ANALISADORES DE LIQUIDOS

 Analisadores de Líquidos 

Introdução;

Sejam Benvindos ao espaço reservado aos Analisadores de Líquidos.

O objetivo deste blog é  contribuir com a divulgação das técnicas aplicada na medição de líquidos,  independente da tecnologia que envolve a instrumentação analítica e os seus respectivos sistemas de amostragem.

Neste espaço também vamos apresentar em uma sessão exclusiva as novas tecnologias, trabalhos desenvolvidos por profissionais que atuam neste segmento e a troca de experiência, seja desenvolvendo projetos, instalando, comissionando, executando a   partida  ou contribuindo com a disponibilidade dos analisadores e os seus respectivos sistemas de amostragem.  
                                                                                            Nereu Guimarães (ng1949@uol.com.br)

Assim sendo daqui pra frente, vamos apresentar, discutir e trocar experiências envolvendo dois tipos principais de analisadores, sendo um deles aplicado para  analise de líquidos e em outra sessão na analise de gases.

Cabe salientar que com o advento da eletrônica digital os analisadores vem se desenvolvido rapidamente, melhorando sensivelmente a performance, criando facilidades para programação calibração e aumentando sensivelmente a precisão da leitura e em consequência o resultado das analises contínuas do processo.

Quanto ao sistema de amostragem, por se tratar de um item sensível e que influência diretamente no sucesso do projeto vamos tratar deste tema de modo a que o analisador especificado possa operar e traduzir o resultado das analises de forma precisa e com baixo índice de intervenção e alta disponibilidade.

O objetivo deste blog é mostrar todas as tecnologias e tendências disponíveis, não se prendendo a um outro fabricante de analisadores industriais e sempre respeitando a decisão adotada por quem se decidiu pela compra deste ou daquele analisador.

O que pretendemos através é colocar em discussão e mostrar as alternativas que o usuário pode ter para contornar um problema que possa estar ocorrendo devido a um desvio que ocorreu no projeto, causado talvez por exemplo devido uma mudança no processo ou na especificação do analisador.

Analisadores de Líquidos

Através dos analisadores de líquidos, podemos  monitorar e ou controlar por exemplo; pH/Redox, Condutividade, Turbidez, Oxigênio dissolvido, Cloro Residual, estas são as analises mais comuns encontradas em vários segmentos da industria, especialmente quando na planta existe por exemplo sistema de tratamento de agua para caldeiras geradoras de vapor, reaproveitamento de condensado, tratamento de efluentes líquidos, industrias de papel e celulose, plantas químicas, alimentícia, metalurgia, etc.

Na sequência vamos abordar outros tipos de analisadores de líquidos, desde o principio de funcionamento até a sua aplicação nos diversos segmentos da industrial.

1) Analisadores de pH

Iniciamos comentando sobre os analisadores de pH que podem ser do tipo (colorimetrico) apenas uma fita de papel sensível, tipo portátil para leituras esporádicas, de bancada ou fixo, associado a um sistema de amostragem.

Um pouco de Historia sobre os analisadores de pH

Iniciamos comentando sobre os analisadores de pH que podem ser do tipo (colorimetro) apenas uma fita de papel sensivel, analisador tipo portátil para leituras esporádicas ou um analisador de pH fixo com leitura continua, o qual é montando em um processo industrial e associado a um sistema de amostragem.

Os primeiros medidores de pH comerciais foram construídos por volta do de 1936 por Radiometer na Dinamarca e por Arnold Orville Beckman nos Estados Unidos.
Arnold O. Beckman, professor assistente de química que trabalhava no Instituto de Tecnologia da Califórnia, foi  convidado a elaborar um método rápido e preciso para medir a acidez do suco de limão para a Califórnia Produtores Exchange (Sunkist).

O invento de Beckman ajudou a lançar a empresa Beckman Instruments (agora Beckman Coulter).
O medidor de pH Beckman foi reconhecido pela  ACS National Landmark Química em função da sua importância como o primeiro medidor de pH eletrônico para uso comercial.
Em 1970 a Jenco Eletrônica de Taiwan projetou e fabricou o primeiro medidor de pH digital portátil, sob a marca Cole-Parmer.

