agua otros metodos2014

8/19/2019 Agua Otros Metodos2014

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CONTAMINACIÓN DEL

AGUAOtros métodos

Ms

Ing

Alberto

Landauro


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Cl

LA QUÍMICA DEL CLORO Cuando se añade el cloro como un gas, se hidroliza rápidamente para formar ácido

clorhídrico y ácido hipocloroso. Cl2 + H2O = HCl + HOCl (1) Luego el ácido hipocloroso se disocia parcialmente para formar iones de hidrógeno e

hipoclorito, HOCl = H+ + OCl-

(2) Las tres formas del cloro que están envueltas en estas reacciones; cloro molecular (Cl2),

ácido hipocloroso no ionizado (HOCl), y el ion hipocloroso (OCl-) existen juntos enequilibrio. Sus proporciones relativas son determinadas por el valor del pH (Figura ).

Figura. Concentraciones relativas de compuestos del cloro en función del pH.

El cloro presente en el agua como Cl2, HOCl, OCl-, o cualquier mezcla de estos, se puede definir como Cloro Libre Disponible. Este cloro libre disponible es elconstituyente del cloro más activo como biocida.


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Tiempo de contacto

El tiempo de contacto limitado (minutos-horas) para que el cloro (HOCI o OCl-)trabaje como un biocida, por lo cual, lavelocidad de matanza es una consideraciónimportante.


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Amoniaco

AMONIACO El amoniaco es un compuesto que reacciona con el cloro; los productos de

estas reacciones se llaman cloroaminas HOCl + NH3 = H2NCl + H2O

HOCl + H2NCl = HNCl2 + H2O HOCl + HNCl2 = NCl3 H2O INORGÁNICOS El cloro oxidará ciertas moléculas inorgánicas. Puede oxidar fácilmente al

hierro ferroso (Fe++), al manganoso (Mg++), al nitrito (N02-) y también alH2S. La presencia de estos constituyentes inorgánicos aumentasignificantemente la demanda de cloro en el agua, y consecuentemente, lacantidad de cloro requerida para el control microbiológico.

Hierro - El cloro libre oxidará al ion ferroso en la siguiente manera: 2Fe++ + 6HCO3 + HOCl + H+ + Cl- 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6CO2 + H2O.

..


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Mn

-

S

Manganeso - El manganeso es oxidado por el cloro libre disponible mientrasque las cloroaminas tienen poco efecto en las compuestos manganosos. Laoxidación manganosa por el cloro resulta en la precipitación del dióxido demanganeso:

Mn++ + Cl2 + 4OH- MnO2 + 2Cl- + 2H2O(5)

La oxidación del manganeso por el cloro es más rápida a pH mayor de 7.0 Sulfuro - El cloro reaccionará rápidamente con sulfuro de hidrógeno gaseoso,

para formar ácido sulfúrico diluido y azufre elemental. La relación dependedel pH. Aun pH de 7.0 con una relación de peso de 8:1 Cl2/H2S, un 70% seoxida a sulfato; a un pH de 9.0 un 50% es convertido a sulfato y el otro 50% seconvierte en azufre elemental;

H2S + 4Cl2 + 4H2O H2SO4 + 8HCl(6)

H2S + Cl2 S + 2HCl (7)


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FORMAS DEL CLORO

FORMAS DEL CLORO Cloro gaseoso Debido en parte a los potenciales peligros asociados con el manejo del cloro

en estado gaseoso, esta forma de cloro está siendo usada cada vez menos.Cuando el cloro gaseoso es añadido al agua, este reacciona en la siguientemanera:

Cl2 + H2O HOCl + HCl Como fue mencionado antes, el HOCI se disocia para formar OCl-. La

cantidad depende del pH. El HCI es un ácido muy fuerte. Cuando se añade alagua, el cloro en estado gaseoso reducirá la alcalinidad

Hipoclorito de Sodio

La adición de una solución de hipoclorito de sodio (NaOCl) al agua tambiénresulta en la formación del ácido hipocloroso: Na+OCl- + H2O HOCl + NaOH


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P

Procesos de precipitación química para la eliminacióndel fósforo

Los agentes de precipitación más empleados en la

eliminación del fósforo son Fe+3 como (FeCl3), Ca2+(como cal), Al3+ como alumbre, Al2(SO4)3.16H2O ycombinaciones de Fe3+ y cal. El mecanismo deeliminación del fósforo es fundamentalmente precipitaciónen la forma de fosfatos de Ca2+, Fe3+ y Al3+.

