Um Guia para Iniciantes em Medição de Oxigênio Dissolvido

É fácil pensar que o oxigênio está presente no ar que respiramos, mas e quanto aos líquidos que estão ao nosso redor? Nós não somos os únicos seres vivos que precisam de oxigênio para sobreviver.

Oxigênio é uma parte importante na preservação de alimentos, gerenciamento de água e monitoração do meio ambiente. É importante lembrar que o oxigênio não está presente apenas na atmosfera, ele também pode estar presente em líquidos. Isto faz com que o oxigênio seja um parâmetro de medição chave para algumas indústrias.

Neste texto vamos falar sobre:

  • O que é oxigênio dissolvido?
  • Por que testar oxigênio dissolvido?
  • O que afeta o oxigênio dissolvido?
  • Como medir oxigênio dissolvido?
    • Titulação
    • Galvânico
    • Polarográfico
    • Método Óptico de Oxigênio Dissolvido
  • Quais os melhores instrumentos para medir oxigênio dissolvido?

Por que testar oxigênio dissolvido?

O motivo depende do tipo de indústria. Por exemplo, os motivos pelos quais um vinicultor testa oxigênio dissolvido em um vinho são muitos diferentes dos motivos pelos quais um técnico de laboratório monitora oxigênio dissolvido em uma amostra de água.

Oxigênio dissolvido é um parâmetro vital no monitoramento ambiental da qualidade da água. É um grande indicador da saúde geral do ecossistema. Quanto mais indivíduos morrem, e eventualmente desaparecem, maior é o pico de crescimento bacteriano. Este pico de crescimento resulta em um aumento no uso de OD, e uma queda nos níveis totais de OD.

Quedas no nível de oxigênio dissolvido podem ser o bastante para causar a formação de zonas mortas, onde todos os animais e plantas aquáticos em um corpo de água morrem. O monitoramento de OD em aquicultura é feito por razões semelhantes.

Leia também: Oxigênio Dissolvido em águas naturais

Medições laboratoriais de OD

Podem ser diretas, mas também podem ser usadas para monitorar DBO, OUR e SOUR. DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) é usada para ajudar a determinar a matéria orgânica biodegradável na água. Isto dá aos operadores uma ideia geral da qualidade da água, assim como o nível de poluição na amostra.

OUR (Taxa de Absorção de Oxigênio)
É um teste mais rápido do que o de DBO e pode ser usado como um indicador da atividade biológica na amostra. Isto é feito ao se monitorar o consumo de oxigênio na água.

SOUR (Taxa Específica de Absorção de Oxigênio)
É a quantidade de oxigênio necessária em mg/L para que micróbios consumam um grama de alimento (resíduos). SOUR é normalmente monitorada em tratamento de lodo.

O que afeta oxigênio dissolvido?

Temperatura

Este é um dos principais fatores que afetam diretamente o oxigênio dissolvido. Temperatura em si é a medição da energia de movimento dentro de um sistema. Conforme a temperatura aumenta, o movimento das partículas aumenta.

Quando a temperatura sobe, as partículas, moléculas, átomos, etc. recebem mais e mais energia. Esta energia faz com que eles saltem de um lado para o outro mais rapidamente. A medida que essas partículas saltam mais e mais, elas colidem umas com as outras e podem quebrar as ligações que as mantêm juntas.

Partículas de OD podem ter as ligações que as prendem ao líquido quebradas, e elas podem saltar para fora da solução. Portanto, quanto maior a temperatura, menor a concentração de OD. Inversamente, se a temperatura diminuir, o movimento das partículas também diminui, e assim as concentrações de OD sobem.

Pressão

Quando falamos de oxigênio dissolvido, pressão se refere à pressão atmosférica. Quanto maior a altitude, menor será a pressão atmosférica. Quando a pressão atmosférica diminui, a pressão parcial do oxigênio diminui também. Conforme a altitude aumenta, a concentração de OD diminui pois não há muita pressão mantendo o oxigênio difuso no líquido. Se a pressão atmosférica aumentar, a pressão parcial do oxigênio aumenta também. Então, se a altitude diminui, a concentração de OD aumenta.