Os analisadores de pH podem ser do  tipo (colorimetrico) apenas uma fita de papel  sensível, tipo portátil para leituras esporádicas, de bancada ou fixo, associado a um sistema de amostragem.

Definição de pH:

Concentração de íons Hidrônios em uma solução aquosa, que determina o grau de acidez ou alcalinidade da amostra que esta sendo analisada.

Dissociação da água:

H2O  D  H+  +  OH-        ou        2 H2O  D  H3O+  +  OH-

Sendo  a concentração em grama por litro de H+                           [H+] (ou [H3O+])   =   [OH-]   =   1 x 10-7 a 25ºC

Escala para medição de pH:

A escala de pH abrange uma faixa entre 0 a 14, que corresponde a concentrações de íons hidrônios

que variam de 1 a 10-14 íons g/l.

 < 0------------------------------------7-------------------------------14 (10-14 Íons de H3O+)                       

(Acido) <-------------------------(Neutro)  ---------------------------> (Alcalino)  

 Qual a importância da medição de pH?

a)  A maioria das reações orgânicas ocorrem via neutralizações de pH.

b) A velocidade de muitas reações é controlada pela disponibilidade de íons H+ ou OH-

c) O controle da fermentação é sensível ao pH.

     d) A qualidade de vários produtos é monitorada/controlada através da analise do pH.

     e) A monitoração da corrosão em relação ao material exposto, é feito através da analise de pH.


Tipos de Medição de pH:

Colorimetrico, através de reagentes que em função da concentração (acido ou alcalino), alteram

de cor.

Eletro métrico, via utilização de eletrodos de medição e referencia (potencial elétrico) que se

aplica para analise continua.

Circuito esquemático para medição de pH

                                                          

Eletrodo de medição;

Membrana sensível aos íons H3O+ Eletrólito  (H3O+ = constante)

Diferença de potencial (Tensão) entre as faces da membrana proporcional ao pH

Os problemas que podemos enfrentar neste tipo de aplicação na medição de pH são os seguintes;

a) Impedância

b) Cabo danificado ou com baixa isolação

c) Deposito de sujeira nos eletrodos

d) Faltando imergir os eletrodos no meio liquido (amostra)

e) Quebra do(s) eletrodo(s).

Unidade Amplificadora;

A unidade amplificadora do analisador de pH deve ter sido projetada contra ruídos e 
incorporar as seguintes caracteristicas;

O eletrodo de medição e o de referência, devem ter circuitos amplificadores  
montados de forma separada e aterrados a solução que esta sendo medida, duplo
amplificador de entrada com as saídas alimentando um amplificador diferencial.
Este tipo de configuração reduz/elimina o efeito do ruido que pode interferir na
funcionalidade do analisador de pH.

Entre as faces da membrana do eletrodo de medição, surge uma diferença de potencial
proporcional a diferença de concentração de íons de hidrônios.

Eletrodo de referencia;

O eletrodo de referencia fica imerso em eletrólito com extremidade porosa em

contato com o fluido do processo.

Fecha o circuito de medição com o eletrodo de medição

Mantém ddp constante entre a membrana e a solução, Eletrodo por difusão, o

escoamento.

    




      Unidade Amplificadora;
     

     A unidade amplificadora do analisador de pH deve ter como caracteristica 

     alta imunidade contra ruídos e deve incorporar as seguintes caracteristicas;


      Medição      Referência
 

. O eletrodo de medição e o de referência, devem ter circuitos

   amplificadores  montados de forma separada e aterrados a solução que

   esta sendo  medida, duplo  amplificador de entrada com as saídas

   alimentando  um amplificador diferencial.

   Este tipo de configuração reduz/elimina o efeito do ruido que pode interferir

   na funcionalidade do analisador de pH.

   Auto diagnostico on-line.

   - Medição das impedâncias

   - Quebra do eletrodo

   - Deposição de sujeira

   -  Não imersão dos eletrodo

   -  Rompimento do cabo

   Dispositivos utilizados na limpeza dos eletrodos;

    A seguir apresentamos alguns dispositivos utilizados na limpeza dos eletrodos

    de  modo a aumentar a disponibilidade e reduzir os custos com a manutenção

    dos  analisadores de pH.

