Gua Cintica

QUIMICA AMBIENTAL II

EJERCICIO 1 Todos los das una planta metalrgica, entre 6:00 y 7:00 AM, descarga 30 m3 de un Ril sobre una laguna cerrada (Batc) de 500.000 m3 . Las caractersticas del Ril y los requerimientos de la norma son los siguientes:

ParmetroUnidadRILNorma

DBO5Mg/lt5000300

pHUnidad56,0-8,0

CobreMg/lt0,60,1

SulfatoMg/lt30001000

TemperaturaC2030

Nitrgeno totalMg/lt1510

(a) Al respecto:(a.1) Indique para cada uno de ello el efecto en el medio ambiente(a.2) Indique las medidas correctivas (tratamientos)

(b) En el punto de descarga el cobre se difunde en la laguna, diluyndose y bajando su concentracin. Durante las primeras 10 horas se ha determinado que en el punto de descarga, por efecto de dilucin, la concentracin del cobre disminuye con el tiempo segn la ecuacin:CA2 = CA1 e 0,1( t2-t1) donde CAi es la concentracin de cobre (mg/lt) medida en el tiempo ti (minutos)Los estudios indican que para este ecosistema entre 0,1 y 0,3 mg/lt de cobre hay un impacto leve; entre 0,31 y 0,5 mg/lt de cobre hay un impacto mediano; sobre 0,5 mg/lt de hay un impacto severo.Determina el tiempo de exposicin mximo en que en el punto de descarga hay un impacto bajo, medio y severo. c) Determine el tipo de tratamiento necesario para cumplir con la norma respecto del cobre. d) En el fondo de la laguna las condiciones son anaerbicas por lo que el sulfato se reduce a d.1) De acuerdo a los metales presentes identifique potenciales compuestos minerales que se pudieran formar (rocas sedimentarias) d.2) El proceso geolgico de los minerales que sedimentan , se expresa de la siguiente manera: d.2.a) Obtenga la expresin de velocidad para la concentracin de roca sedimentaria, despus que a precipitado.d.2.b) Suponga K20; K30; K50. Interprete Fisico-quimicamente.

EJERCICIO 2

Una industria descarga un ril (1 lt/s), que contiene un compuesto txico X (600 mg/lt), sobre un ro de caudal 12 m3/s. El ro tiene un rea transversal promedio de 20 m2 y alimenta a un lago de 109 m3, ubicado a 10 km aguas abajo del punto de descarga del ril. En el ro, X se biodegrada segn modelo Reactor Flujo Pistn c = c0e-kt, siendo c0 la concentracin en el punto de descarga y k=0,45 dia-1.

(a) Determine la Concentracin Ambiental Pronosticada (PEC) del ro al llegar al lago

(b) Determine la PEC en el lago despus de 20 aos. Suponga que el volumen del lago no cambia, que X deja de biodegradarse al llegar al lago y se acumula en l permaneciendo en la columna de agua.

EJERCICIO 3

Un metal pesado M est contenido en el RIL de una industria. El flujo del RIL es de 20 ton/da (densidad = 1,1 gr/cc), con una concentracin [M]=1,5 %p/p. En presencia de sal NaCl se forma un compuesto del tipo MCl2 (Kps=2x10-4), con una cintica de primer orden CM = C0e-kt, donde k=120 hr-1. Se desea usar esta reaccin para preciptar el metal. Por ello se instala un RPA de tratamiento con 10 m3 de agua, al cual se agrega 5 kg de NaCl.

(a) Determine el tiempo de reaccin en el reactor

(b) Determine la concentracin de M al salir del reactor

(c) Calcule los Kg/da de MCl2 precipitados

(d) La normativa de descarga establece para M que su concentracin mxima aceptada es 0,4 %p/p. Determine si es posible cumplir con la normativa y el tiempo requerido para tal efecto.

(e) Suponga que la descarga se realiza a una baha semicerrada (2,9%p/p NaCl). Determine la potencial cantidad de metal pesado en el el sedimento despus de un ao de descarga

DATOS.ElementoNaClM

Peso Atmico [gr/mol]2335,567

Kps (MCl2) = [M2+] [Cl-]2

EJERCICIO 4

1. Una planta descarga su RIL de caudal 1000 [L/s], que contiene un compuesto toxico X con una concentracin de [X]= 600 [mg/L], sobre un ro cuyo caudal es 3 [m3/s] que tiene una seccin transversal constante en forma rectangular (2[m] x 1 [m). Adems, este ro 10[km] aguas abajo, desde este punto de descarga, alimenta un lago con un volumen de m3A 5[km] aguas debajo del primer punto de descarga otra industria elimina el mismo compuesto al ro con una concentracin de [X]= 400 [mg/L] y 1500 [L/s]. De acuerdo a un estudio se sabe que el rio presenta una cintica de biodegradacin de orden 1(k=0,005[min-1]).

a. Calcule la concentracin de X en el rio al llegar al lagob. Determine la concentracin molar de X en el lago a los 10 aos, suponga que el volumen no cambia y que X deja de biodegradarse y se acumula.c. Demuestre grficamente que ocurre con la concentracin del toxico X a lo largo del ro.

2. Suponiendo una situacin de equilibrio agua- aire, determine la concentracin ( en ppm) de saturacin de N2 en fase liquida. Considere que el aire tiene un 0% de humedad y las condiciones ambientales son de aproximadamente 20 C y 1 atm. ( Suponga que el aire est compuesto de N2, O2 y otros gases)

DATOS:

T [C]AireN2O2

04,325,292,55

105,496,683,27

307,718,044,75

Tabla 1: Constantes de Henry en unidades de 104 atm.

Masas molares ( gmol-1):

X: 12,00N: 14.00O: 16,00 Composicin del aire:

O2: 20%N2: 70%Otros gases: 10%

EJERCICIO 5El xido de dinitrgeno, es un gas incoloro con un olor dulce y ligeramente txico. Provoca alucinaciones y un estado eufrico. Es un importante gas de efecto invernadero con una permanencia media de 100 aos en la atmsfera. Actualmente se atribuye el 5 % del efecto invernadero artificial a este gas. Se puede generar a partir de nitratos y en condiciones reductoras (anaerbicas). Por este impacto ambiental es importante conocer su comportamiento cintico. Algunas de las reacciones propuestas son: NH4NO3 H2O + N2O (Reaccin 1) k1NO + H2 H2O + N2O (Reaccin 2) k2La reaccin 2 se ha estudiado, establecindose que su ley cintica es del tipor = k2 PNOa PH2b donde PNO: Presin parcial de NO [mmHg]PH2 : Presin parcial de H2 [mm Hg]a,b : Ordenes de reaccinA volumen constante se realizaron experiencias que arrojaron los siguientes resultados

ExperienciaP inicial (NO)[mm Hg]P inicial (H2)[mm Hg]Tiempo vida media [sg]Temperatura[C]

16001019,2820

260020X820

310600835820

420600Y820

56001010840

Suponiendo que las reacciones son elementales y justificando los supuestos que haga:(a) Determine las vidas medias faltantes de la tabla anterior (b) Tomando en cuenta ambas reacciones, escriba la velocidad de reaccin (Ec.diferencial) para las especie NO y N2O