consumidores beberem.
A boa qualidade da água também é vital na indústria de bebidas, onde o sabor e a textura são de extrema importância. Para bebidas alcoólicas como vinho e cerveja, a consistência do sabor e o prazo de validade estão no centro do controle de qualidade. E para água engarrafada e refrigerantes, é fácil para os consumidores verem quando algo está errado, especialmente se a turbidez for um problema.
A turbidez pode variar drasticamente dependendo de onde a água é proveniente na indústria de bebidas. Ter medidores de turbidez operacionais garante que os fabricantes possam monitorar a qualidade de sua água para ver se ela precisa de filtragem ou tratamento extra. Com medições consistentes, as leituras de turbidez mantêm a qualidade sob controle para garantir que a água sempre atenda aos altos padrões de fabricação de bebidas.
Um medidor de turbidez pode refletir sobre a quantidade de sólidos suspensos na água em diferentes partes do processo de tratamento, seja para relatórios de conformidade ou para controle de processo em tempo real.
As medições de turbidez podem ajudar a garantir que o efluente atenda aos padrões de qualidade nas águas residuais municipais.
Existem duas maneiras principais de medir a turbidez, e cada uma tem benefícios para diferentes setores.
Um espectrofotômetro mede a transmitância da luz da amostra de água e os fótons podem ser absorvidos pelas substâncias dissolvidas e espalhados por partículas suspensas presentes na amostra. Ambos os componentes contribuem para a diferença entre a quantidade de luz enviada para a amostra e a que sai dela. Essa diferença constitui a absorbância total da luz pela solução, e não é fácil distinguir entre a luz realmente absorvida pelos componentes e a luz perdida por dispersão pelo material particulado. A quantidade de luz espalhada pode ser capturada pelo instrumento e traduzida em turbidez da amostra, proporcionando uma leitura adicional além da absorbância. Isso contribui para o design dessa instrumentação espectrofotométrica e a torna mais complexa.
Sensores dedicados à turbidez podem medir uma amostra de fluxo ou ser submersos em água para fazer leituras mais precisas usando técnicas de dispersão de luz. Alguns medidores de turbidez podem fazer leituras em uma amostra sem tocar diretamente no líquido, lendo através de cubetas.
Os medidores de turbidez são os dispositivos mais versáteis, pois podem ser usados em uma ampla variedade de configurações. Os medidores de turbidez geralmente empregam um feixe de luz, chamado luz incidente, que se espalha pelas partículas suspensas na amostra que está sendo medida.
O método de medição da luz espalhada a 90 graus em relação ao feixe de luz incidente é chamado de nefelometria, e o medidor de turbidez usado para esse tipo de medição é um nefelômetro.
Os nefelômetros detectam a quantidade de luz espalhada e a comparam com um padrão de medição calibrado que pode ser definido pelo usuário. Se a água estiver mais turva, a luz se espalhará mais. Se for menos turva, a luz se espalhará menos. Somente métodos nefelométricos para medir a turbidez são aceitos para conformidade regulatória e relatórios nos EUA e Brasil.
Diferentes nefelômetros e medidores de turbidez existem para diferentes propósitos, embora seu princípio básico de medição permaneça o mesmo – medir a porção de luz espalhada pelas partículas.
Os medidores de turbidez precisam ser calibrados de acordo com os padrões estabelecidos pelos fabricantes e organizações reguladoras para garantir uma medição precisa da turbidez. Isso geralmente é feito usando um material sintético líquido chamado Formazina.
A formazina é o único padrão primário verdadeiro reconhecido para calibração de medidores de turbidez. Padrões mais recentes, como os Padrões de Turbidez de Formazina Estabilizada StablCal, são construídos a partir da Formazina, mas têm melhor estabilidade.®
Os padrões StablCal, especialmente embalados em frascos lacrados, são ideais para calibrar medidores de turbidez em campo, pois sua maior estabilidade e portabilidade garantem uma leitura de qualidade de laboratório mesmo fora dele.
Todos os medidores de turbidez têm requisitos operacionais diferentes, por isso é importante verificar as instruções antes de usar.
No entanto, a maioria dos medidores de turbidez segue o mesmo procedimento geral para unidades de bancada ou portáteis:
Antes da desinfecção, a turbidez da água potável deve ser inferior a 1 NTU.
Se estiver acima de 1-2 NTU, a eficácia da cloração diminui significativamente. Em áreas onde há menos recursos disponíveis, a turbidez deve ser inferior a 5 NTU.
A primeira medida formal de turbidez da água (por volta de 1900) foi chamada de Método Jackson Candle (Figura 1). Era essencialmente um tubo de vidro vertical montado sobre uma vela. A escala no tubo foi calibrada usando diluições de uma solução de referência padrão compreendendo 1.000 partes por milhão (ppm) de terra de diatomáceas (sílica) em água destilada.
As unidades de medida calibradas no tubo foram chamadas de Unidades de Turbidez de Jackson (JTU). A amostra de água foi despejada no tubo até que a imagem distinta da chama da vela não fosse mais visível ao olho humano quando vista de cima. A profundidade da água no tubo naquele ponto correspondia a uma leitura JTU distinta na escala do tubo.
Comparado aos instrumentos e métodos de hoje, esse método original era uma medida relativamente grosseira de turbidez que poderia resultar em inconsistências devido a diferenças na visão do espectador e na vela usada.
Em 1926, Kingsbury, Clark, Williams e Post desenvolveram uma nova solução de referência padrão (polímero de formazina) que era mais fácil de formular. Ele forneceu maior consistência do que o padrão de referência de terra de diatomáceas de Jackson, que poderia variar de acordo com a fonte do material.
A formazina também faz um bom trabalho ao replicar as partículas e a turbidez normalmente experimentadas em aplicações de água potável. Uma vantagem da formazina é que, embora nem todas as cadeias poliméricas sejam de tamanho idêntico, ela produz uma resposta muito regular toda vez que é sintetizada.
O padrão de formazina foi um passo importante para padronizar os testes de turbidez. Ele ainda está em uso hoje, enquanto outros componentes de turbidimetria — como fontes de luz e detectores de luz — foram refinados para eliminar as variáveis da luz de velas e da visão humana.
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