    Limpeza com jato de agua ou ar

     Limpeza com Escova rotativa

 
  
    Limpeza por ultra som



   
     Limpeza Quimica

 

    
   Tecnologia dos Sensores Inteligentes

    O sistema de gerenciamento digital de sensores existem já faz algum tempo e se diferenciam entre

    os fabricantes de analisadores de pH.

     Com o passar do tempo a solicitação por um sensor digita inteligente com possibilidade da calibração remota

     e diagnostico mais efetivo foi crescendo e neste intervalo também foi encontrado a solução de

     problemas envolvendo o meio físico que interliga os eletrodos a unidade amplificadora tais como

     cabos e conectores melhorando a qualidade e neste mesmo tempo foi  lançado uma nova tecnologia

     que acabou resolvendo de forma definitiva as dores de cabeça que existiam em relação a comunicação

     de dados entre o sensor e a unidade eletrônica (transmissor), abrindo possibilidade de se armazenar

     dados para facilitar a calibração, rastreabilidade e também  contribuindo com os dados para que se

     realize uma manutenção preditiva mais eficaz.

    O conceito do sensor digital é baseado na idéia de fazer todos os processamentos críticos ainda

    dentro do sensor, converter os dados de analógico para digital no próprio sensor e só então estabelecer

    uma conexão entre sensor e transmissor, livre de interferências e  conectores metálicos passivos, sujeitos

    ao meio ambiente em que estão expostos tais como  umidade e corrosão.

    A grande diferença deste tipo de sensor em relação ao convencional é que foi desenvolvido um circuito

    eletrônico digital na cabeça do  sensor com a mesma funcionalidade existente em um transmissor de pH do

    tipo analógico, instalando na cabeça do sensor.

    Componentes que estão incorporados no Sensor Inteligente
    
    Unidade pré-amplificadora,
    Processador digital,
    Circuito de memoria (identificação do sensor), (registro das calibrações), Registro dos dados operacionais

    Conversor A/D
    Sensor
    Protocolo de Comunicação com o Transmissor
     

  
   Os valores da  medição são transmitidos de forma digital para o cabo e deste para o transmissor, sem
    perda alguma da precisão da medição

    As principais vantagens de uso dos Sensore Inteligentes, são as seguintes;

    Confiabilidade/Praticidade/ Benificio Custo/ Facilidade na execução das manutenções preditivas/
    Procedimentos de Calibração mais confiaveis.

   Analisadores de Condutividade (Condutivimetros)

    O analisador por condutividade elétrica, também conhecido como condutivimetro é aplicado para
     se determinar o nivel de concentração de uma solução ou identificar o grau de contaminação de
     uma solução.

     Resumindo o moetdo de medição é baseado em uma capacidade de uma solução transportar
     a corrente elétrica através dos seus íons.

     A condutividade pode ser medida em ácidos, bases, sais orgànicos e suas soluções.
     A medida da condutividade tem varias aplicações e esta se expandindo, sendo empregada tanto na
     monitoração e alarme como no controle do processo
    
     Segue abaixo as principais aplicações na medida da condutividade;

     1) Pureza da agua de alimentação da caldeira
     2) Retorno/Reaproveitamento de condensado de vapor d'agua.
     3) Concentração de acidos ou alcalis
     4) Vazamentos em trocadores de calor
     5) Torres de resfriamento
     6) Osmose reversa

Além das aplicações citadas anteriormente, os analisadores de condutividade são aplicados na
monitoração da contaminação de água doce por água salgada, na engenharia naval e em

instalações fixas que empregam água do mar como agente de resfriamento, os condutivímetros

são calibrados em “ppm de cloreto de sódio”, e são denominados salinômetros, cuja medida
apresenta valor relativo, devido a presença de outras substâncias iônicas que não propriamente
o cloreto de sódio.

Em alguns casos a medição da condutividade de água de alimentação de caldeiras é dada
em p.p.m. de sólidos totais dissolvidos, relacionados com a condutividade através de fórmula

empírica.

