Instituto Tecnológico Superior De Centla

Carrera: Ingeniería Química

Asignatura: Laboratorio Integral 1

REPORTE

Equipo: práctica 1: “Técnicas de filtración, decantación y adsorción para eliminar impurezas en una muestra de agua contaminada.”

Integrantes:

Angel Jiménez Valencia

José Angel Valencia Valencia

Alexander Córdova Gallegos

Elsy Jackeline Teófilo Flores

Gabriela Hernández Hernández

Grupo: A

Catedrático: Ing. Víctor Manuel Mateo Morales

Frontera, Centla, Tabasco A 2 de Octubre Del 2015

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Índice Objetivo....................................................................................................................................3

Motivación...............................................................................................................................3

Fundamentos teóricos.........................................................................................................4

El equipo..............................................................................................................................4

Hipótesis............................................................................................................................14

Modelo matemático.........................................................................................................15

Diseño de la práctica..........................................................................................................20

Hoja de Datos...................................................................................................................21

Equipo................................................................................................................................21

Desarrollo de la práctica....................................................................................................22

Referencias............................................................................................................................24

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Objetivo

Eliminar impurezas de una muestra de agua contaminada aplicando algunas técnicas físicas para separar mezclas: filtración, decantación y adsorción en carbón activado. Se verificara las características que posee una muestra de agua libre de impurezas: pH, conductividad, color y olor.

Motivación

El planeta es conocido normalmente por, planeta azul. Por contar con una mayor proporcionalidad de agua en su superficie, desafortunadamente solo un porcentaje mínimo se puede contar para las necesidades del ser humano. De esa pequeña proporción solo el 1 % es pura lo demás tiene que recibir un proceso para que sea aceptado como recurso indispensable. Se cuenta con ríos, lagunas y manantiales, ya que son aguas dulces pero no están al 100% para su aplicación.

Cada aplicación requiere de un proceso, para el consumo humano se debe hacer rigurosos procesos, ya que es vital para el consumo y la calidad de vida. En una planta que cuenta con reactores se debe quitar la mayor proporcionalidad de sales ya que corroerían el metal y taparían las tuberías.

Para cada aplicación se requiere un proceso, en el desarrollo de la práctica daremos a conocer un estudio que indica técnicas para tratar agua con impurezas, las técnicas para este proceso es filtrado, decantación y sedimentación que nos enfocaremos, ya realizado las técnicas enfocaremos a realizar análisis para obtener la calidad del líquido mediante una prueba que consiste en medir la resistencia eléctrica, ya que conocemos que menor fluidez eléctrica mayor pureza. ¿Por qué? Porque sabemos que abra menores cantidades de partículas las que hacen que el agua tenga mayor calidad. Ya que la electricidad necesita partículas para su conductividad.

Como ingeniero químico es fundamental conocer procesos químicos-físicos para tratar con agua a diferentes aplicaciones ya que para cada aplicación es una diferente norma de calidad. Y todo proceso necesita un material base. El agua.

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Fundamentos teóricosEl equipo

Probeta graduada:

Es un instrumento de laboratorio que se utiliza, sobre todo en análisis químico, para contener o medir volúmenes de líquidos de una forma aproximada. Es un recipiente cilíndrico de vidrio con una base ancha, que generalmente lleva en la parte superior un pico para verter el líquido con mayor facilidad. Las probetas suelen ser graduadas, es decir, llevan grabada una escala (por la parte exterior) que permite medir un determinado volumen, aunque sin mucha exactitud. Cuando se requiere una mayor precisión se recurre a otros instrumentos, por ejemplo las pipetas.

Soporte de hierro:

Un soporte de laboratorio, soporte universal es una pieza del equipamiento de

laboratorio donde se sujetan las pinzas de laboratorio, mediante dobles nueces.

Sirve para sujetar tubos de ensayo, buretas, embudos de filtración, criba de

decantación o embudos de decantación, etc. También se emplea para

montar aparatos de destilación y otros equipos similares más complejos.

El soporte universal es una herramienta

que se utiliza en laboratorios para realizar

montajes con los materiales presentes en

el laboratorio y obtener sistemas de

mediciones o de diversas funciones.

