Calculadora de Demanda Química de Oxigênio (DQO)
Calcule a demanda química de oxigênio (DQO) de uma amostra de água a partir da retrotitulação do dicromato. Informe os volumes de titulação com FAS do branco e da amostra, a normalidade do titulante e o volume da amostra para obter o resultado em mg/L como O₂.
Calcule a DQO a partir da titulação do branco e da amostra
Fórmula da demanda química de oxigênio
Onde:
- \(V_b\) — volume de titulação do branco, em mL de FAS gastos na titulação do branco preparado com água destilada
- \(V_s\) — volume de titulação da amostra, em mL de FAS gastos na titulação da amostra digerida
- \(N\) — normalidade do titulante de sulfato de amônio ferroso (FAS), em eq/L
- \(S\) — volume da amostra de água original adicionado ao balão de refluxo (mL)
- \(8000\) — fator de conversão: 8 mg/meq (o peso miliequivalente do O₂) × 1000 mL/L
A fórmula converte a diferença entre as titulações do branco e da amostra no equivalente de oxigênio da matéria orgânica que consumiu dicromato durante a digestão.
Demanda química de oxigênio – exemplo de cálculo
Exemplo: uma amostra de esgoto é aquecida em refluxo com dicromato. O branco consome 25,0 mL de FAS 0,1 N; a amostra digerida consome 20,5 mL e o volume da amostra era de 20 mL.
\[ \text{DQO} = \frac{(25 - 20.5) \times 0.1 \times 8000}{20} \]
\[ \text{DQO} = \frac{4.5 \times 0.1 \times 8000}{20} = 180 \ \text{mg/L como O}_2 \]
Resultado: 180 mg/L como O₂ — um valor típico de um efluente com carga orgânica moderada.
Como usar a calculadora de DQO
- Informe o volume de titulação do branco (Vb) em mL — o FAS necessário para titular o branco de água destilada após o refluxo.
- Informe o volume de titulação da amostra (Vs) em mL — o FAS necessário para titular a amostra digerida. Esse valor deve ser menor ou igual ao volume do branco.
- Informe a normalidade do titulante (N) — a normalidade da solução de FAS, padronizada no dia do uso (normalmente cerca de 0,1 N).
- Informe o volume da amostra (S) em mL — o volume da amostra de água original colocado no balão de refluxo (geralmente 20 mL).
- Leia a demanda química de oxigênio (DQO) em mg/L como O₂, acompanhada do cálculo passo a passo.
O que é demanda química de oxigênio?
A demanda química de oxigênio (DQO) mede a quantidade total de oxigênio necessária para oxidar quimicamente a matéria orgânica — e parte da inorgânica — dissolvida ou em suspensão em uma amostra de água. É um dos indicadores de qualidade da água mais utilizados no tratamento de esgoto, no monitoramento de efluentes industriais e em estudos de poluição de rios: quanto maior a DQO, maior a quantidade de poluição oxidável presente na água.
No método padrão do dicromato (Standard Methods 5220B da APHA, ISO 6060), a amostra é mantida em refluxo por cerca de duas horas com um excesso conhecido de dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇) em meio fortemente ácido, usando sulfato de prata como catalisador. A matéria oxidável reduz Cr₂O₇²⁻ a Cr³⁺. Após a digestão, o dicromato restante é titulado com sulfato de amônio ferroso (FAS) usando ferroína como indicador.
A chave do cálculo está na diferença entre os dois volumes de titulação. O branco não apresenta demanda de oxigênio, então todo o seu dicromato permanece e todo o FAS é necessário para titulá-lo. A amostra consome parte do dicromato, de modo que é necessário menos FAS. A diferença \(V_b - V_s\), multiplicada pela normalidade do titulante, corresponde aos miliequivalentes de dicromato consumidos — que são exatamente o equivalente de oxigênio da matéria oxidada.
O fator 8000 merece uma breve explicação. O oxigênio (M = 32 g/mol) recebe 4 elétrons por molécula, de modo que seu peso equivalente é 32/4 = 8 g/eq, ou 8 mg por miliequivalente. A multiplicação por 1000 converte a base por mL da titulação em base por litro. Por isso o resultado é expresso em mg/L como O₂, embora nenhum oxigênio seja de fato consumido no ensaio.
Como interpretar o resultado
Alguns valores de referência ajudam a contextualizar um resultado de DQO: água de rio limpa normalmente apresenta de 5 a 30 mg/L; efluente municipal bem tratado, de 30 a 100 mg/L; esgoto doméstico bruto, de 300 a 600 mg/L; e certos resíduos industriais podem ultrapassar vários milhares de mg/L. As licenças de lançamento geralmente fixam uma DQO máxima, de modo que o resultado costuma ser comparado diretamente ao limite legal.
A DQO difere da demanda bioquímica de oxigênio (DBO): a DQO mede tudo o que é quimicamente oxidável — incluindo compostos que as bactérias não conseguem degradar — e leva horas, em vez dos 5 dias exigidos pela DBO₅. Para a maioria dos esgotos, a razão DQO/DBO fica entre 1,5 e 3, e a DQO costuma ser usada como estimativa rápida da DBO depois que a razão de um determinado efluente é estabelecida.
Premissas, limitações e dicas práticas
- Padronização do titulante: a normalidade do FAS deve ser verificada contra o branco ou um padrão primário no dia do uso; o FAS oxida lentamente durante o armazenamento. A padronização deve usar a mesma montagem da titulação das amostras.