Também é possivel calibrar os condutivímetros  em termos de concentração de ácido sulfúrico
 para monitorar a qualidade do acido sulfurico  e neste tipo de aplicação são conhecidos
 como transmissores de concentração de ácido sulfúrico.

 Relembrando que a condutividade elétrica de uma solução depende de concentração iônica
 (totalidade de íons) e de sua mobilidade.

Resumindo a medição da condutividade é determinar a condutância específica de uma
solução, definida como a condutância medida entre as faces opostas de um cubo de 1 cm
de lado.

A unidade de condutividade é o S/cm, antigamente denominado mho/cm (S = Siemens).

As soluções de interesse prático apresentam condutividades que variam desde décimos
de uS/cm até a ordem de S/cm, sendo mais usuais as medições de baixos valores.

Como referencia, segue abaixo a condutividade encontrada em algumas soluções;

Água ultrapura 0,05 uS/cm

Água destilada (para uso em caldeiras) 1 uS/cm

Água potável 50 uS/cm

Água da rede pública 100 uS/cm

Água do mar 53.000 uS/cm

Solução de NaOH a 0,05% 1.000 uS/cm

Como podemos medir a Condutvidade?
A condutividade elétrica  pode ser medida por meio de dois principios de medição;

Sistemas com eletrodos de contato: utilizando dois ou (quatro) eletrodos imersos na solução.
A celula composta por 4 (quatro) eletrodos se aplica quando a condutividade é alta e existe a
possibilidade de ocorrer polarização, principalmente em amostra com contaminantes.
Para contornar o efeito da polarização se faz uso de corrente alternada na excitação dos eletrodos
de medição. 

Sistema Eletrodeless: medição feita através da permeabilidade magnetica da solução utilizando duas

bobinas que não entram em contato direto com a solução.







Como vantagem da celula indutiva podemos destacar os seguintes pontos;

-Não tem problemas com polarização.
-Especialmente aplicado para medições em soluções abrasivas/corrosivas/pastosas ou
 que contenham fibra suspensão.
-Normalmente se aplica em medições com condutividade elevada (10mS/cm a 2 S/cm).
-A temperatura é um item importante que deve ser observado para não danificar o elemento
 que reveste as bobinas.


Curvas de resposta da condutividade, em função do tipo de fluido medido

Cabe destacar que a condutividade é diretamente proporcional a temperatura devido ao aumento da
mobilidade iônica da solução com o aumento da temperatura.

O valor da condutividade é sempre normalizado a 25 graus Celsius, segundo a formula
abaixo indicada;

CT= C25 [1+F (T-25)]

CT=   Condutividade elétrica na temperatura T (graus Celsius)
C25= Condutividade elétrica a 25 graus Celsius
F= fator
T= temperatura da solução em graus Celsius

A condutividade de uma solução a concentração constante é alterada em função da temperatura,

segundo uma função que é específica para cada solução.

Embora esta variação de condutividade em função da temperatura seja real - e não devida a

erros de medição - há casos onde ela é indesejável, como na medição da concentração de

uma solução em um processo de temperatura variável. Nestes casos o equipamento de

medição deve ser dotado de um compensador automático de temperatura, permitindo

a indicação da condutividade a uma temperatura de referência (20 a 25 graus Celsius), mesmo que a

temperatura da solução possa variar.

Os sensores, montados em contato com a solução de processo, compreendem a célula de

condutividade e o elemento sensor do circuito de compensação automática de temperatura.
Para compensar a temperatura se faz uso de um sensor de temperatura tipo PT1000.

A célula de condutividade é um sensor passivo, que não gerando nenhum  potencial.

Consiste basicamente de dois eletrodos de geometria bem determinada contidos em uma

câmara isolada que delimita a porção do fluido a ser medido, tornando o resultado da medição

independente do volume total da amostra e de superfícies adjacentes.

Define-se a constante ou fator de célula pela relação entre a condutância especifica da solução

e a condutância medida pela célula.

A resistência "vista” pelo medidor será função da condutância da solução e do fator da célula.

O fator da célula depende da geometria de seus eletrodos.

Assim, uma célula conforme a geometria citada na teoria, cujos eletrodos apresentem-se como

faces opostas de um cubo de 1cm de aresta, terá fator 1.