Está formado por dos elementos,

generalmente metálicos: Nueces de

laboratorio acoplarles al soporte universal.

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Una base o pie horizontal, construido de hierro fundido, relativamente pesado y

generalmente en forma de rectángulo, bajo el cual posee unos pequeños pies

de apoyo. También son posibles otros diseños de la base, como forma de H,

de A, de media luna o de trípode.

Una varilla cilíndrica vertical, insertada cerca del centro de uno de los lados de

la base, que sirve para sujetar otros elementos como pinzas de laboratorio.

Anillo de hierro: 

Es un anillo circular de Fierro que se adapta al

soporte universal. Sirve como soporte de otros

utensilios como: Vasos de precipitados.,

Embudos de separación, etc. Se fabrican en

hierro colado y se utilizan para sostener

recipientes que van a calentarse a fuego directo.

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Vaso de precipitado:

Un vaso de precipitado tiene forma cilíndrica y posee un fondo plano. Se

encuentran en varias capacidades.

Se encuentran graduados. Pero no calibrados, esto

provoca que la graduación sea inexacta.

Son de vidrio y de plástico

Posee componentes de teflón y otros materiales

resistentes a la corrosión.

Su capacidad varía desde el mililitro hasta el litro (o

incluso más).

Su objetivo principal es contener líquidos o

sustancias químicas diversas de distinto tipo.

Como su nombre lo dice permite obtener

precipitados a partir de la reacción de otras sustancias.

Normalmente es utilizado para trasportar líquidos a otros recipientes.

También se puede utilizar para calentar, disolver, o preparar reacciones

químicas.

Matraz Erlenmeyer: 

Es utilizado principalmente para la preparación de

soluciones.

Es más seguro que un vaso de precipitado, ya que

la estructura del matraz evita perdidas de la

sustancia o solución contenida (agitación o

evaporación).

Es ideal para agitar soluciones. Se puede tapar

fácilmente utilizando algodón o tapa.

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Frasco con Base redonda, la cual posee una estructura cónica en la zona

del medio y en la zona superior se aprecia una boca con cuello estrecho.

Cuando se habla de Matraz Erlenmeyer, se está hablando de un matraz

graduado que contiene marcas que indican un determinado volumen. Se

encuentran en distintas capacidades.

Se utiliza para calentar líquidos contenidos en el matraz, debe colocarse

sobre una rejilla de asbesto bajo un trípode, también se puede utilizar un

aro de metal en conjunto con soporte universal, o utilizar pinzas para

buretas o agarraderas que funcionen como sostén del matraz.

Agitador de vidrio: 

Es un instrumento de laboratorio, el cual consiste en una varilla normalmente de vidrio, se usa en el laboratorio para mezclar o revolver algunas sustancias químicas.

Otra aplicación consiste en introducir sustancias líquidas de alta reacción por medio de escurrimiento y evitar accidentes. Su uso está destinado para los líquidos de baja densidad y sólidos de baja densidad.

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Embudo de filtración: 

Un embudo de filtración es un instrumento utilizado

para traspasar líquidos de un recipiente a otro,

evitando que se derrame líquido; también se emplea

mucho para separar sólidos de líquidos a través del

proceso de laboratorio llamado filtración.

Son de forma cónica y generalmente fabricados en vidrio. Los modelos para filtrado en frío poseen un tubo de salida, pero los modelos para filtración en caliente están hechos de vidrio pírex y no poseen tubo de salida.

Los materiales pueden ser:

Plástico Porcelana Vidrio Acero inoxidable

Embudo de separación: 

Un embudo de decantación, ampolla de

decantación, pera de decantación o embudo de

separación es un elemento de vidrio que se puede

encontrar en los laboratorios, y que se emplea para

separar dos líquidos inmiscibles, es decir, para la

separación de fases líquidas de distinta densidad. En la

parte superior presenta una embocadura taponable por

la que se procede a cargar su interior. En la parte inferior

posee un grifo de cierre o llave de paso que permite

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regular o cortar el flujo de líquido a través del tubo que posee en su extremo más

bajo.