3Ca2+ + 2PO43- Ca3(PO4)2 Fe3+ + PO43- FePO4 Al3+ + PO43- AlPO4


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Precipitación de metales

con FeCl3 Se realizo un experimento con

concentraciones iniciales de :

Cr+3 = 447 ppm, Fe+3 = 200 ppm Zn+2= 750 ppm, Ni+2 = 27 ppm

des pues del tratamiento con Fe Cl3 se llegoa:

Cr+3= 0,0,25 ppm ; Fe+3= 0,37 ppm

Zn+2= 0,8 ; Ni+2 = 0,20 ppm


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Sulfato de Al :

Se realizo un experimento conconcentraciones iniciales de :


des pues del tratamiento se llego a:

Cr+3= 0,20 ppm ; Fe+3= 0,66 ppm

Zn+2= 19,64ppm ; Ni+2 = 0,20 ppm


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Sulfato férrico

Se realizo un experimento conconcentraciones de :


despues del tratamiento se llego a:

Cr+3= 0,30 ppm ; Fe+3= 0,38 ppm

Zn+2= 1,66 ppm ; Ni+2 = 0,20 ppm


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Sulfato ferroso

Se realizo un experimento conconcentraciones de :


después del tratamiento se llego a:

Cr+3= 0,20 ppm ; Fe+3= 0,26 ppm

Zn+2= 1,12 ppm ; Ni+2 = 0,20 ppm


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Mg(OH)2+ Me+n = Me(OH)n +Mg+2

Con Hidróxido de Magnesio, pH=9 , usando9,6 Kg/m3 de Mg(OH)2 :

Inicial Cu 122 mg/l , final 0,11 mg/l Inicial Fe férrico 129 mg/l , final 0,16 mg/l Inicial Fe férrico 383 mg/l , final 0,61 mg/l

Inicial Ni 260 mg/l , final 0,64 mg/l Inicial Cu 294 mg/l , final 0,20 mg/l


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Precipitación del Cu con Hidróxido de Mg conconcentraciones de 500, 300 y 100 mg/l

Mg(OH)2+ Cu+2 = Cu(OH)2 +Mg+2 .


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Cr

.Los procesos de reducción y precipitación de corrientesresiduales que contienen cromo involucran una reduccióndel cromo hexavalente al estado trivalente en condicionesácidas, pH 3, empleando dióxido de azufre como agentereductor, seguida de una precipitación con cal, encondiciones básicas, con pH entre 8 y 9:

H2Cr 2O7 + 3SO2 Cr 2(SO4)3 + H2O

Cr(VI) Cr(III) pH= 3

Cr 2(SO4)3 + 3Ca(OH)22Cr(OH)3+3CaSO4 pH= 9


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POR AIREACIÓN

OXIDACIÓN POR AIREACIÓN: Una forma de removerfierro y manganeso es por aireación. La aireación provocala oxidación del Fe+2, el cual es una forma soluble del

fierro a Fe+3 el cual precipita como hidróxido, Fe(OH)3 . La oxidación del fierro es altamente dependiente del pH y

del tiempo de aireación. A mayor valor de pH y mayortiempo de aireación, mayor es el porcentaje de oxidación.

Si el pH es menor de 7.0 es conveniente adicionar cal oalguna otra sustancia alcalina para incrementar el valor a

pH de 7.5-8.5.


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Oxidación del Mn

La oxidación por aire es efectiva para elHierro pero no para el manganeso, el cual

requiere de oxidantes mas efectivos, por loque si el agua contiene grandes cantidadesde manganeso, la oxidación con aire no es

efectiva, se usa O3, Cl KMnO4 , oxidandoa MnO2.


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OXIDACIÓN POR CLORO del Fe y Mn

OXIDACIÓN POR CLORO: El cloro sí es un oxidante mas fuerte queel oxigeno del aire, por lo que en contacto con el fierro y elmanganeso, oxida éstos a hidróxido férrico Fe(OH)3 y dióxido de

manganeso MnO2 insolubles. Para remover el cloro residual por la adición de algún

compuesto que reaccione con el cloro presente como es eldióxido de azufre SO2, el bisulfito de sodio NaHSO3, o elsulfito de sodio Na2SO3.

Se usa también el Metabisulfito para eliminar lascloroaminas.


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OXIDACIÓN POR OZONO

OXIDACIÓN POR OZONO: El ozono es un compuestooxidante sumamente efectivo. Su potencial de oxidación esmayor que el del cloro, por lo que es un agente

desinfectante más poderoso. Por estas mismas razones, el ozono puede ser empleado

para oxidar el fierro y el manganeso y así precipitar éstos.Además de ser mas efectivo que el cloro en la oxidación de

los metales, se tiene la ventaja de que el ozono no formatrihalometanos (triclorometano CHCl3 ;CHBrCl2Bromodiclorometano; etc), lo cual sí ocurre cuando elcloro se emplea con el mismo fin.

.


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cloraminas

Las reacciones de formación de las cloraminas son:

NH3 + ClOH = CINH2 + H2O (monocloramina)

CINH2 + ClOH = Cl2NH + H2O (dicloramina) Cl2NH + ClOH = Cl3N + H2O (tricloramina)

Con la adición del Metabisulfito de sodio ( Na2S2O5) sedisocia las cloraminas que son cancerigenas .