- A amostra deve consumir menos titulante que o branco: se \(V_s > V_b\), algo está errado — a amostra não foi digerida, os volumes foram trocados ou o ponto final da titulação foi perdido.
- Interferência de cloreto: os íons cloreto são oxidados pelo dicromato e inflacionam o resultado. Adiciona-se sulfato de mercúrio para complexar o cloreto, mas acima de cerca de 2000 mg/L de Cl⁻ a amostra deve ser diluída. Atenção: os resíduos contendo mercúrio devem ser manuseados e descartados como perigosos.
- Oxidação incompleta: piridina e outros heterociclos nitrogenados, além de alguns compostos alifáticos de cadeia reta, não são totalmente oxidados nem mesmo com o catalisador de prata. Compostos voláteis também podem ser perdidos se o sistema de refluxo vazar.
- Amostras com DQO elevada: se a DQO calculada ultrapassar cerca de 1000 mg/L, a maior parte do dicromato foi consumida e o excesso já não é garantido. Dilua a amostra e repita a determinação.
- Resultado zero: volumes iguais do branco e da amostra indicam que não houve consumo mensurável de dicromato. Isso pode ser verdadeiro em águas muito limpas, mas vale confirmar se a digestão foi completa.
Se você está resolvendo a estequiometria de outras técnicas analíticas ou eletroquímicas, também podem ser úteis nossa Calculadora de Potencial Padrão de Célula, Calculadora de Produto de Solubilidade (Kps) ou Calculadora de Pratos Teóricos de Cromatografia.
Perguntas frequentes
Por que a DQO é expressa em mg/L como O₂ se o ensaio na verdade usa dicromato?
A DQO é um equivalente de oxigênio: ela responde à pergunta "quanto oxigênio seria necessário para oxidar esta matéria?" O dicromato recebe 6 elétrons por unidade de fórmula, assim como \(\text{O}_2\) recebe 4 elétrons quando atua como oxidante. O fator 8000 (8 mg/meq × 1000) converte a transferência de elétrons medida na massa de oxigênio que teria recebido esses mesmos elétrons, produzindo um resultado comparável entre métodos.
Qual é a diferença entre a normalidade e a molaridade do titulante FAS?
A normalidade (eq/L) expressa a capacidade reativa, enquanto a molaridade (mol/L) conta moléculas. Para o sulfato de amônio ferroso isso importa: cada íon \(\text{Fe}^{2+}\) doa exatamente um elétron, de modo que, para o FAS isoladamente, a normalidade é igual à molaridade — uma solução de FAS 0,1 M é 0,1 N. Já para o reagente dicromato as duas diferem: \(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7\) recebe 6 elétrons por mol, então 0,25 N corresponde a cerca de 0,0417 M.
Como converto a DQO entre mg/L, ppm e outras unidades?
Em soluções aquosas diluídas, mg/L como O₂ é praticamente idêntico a ppm em massa: 1 mg/L ≈ 1 ppm. Para converter, divida por 1000 para obter g/L ou multiplique por 1000 para µg/L (ppb). Para expressar o resultado em kg de O₂ por dia (comum em cálculos de carga em estações de tratamento), multiplique a DQO em mg/L pela vazão em m³/dia e divida por 1000. Sempre mantenha o qualificativo "como O₂" no relatório, pois outras bases (por exemplo, como C) são usadas ocasionalmente.
Posso calcular a DBO a partir de um resultado de DQO?
Não diretamente — DQO e DBO medem coisas diferentes. A DQO captura tudo o que é quimicamente oxidável, enquanto a DBO conta apenas o que os microrganismos conseguem degradar ao longo do período do ensaio. No entanto, para um determinado efluente a razão DQO/DBO é razoavelmente estável (geralmente entre 1,5 e 3 para esgoto municipal), de modo que, depois de estabelecer essa razão com medições pareadas, a DQO pode servir como uma estimativa rápida de \(\text{DBO}_5\) no mesmo dia. A razão deve ser verificada para cada efluente específico e reavaliada periodicamente.
Como considero a diluição da amostra antes da determinação da DQO?
Se você diluiu a amostra antes de pipetá-la para o balão de refluxo — por exemplo, 10 mL de amostra completados com água até 20 mL —, a calculadora fornece a DQO da mistura diluída, que subestima a original. Multiplique o resultado pelo fator de diluição \(\frac{V_{final}}{V_{amostra}}\). Note que isso é diferente de pipetar diretamente um volume menor da amostra original (por exemplo, 10 mL em vez de 20 mL): nesse caso, basta informar o volume menor como S e nenhuma correção é necessária.
Quais são os erros mais comuns que distorcem os resultados da titulação de DQO?
Os erros frequentes incluem usar FAS sem padronização (ele enfraquece durante o armazenamento, inflando os resultados), ler errado o ponto final com ferroína (passando da transição do azul para o marrom-avermelhado), trocar os volumes do branco e da amostra e deixar o condensador de refluxo vazar, permitindo a fuga de compostos orgânicos voláteis. Fique atento também a amostras ricas em cloreto: acima de cerca de 2000 mg/L de Cl⁻ nem mesmo o sulfato de mercúrio consegue mascarar totalmente a interferência, por isso dilua a amostra. Por fim, garanta a digestão completa de 2 horas — um refluxo incompleto fornece valores falsamente baixos.