Salinidade

A quantidade de OD em uma solução também pode ser afetada pela salinidade. Isso remonta à química; como certas moléculas podem carregar diferentes tipos de cargas. A carga que uma molécula de sal carrega é muito atraída por moléculas de água, e é mais provável de ser dissolvida em uma solução. Oxigênio não é tão atraído por moléculas de água em uma solução se sal estiver presente. Isto se deve ao fato do sal jogar o oxigênio para fora da solução, já que não há espaço o suficiente. Conforme a salinidade aumenta, o OD diminui.

Umidade

Umidade ou vapor d’água podem afetar a concentração de OD, e a calibração de certas tecnologias de medição de OD. Quando o nível de umidade aumenta, a pressão parcial do oxigênio aumenta, e portanto o nível de oxigênio dissolvido aumenta também.

Como medir oxigênio dissolvido?

Podemos medir oxigênio dissolvido através de iodometria, colorimetria, métodos eletroanalíticos, e luminescência.

Iodometria

É uma forma de titulação. Titulação é quando você usa uma substância com concentração conhecida (titulante) para determinar a concentração de outra substância (sua amostra). Uma titulação de iodometria é um método em que o aparecimento ou desaparecimento de iodo é usado como sinal para o fim da titulação. A titulação usada para a determinação de OD é chamada de Método de Winkler. Isto fornece uma “medição única” da sua amostra.

Colorimetria

É a medição de cor. Reagentes químicos são utilizados para reagir com a amostra de OD, e formam uma cor específica. A intensidade da cor é diretamente proporcional a quantidade de OD na sua amostra. Os reagentes usados em testes colorimétricos são similares a uma versão modificada do Método de Winkler. Este método, assim como a iodometria, fornece uma “medição única” da sua amostra com OD.

Métodos Eletroanalíticos

Estes métodos são simplesmente sondas de oxigênio dissolvido. Os dois tipos de sonda que usam este tipo de química são chamadas de galvânica e polarográfica, e trabalham baseadas em reações de redução de oxidação (redox). As sondas fornecerão medições contínuas e em tempo real para a monitoração de suas amostras. Antes de discutirmos eletrodos, primeiro vamos lembrar rapidamente sobre as reações redox.

Reações Redox, também conhecidas como reações de redução de oxidação, ocorrem quando há a troca de elétrons entre duas substâncias. Oxidação e redução são duas metades de uma reação completa; não se pode ter uma sem a outra. O oxidante realiza a oxidação no redutor, e o redutor realiza a redução no oxidante.

  1. Sondas Galvânicas são sondas com membrana e funcionam como uma bateria. A sonda possui 2 partes que reproduzem o comportamento de uma bateria (produzindo uma voltagem). Na tampa do eletrodo há uma membrana muito fina. Esta membrana é importante porque é permeável a gases. Conforme o oxigênio atravessa a membrana, ele é dissolvido no eletrólito tamponado dentro da tampa da sonda. O oxigênio então é reagido em uma parte do eletrodo chamado cátodo, onde ele recebe um elétron. O elétron é fornecido por outra parte do eletrodo chamado anodo. Esta reação e a troca de elétrons causa uma voltagem a ser gerada entre o cátodo e o anodo da sonda. Uma vez que a corrente é formada, o medidor a que a sonda está conectada converte a leitura na unidade de concentração de OD.
  2. Sondas Polarográficas funcionam um pouco diferente das sondas galvânicas, mesmo que também possuam uma membrana. Em vez de se comportarem espontaneamente como uma bateria, há uma voltagem aplicada entre o cátodo e anodo. Esta voltagem fornecida funciona como um catalisador que conduz a reação do oxigênio. Assim como nas sondas galvânicas, o eletrodo possui uma membrana que permite a passagem de oxigênio no eletrólito tamponado. Uma vez que o oxigênio atinge o cátodo ele ganha um elétron. Isto causa uma corrente e a concentração de oxigênio dissolvido é determinada. Devido a voltagem aplicada, estas sondas necessitam de um aquecimento antes do uso.

Método Óptico de Oxigênio Dissolvido

Também usa uma sonda para medir o oxigênio dissolvido, mas em vez de monitorar uma reação, a sonda e o medidor monitoram luminescência. A sonda emite uma luz azul, que excita o material sensitivo na tampa da sonda. Quando o material se acalma uma luz vermelha é liberada, que é medida quando atinge o sensor de luz. A luz vermelha será suprimida se oxigênio dissolvido estiver presente. A intensidade, tempo de vida (declínio), e frequência da luz vermelha são todos dependentes da concentração de oxigênio. Sondas ópticas de oxigênio dissolvido também fornecem uma medição contínua da amostra. Sondas Ópticas de OD são um pouco mais afetadas por umidade do que outras sondas.