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Mg

El magnesio puede precipitarse incrementandocon cal hidratada o con sosa cáustica:

MgCl2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCl2

MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl

Para precipitar el calcio se usa el ácido fosfórico : 3Ca(HCO3)2 + 2H3PO4 Ca3(PO4)2 + 6 H2O + 6CO2


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Eliminación de Cl

En el proceso de decloración, puede combinarse el clorodisuelto con sulfito de sodio, bióxido de azufre, tiosulfatoo bisulfito. Las reacciones se presentan mediante las

siguientes ecuaciones:

Na2SO3 + H2O + Cl2 Na2SO4 + 2HClsulfito de sodio

SO2 + 2H2O + Cl2 H2SO4 + 2HCl 2Na2S2O3 + Cl2 Na2S4O6 + 2NaCl bisulfito


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Osmosis inversa

Reverse osmosis

Ing Alberto Landauro


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Reverse osmosis


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Presión osmótica


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Tecnología de membranaEl principio de la micro y ultrafiltración es la separación

física. Es el tamaño de poro de la membrana lo quedetermina hasta qué punto son eliminados los sólidos

disueltos, la turbidez y los microorganismos. Lassustancias de mayor tamaño que los poros de la membrana

son retenidas totalmente. Las sustancias que son más pequeñas que los poros de la membrana son retenidas parcialmente, dependiendo de la construcción de una capa

de rechazo en la membrana.La microfiltración y la ultrafiltración son procesos

dependientes de la temperatura, que retienen sólidosdisueltos y otras sustancias del agua en menor medida que

la nano filtración y la ósmosis inversa


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Microfiltración

Las membranas usadas para la microfiltración tienen un tamañode poro de 0.1 – 10 µm. Estas membranas de microfiltraciónretienen todas las bacterias. Parte de la contaminación viral es

atrapada en el proceso, a pesar de que los virus son más pequeños

que los poros de la membrana de microfiltración. Esto es porquelos virus se pueden acoplar a las bacterias.La microfiltración puede ser aplicada a muchos tipos diferentes de

tratamientos de agua cuando se necesita retirar de un líquido las partículas de un diámetro superior a 0.1 mm.

Algunos ejemplos de aplicaciones de la microfiltración son:

. Tratamiento de efluentes.


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Ultrafiltración Para la eliminación completa de los virus, se requiere laultrafiltración. Los poros de las membranas de ultrafiltración pueden

retirar de los fluídos partículas de 0.001 – 0.1 µm.Ejemplos de campos en los que se aplica la ultrafiltración son:

. La industria de productos lácteos. La industria alimentaria

. La industria del metal, separación de emulsiones agua/aceite,tratamiento de pinturas.

. La industria textil.


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Protección de las membranasLa ultrafiltración también puede aplicarse para el

pre-tratamiento del agua antes de la filtración o de laósmosis inversa.

.El pre-tratamiento no es solo importante para los procesos de nano filtración (0.001 um) y de ósmosis

inversa,.


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Nanofi l tración (0.001 um)

La nanofiltración es una técnica que ha prosperado a lo largo de los últimos años. Hoy, la

nanofiltración es básicamente aplicada en pasos

de purificación de agua , tales comoablandamiento del agua, decoloración yeliminación de micro contaminantes

Se usa también para eliminar metales pesados , pesticidas, nitratos,


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Ósmosis inversa (RO) (0.001 -0.0001 um)

Presión de 5 a 9 MPa

La ósmosis inversa está basada en la búsquedafundamental del equilibrio. Si dos fluidos quecontienen diferente concentración de sólidos

disueltos son puestos en contacto, estos se mezclaránhasta que la concentración se uniformice. Cuandoestos dos fluidos están separados por una membrana

semi-permeable (que deja pasar el fluído y no los

sólidos disueltos), un fluido que contenga una menorconcentración se moverá a través de la membrana

hacia el fluído que contenga una mayorconcentración de sólidos disueltos.


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Después de un tiempo el nivel de agua será mayor auno de los lados de la membrana. La diferencia en

altura se denomina presión osmótica.Aplicando en la columna del fluído una presión

superior a la presión osmótica, obtendremos el efectoinverso. Los fluidos son presionados de vuelta através de la membrana, mientras que los sólidos

disueltos permanecen en la columna.


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Usando esta técnica, se elimina la mayor parte del contenido en sales del agua.


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y p g1 2 3

1. El agua fluye desde una columna con bajo contenido en sólidosdisueltos a una columna con alto contenido en sólidos disueltos.2. La presión osmótica es la presión necesaria para impedir que elagua fluya a través de la membrana, con el objeto de obtener un

equilibrio.3. Aplicando una presión superior a la presión osmótica, el agua fluiráen sentido inverso; el agua fluye desde la columna con elevadocontenido en sólidos disueltos hacia la columna con bajo contenido ensólidos disueltos.

.


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. El proceso de la preparación de agua potable a partir deagua de mar es comúnmente conocido. Aparte de esto, la

ósmosis inversa se aplica para la producción de agua

ultrapura y de agua de abastecimiento para plantasconcentradoras, de calderas. También se aplica en la industria

de la alimentación , eliminación de metales , .


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http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B2_CELULA/t22_MEMBRANA/animaciones/osmosis.gifhttp://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B2_CELULA/t22_MEMBRANA/animaciones/osmosis.gif


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RO


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Planta R O


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Planta osmosis inversa

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RO

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fin

ala

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