Igualmente, uma célula de fator unitário poderá ser construída com eletrodos de menor área e

menor afastamento e vice-versa.

Células de fator maior que um, apresentarão eletrodos com menor área e/ou maior

afastamento.

A faixa efetiva de operação de um analisador de condutividade será o produto da faixa do

medidor pelo fator da célula empregada. Assim, um sistema constituído por um medidor de

faixa 0/100 uS/cm, conectado a uma célula de fator 100, irá operar na faixa de 0 - 10000

uS/cm.

São usuais células com fatores compreendidos na faixa de 0,1 a 100.

Cabe usualmente ao fabricante, determinar a faixa do medidor e o fator da célula, para que

resulte a faixa de trabalho especificada.

A escolha dos materiais empregados na fabricação dos eletrodos é critica, visto que os

mesmos sofrerão uma ação eletrolítica, estando muitas vezes em contacto com líquidos

corrosivos. São empregados normalmente grafite, aço inox e platina.

A freqüência de alimentação dos eletrodos é uma das variáveis que devem ser consideradas

na célula de condutividade, pois, através do aumento ou diminuição dessa freqüência,

consegue-se melhores resultados na medição.

Quando a amostra apresenta baixa condutividade (efeito dielétrico), a capacitância do circuito é

alta. Se a amostra apresenta alta condutividade, a capacitância do circuito é baixa.

Para ambos os casos pode-se variar aumentando ou diminuindo para manter a impedância Xc.

Os limites usuais de pressão e temperatura das células de condutividade situam-se em torno

de 15 Kgf/cm2 e 150 ºC, variando de fabricante para fabricante.

Tipos de eletrodos para medição da condutividade;

O material empregado na construção dos eletrodos pode ser alterado de acordo com a aplicação.

Conclusão final: Para os eletrodos de medição de condutividade também se aplica

a mesma tecnologia dos sensores inteligentes para medição de pH e oxigenio dissolvido.

Analisadores de Oxigênio Dissolvido:

O analisador de O2 dissolvido é um instrumento que foi desenvolvido para determina a quantidade

de oxigênio em soluções aquosas de acordo com o metodo desenvolvido por L.W.Winkler em 1.888.

0 oxigênio dissolvido é uma importante variável monitorada, principalmente nos sistemas

de tratamento de agua e efluentes porque a atividade orgânica na água depende diretamente

do oxigênio na forma gasosa.

A medição de oxigênio dissolvido é um método que vai indicar a quantidade de oxigênio presente

em um meio liquido, indicando o nível de contaminação orgânica.

A dissolução de gases em liquidos, é o fenômeno no qual um gás se dissolve em um meio liquido ao

entrarem em contato. Os gases possuem energia cinética suficiente para adentrar e ao mesmo tempo

se dissolver entre as moléculas do meio liquido, sendo que o nivel de dissolução vai depender da

solubillidade do gás e do liquido. Da mesma forma, as moléculas de gás deixam o meio liquido, voltando

para a fase gasosa. 

Caso a concentração de gás for mantida constante,acaba ocorrendo um um equilíbrio entre as

quantidades de moléculas de gás que se dissolvem no líquido e as que deixam o meio líquido.

A pressão parcial do gás componente de uma mistura gasosa é a pressão que o mesmo 

exerce se sómente o gás preenchesse o  volume total da mistura, mantendo a mesma temperatura.

A fórmula utilizada para este calculo é a seguinte;

Pa = Ya . Pt

Onde:

Pa = pressão parcial do gás A

Ya = fração molar do gás A
Pt = pressão total da mistura gasosa.

Exemplo: a pressão parcial do oxigênio no ar atmosférico, considerando que Ya = 0,21 e Pt =

760 mmHg (1 atm), é:
P(O2) = 0,21 . 760
P(O2) = 159,6 mmHg (0,21 atm)

Fração molar de um gás dissolvido Xa – é a razão entre o número de moles desse gás e a
soma do número de moles de todos os componentes da mistura.

Xa = __na__
            ΣnI

Onde:

na = número de moles do gás dissolvido
Σni= número de moles totais (solvente e todos componentes dissolvidos)

Em termos práticos, a fração molar é obtida através da relação entre a pressão parcial do gás
dissolvido e o coeficiente de Henry Ka para o gás.