Matraz de filtración (kitasato): 

Es un matraz comprendido dentro del material de vidrio de un

laboratorio. Podría definirse como un matraz de

Erlenmeyer con un tubo de desprendimiento o tubuladura

lateral. Sirve para realizar experimentos con agua, como

destilación, recolección de gases hidroneumática

(desplazamiento de volúmenes ), filtraciones al vacío, etc. Su

uso más difundido es en la filtración a vacío.

Embudo Buchner: 

Es un tipo especial de embudo utilizado para la filtración al vació o

filtración a presión asistida. Se hace tradicionalmente de

porcelana, sin embargo también está disponible en vidrio y

plástico. En la zona superior cilíndrica del embudo existe una

placa circular que posee un conjunto de perforaciones.

La filtración al vacío es una técnica que permite separar un

producto sólido a partir de una mezcla solido-liquido. La mezcla

sólido-líquido se vierte a través de un papel filtro en un embudo Büchner. El sólido

es atrapado por el papel filtro y el líquido es aspirado a través del embudo que

luego cae en el matraz producto de la trampa de vacío.

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Pinza para bureta: 

Herramienta de metal que se une al soporte universal

para sujetar verticalmente una sola bureta.

Con esta herramienta es posible preparar diferentes experimentos que requieren de una bureta. Ej. : Titulación Ácido Base o simplemente dosificar líquidos.

También puede sostener otros materiales de vidrio

como tubos de ensayo, frascos, entre otros.

Espátula acanalada: 

Es una lámina plana angosta que se encuentra adherida a un mango

hecho de madera, plástico o metal. Es utilizada principalmente para

tomar pequeñas cantidades de compuestos o sustancias sólidas,

especialmente las granulares.

Esta herramienta es clasificada como los materiales de metal que

residen en el laboratorio.

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Vidrio de reloj: 

Es una pieza de uso frecuente dentro del conjunto de

los materiales de laboratorio.

Consiste en una pieza circular, ligeramente

cóncavoconvexo de vidrio utilizado en el

laboratorio como una superficie para evaporar un líquido,

para mantener los sólidos mientras son  pesados, o

como una cubierta para un vaso de precipitados.

Este último uso se aplica generalmente para evitar que el polvo u otras partículas 

entren en el vaso de precipitado

Manguera para vacío: 

En todo laboratorio se necesita las mangueras para

traspasar cualquier sustancia líquida o gaseosa de un

recipiente a otro. Para una mejor manipulación de la

manguera, este debe ser resistente y flexible.

La manguera de Hule de Látex se usa como conductor de gas para el mechero, agua o sustancias no corrosivas. Otras aplicaciones de las mangueras de laboratorio son:

Instrumentos de análisis Las bombas peristálticas y de vacío Ideal para condensadores, incubadoras, desecadores, líneas de gas y líneas de

drenaje

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En algunas ocasiones vamos a traspasar ácidos y otras sustancias corrosivas, por lo que la resistencia de las mangueras debe ser el adecuado para evitar que ésta se rompa.

La manguera de laboratorio pueden ser de los siguientes materiales: acero, polietileno, hule, silicona y caucho.

Papel filtro: 

Es papel de celulosa pura, sin carga, y sometido a procesos

especiales según el uso al que se le destine. Así por ejemplo,

los hay con cenizas tratadas para

efectuar análisis cuantitativos, resistentes a los ácidos, a los

álcalis, para filtrar precipitados gelatinosos, gruesos, finos,

etc.

Se emplea cortado en círculos cuyo diámetro debe escogerse de tal modo que, una vez doblado y colocado en el embudo, el borde superior de este quede más o menos un centímetro por encima del papel.

El papel indicador de pH: 

Es aquel que está impregnado de algunas sustancias químicas que ayudan a medir ciertas concentraciones de sustancias.

El papel pH es utilizado mayormente en los laboratorios, ya que de éste se obtienen tiras para que estas se sumerjan en disoluciones químicas que le darán tonalidades y colores distintos al papel dependiendo del nivel de pH que éstas contengan.