Quais os melhores instrumentos para medir oxigênio dissolvido?

Agora que já falamos um pouco mais sobre OD assim como o porquê e como é medido, você deve estar se perguntando quais instrumentos são melhores para testar OD. Primeiro é necessário decidir se você precisa um medidor portátil ou um medidor de bancada.

Medidores Portáteis

Têm a flexibilidade de realizar medições em vários lugares, mantendo os altos níveis de precisão. Estes medidores podem variar bastante em design, métodos de teste, e funções. Alguns medidores são desenvolvidos como medidores específicos que testam apenas um parâmetro, enquanto outros podem testar amostras para mais de um parâmetro ao mesmo tempo. Pesquise antes de adquirir, pois alguns medidores possuem o benefício de serem à prova d’água.

A grande variedade de opções permite que você encontre o medidor perfeito para suas necessidades. Estes medidores portáteis podem trabalhar com o método colorimétrico, uma sonda galvânica, uma sonda polarografica, e/ou uma sonda óptica de OD. Depende da sua preferência, matriz de amostra, e o nível de precisão desejado. A calibração de sondas galvânicas e polarográficas é feita com calibração de ponto único ou de dois pontos. Isto pode ser feito em solução de oxigênio zero, ou em ar 100% saturado. Há uma prática proveta de calibração incluída para facilitar o processo.

Hanna oferece uma variedade de medidores portáteis para as suas necessidades; de medidores específicos para OD, como o nosso HI98193 Medidor portátil à prova d’água para Oxigênio Dissolvido e DBO (perfeito para aplicações exigentes) ou o nosso novo HI98198 Medidor Óptico de Oxigênio Dissolvido (que faz com que a análise de OD seja mais confiável e sem complicações), até medidores multiparâmetros como o HI98196 Medidor Multiparâmetro para pH/ORP/OD/Pressão/Temperatura (que supre todas as necessidades para análise de qualidade de água).

Medidores de Bancada

Assim como medidores portáteis, os medidores de bancada são variados e fornecem diversas opções que se encaixam na aplicação de sua preferência. Antes de adquirir um medidor de bancada é importante ter ideia da quantidade de espaço disponível. Alguns medidores, como o fotômetro de bancada, podem precisar de mais espaço do que um medidor que usa uma sonda eletroanalítica. Por outro lado, também há medidores de bancada de oxigênio dissolvido que não ocupam espaço, já que podem ser fixados na parede.

Alguns medidores de bancada são específicos para alguns parâmetros. Se apenas oxigênio dissolvido precisa ser analisado temos uma solução econômica excelente: o nosso HI5421-01 Medidor de Bancada para Pesquisa de Laboratório de Oxigênio Dissolvido e DBO. Os sensores integrados de temperatura e pressão barométrica permitem compensação de temperatura e pressão.

Se há potencial para análise de outros parâmetros, recomendamos um medidor expansível. Isso quer dizer que o medidor inicial é adquirido em um pacote com a sonda de oxigênio dissolvido e outras sondas, como a de pH, podem ser adicionadas no futuro. A Hanna oferece o HI2040-01 Medidor edge® de OD Multiparâmetro. Este medidor e sonda permitem a análise de OD in-situ em ambientes estreitos, já que a sonda é mais fina.

Tanto o medidor portátil de OD quanto o medidor de bancada de OD podem compensar os principais parâmetros que afetam as leituras de OD (temperatura, pressão, salinidade, umidade). Se você precisa guardar os dados, escolha um medidor que tenha a capacidade de guardar dados e transferir os arquivos para um pen drive ou computador.

Mesmo que as amostras sejam complexas, medir oxigênio dissolvido não deve ser.

Use este guia para ajudar com o que, por que e como analisar

oxigênio dissolvido. Para ajudar a escolher a melhor opção para a sua necessidade de análise de oxigênio dissolvido.

Consulte-nos: www.laboratoriodaagua.com.br ou contato@laboagua.com.br