Xa = __Pa__                       KO2 = 4,58.10- 4 atm a 25ºC

             Ka

O coeficiente de solubilidade de um gás, ou simplesmente solubilidade, expressa a quantidade

máxima de gás dissolvido necessária para se obter um líquido saturado.

O coeficiente de solubilidade pode variar em função da;
Temperatura do líquido: o aumento da temperatura provoca diminuição do coeficiente

de solubilidade e vice-versa.

Pressão barométrica: o coeficiente de solubilidade aumenta com o aumento de pressão e
vice-versa.
Sólidos dissolvidos (Ex. NaCl): a presença de sólidos dissolvidos no líquido diminui o
coeficiente de solubilidade.

Medição de Oxigênio Dissolvido

A medição de oxigênio dissolvido pode ser feita por diferentes tipos de sensores, entre os quais

citam-se:

a) Célula galvânica de membrana

b) Célula eletrolitica de membrana

0 resultado da medição pode ser expresso, dependendo do analisador, nas seguintes unidades

de concentração:

a) mg/l

b) ppm

c) % saturação

Célula Galvânica de Membrana

A Célula galvânica de membrana é constituída por um eletrodo de chumbo (Pb) e um eletrodo

de prata (Ag), imersos numa solução eletrolítica de hidróxido de potássio (KOH).
Uma membrana delgada (teflon, polipropileno) separa a solução eletrolítica da solução em medição,
evitando o contato direto.

Como funciona?

O funcionamento da celula ocorre todas as vezes que ela entre em contato com uma

solução aquosa na qual exista uma quantidade de oxigênio dissolvido nas unidades de medida expressa
no paragrafo II, acima indicado.

O oxigênio presente na amostra permeia pela membrana dissolvendo-se na solução

eletrolítica. Isto ocorre porque a pressão parcial do oxigênio na amostra é maior que a pressão
parcial de oxigênio na solução eletrolítica.

Devido ao oxigênio que migrou para o interior da célula, ocorrem simultaneamente as

seguintes razões:

no anodo: 2Pb + 2Pb++ + 4 eno

catodo: O2 + 2H2O + 4 e-

→ 40H

Observa-se a oxidação do ânodo com o surgimento de um potencial elétrico nesse eletrodo. O

circuito externo permite o transporte de elétrons para o cátodo, ocasionando a redução do

oxigênio em presença de água, formando íons hidroxila.

Quanto mais oxigênio dissolvido na amostra, maior a sua permeação e mais oxigênio é

reduzido no cátodo, consumindo mais elétrons do ânodo, aumentando a oxidação desse

eletrodo. Evidentemente, o incremento na corrente é medido pelo circuito externo.

Com a diminuição da concentração de oxigênio dissolvido, ocorre o processo inverso ao

exposto anteriormente.

Observações

1 - 0 cátodo e a solução eletrolítica não se alteram, devido às reações que se processam na

célula. 0 ânodo, porém, se corroe (oxidação) numa intensidade proporcional à quantidade de
oxigênio dissolvido presente na amostra. Dessa oxidação resultam íons Pb++, que na presença
de íons 0H- (meio alcalino) provocam a formação de uma película sobre o eletrodo.

Tal fenômeno implica na necessidade de limpeza periódica da célula quando sua construção

permitir.

2 - A permeabilidade da membrana não é especifica do oxigênio, uma vez que o deslocamento

de moléculas desse gás se dá pelos espaços vazios (poros diminutos) na estrutura molecular

da membrana.

Logo, outros gases podem também migrar pela membrana.

A velocidade com que esse processo ocorre fica por conta do diâmetro molecular do gás e da
temperatura. É conveniente lembrar que a resposta da célula varia apenas em função do
oxigênio, que se difundiu pela membrana. Logo, a presença de outras substâncias na forma
gasosa não deve interferir, a menos que estas substâncias eventualmente venham a reagir
com componentes internos da célula.

Características

1 - A resposta da célula é afetada pela temperatura, pois a dissolução e os potenciais dos

eletrodos são fenômenos dependentes dessa variável física. Para minimizar interferência, é
incorporada ã célula um sensor de temperatura, que possibilita a compensação automática.

2 - O tempo de resposta da célula deve aumentar com o uso da célula, pois o depósito de

partícula no lado externo da membrana dificulta a permeação do oxigênio. A limpeza ou substituição da
membrana resolve esse problema.

3 - A resposta da célula é absoluta, porque na ausência de oxigênio dissolvido as reações

não se processam e, portanto, a corrente não circula pelo circuito externo. Por essa razão os

analisadores não possuem ajuste zero, mas apenas de "span".

Estes tipos de células são especialmente utilizadas na medição de oxigênio dissolvido,

podendo operar com amostras gasosas.

Tipo de Amostra                             Niveis de Oxigênio

Liquida                                               10 ppb  a 50 ppm
Gasosa                                            500 ppm a 100%

Célula Eletrolítica de Membrana

A celula eletrolitica de membrana é constituida por eletrodo de prata (Ag) e um eletrodo que

pode ser de ouro (Au) ou platina (Pt), imersos numa solução eletrolítica, geralmente de cloreto
de potássio (KCl). Uma membrana delgada (teflon, polipropileno) separa a solução eletrolítica
da solução em medição, evitando o contato direto.

Em termos construtivos, a célula eletrolítica é semelhante à célula galvânica, conforme

desenho abaixo.

Como funciona?

Para explicar como a célula responde, consideremos que ela entre em contato com a solução

aquosa que contenha oxigênio dissolvido:

0 oxigênio presente na amostra permeia pela membrana, dissolvendo-se na solução

eletrolítica. 0 mecanismo em questão é igual ao da célula galvânica de membrana. Ajustando a fonte de tensão " E " para 0 Volts, constata-se que nenhuma reação se processa na célula.

Ajustando a fonte de tensão para um valor 0,7 a 0,8 Volts, ocorrem simultaneamente as

seguintes reações:

no ânodo: Ag0

4Ag+ + 4 e- 4Ag0 + 4Cl- 4AgCl + 4 e-

4Ag+ + 4Clno

cátodo: 02 + 2H20 + 4 e- 40H-

A fonte de tensão fornece elétrons ao cátodo, para que a reação de redução do oxigênio
seja possível. O ânodo é então "forçado" a ceder elétrons para a fonte, o que só é possivel com a
oxidação da prata e formação do cloreto de prata (AgCI).

Quanto mais oxigênio dissolvido na amostra, maior a sua permeação e mais oxigênio é
reduzido no cátodo, consumindo mais elétrons na fonte de tensão. O circuito externo mede oaumento de corrente.
Com a diminuição da concentração de oxigênio dissolvido, ocorre o processo inverso ao
exposto anteriormente.
A célula eletrolítica de membrana apresenta as mesmas características da célula galvânica de membrana.

Para finalizar a abordagem sobre os analisadores de liquidos mais comuns e ainda sobre os tipos de eletrodos para medição de O2 dissolvido, vamos falar brevemente sobre o VisiFerm que é o primeiro sensor óptico utilizado para a medição do  oxigénio dissolvido e que possui vantagens significativas em comparação com as células clássicas Clark, porque não há necessidade do eletrólito e o luminóforo se encontra embutido em uma cápsula robusta dentro do sensor.



Aplicações típicas são no tratamento de água, e monitorização, assim como em fábricas de cerveja, adegas e processamento de refrigerante e adequado para  as seguintes aplicações

a) esterilização a vapor, autoclavagem e independente fluxo CIP

b) possui auto-diagnóstico • eletrólito livre para não ocorrer vazamentos • sem tempo de polarização necessária

c) Tampa sensor facilmente substituível, contendo o elemento sensor • tampas sensor de substituição disponível • digital e analógico (4-20 mA) sinal de saída • ECS-modo disponível (Clark simulação celular) •
Conector de cabeças: VP 6 e Arc (VP 8)

Comentários Gerais; Nos diversos processos industriais, também se aplicam outros tipos de analisadores/principios, na analise de liquidos, tais como turbidemetros, silica, cloro, que serão abordados em outra oportunidade.