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Foco con cable: 

Un foco eléctrico (bombilla eléctrica) está conectada a

una red por medio de un interruptor. El conjunto

constituye un circuito a través del cual una corriente

eléctrica puede circular. La existencia de una corriente

eléctrica sólo es posible si las cargas eléctricas se

pueden desplazar a lo largo del circuito cerrado. El

interruptor es el componente que permite controlar que el

circuito se abra o se cierre. En iluminación, el foco es un

elemento óptico destinado a proyectar la luz de una lámpara hacia una región

concreta

Para permitir el paso de la corriente, los materiales utilizados deben todos ser

materiales conductores:

Los cables eléctricos son de cobre.

Los contactos del interruptor son de fierro.

La base del foco es de fierro.

El filamento del foco es la parte con mayor resistencia, pero

desafortunadamente conductor. El más común es el tungsteno.

Conductímetro: 

El conductímetro es un aparato que mide la resistencia

eléctrica que ejerce el volumen de una disolución encerrado

entre los dos electrodos,1 según la siguiente ecuación, para

un conductímetro cuyos electrodos sean cuadrados y

tengan la misma área:

Donde   es la conductividad de la disolución, R es la resistencia que mide el

conductímetro, l la distancia entre los electrodos y el área de éstos.

El aparato mide la resistencia, y dependiendo del electrodo, realiza las

operaciones necesarias y muestra la conductividad en la pantalla.

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Hipótesis

Las técnicas de filtración, decantación y adsorción son tratamientos primarios para remover el agua, de tal manera que se obtiene impurezas de una muestra. Por lo que se desea conocer los diferentes tipos de técnicas, al cual se verifican las características, que posee una muestra de agua libre de impurezas: PH, conductividad, color y olor.

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Modelo matemático

VOLUMEN v=mρ

Conductividad eléctrica

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Diagrama 1: Procedimiento experimental

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Medir con una probeta graduada 50 ml de agua destilada y vaciarlo en un vaso precipitado de 100 ml, etiquetado con el número 1.

Colocar en el embudo un papel filtro doblado en el equipo de filtración.

Medir en una probeta graduada 50 ml de agua contaminada, vaciarla en un vaso precipitado con el número 3.

Medir el pH y verificar si hay conductivdad electrica (usando el foco y el conductimetro, tanto en la muestra de agua de llave como las destilada. "anotarlos en tabla

Exminar las caracteristicas de las muestras de agua contaminada: color, olor, pH (usando el papel medidor, asi com presencia de solidos y presencia de fases. Registrar hallazgos antes del tratamiento.

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Diagrama 2: Separación de materiales solidos usando la técnica de filtración

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Colocar en un soporte un anillo de hierro para que sujete un embudo de filtración rápida.

Medir en una probeta 50 ml de agua de llave y vaciarla en un vaso precipitado de 100 ml etiquetado con el número 2 .

Colocar un matraz Erlenmeyer en la salida del embudo y en este vacía la muestra vacía la muestra en pequeñas cantidades ayudándose con un agitador para que sirva como guía y no se escurra por las paredes del vaso.

Pasar el líquido del matraz Erlenmeyer (el filtrado) a una probeta graduada para medir el volumen, observar las características, medir el pH y anotar los datos.

Guardar el filtrado para el siguiente procedimiento.

Depositar el papel filtro con los residuos sólidos en el recipiente asignado por el maestro.

Diagrama 3: Procedimiento para separar la capa aceitosa usando un embudo de separación

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Reúsalo

Si no se completo

Guarda el producto

Determina cual es la fase acuosa mediante

una gota de agua

Ver donde se deposita (inferior o superior del

fluido)

Con probeta medir el volumen, el pH y conductividad.

Vaciar la capa no acuosa (hexano)

Dejar el líquido en el embudo

Depositar en el embudo

Dejar reposar hasta su separación.

Filtrar

Verterlo en un vaso de precipitado de 100ml

En un soporte colocar un anillo de hierro.

Retirar el sedimento

En el embudo de separación vaciarlo

Colocar un embudo de separación

Diagrama 4: procedimiento para eliminar la turbidez del agua mediante filtración con carbón activado

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Fin

Es satisfactoria

Si tiene partículas

Baso de precipitad de 100ml

Con la punta de la espátula

Agregar carbón activado

Agitar vigorosamente

Filtrar usando vacío

Verterla en una probeta

Medir el volumen y pH

Verificar conductividad

Colocar mezcla acuosa

Diseño de la práctica

En esta práctica se pretende eliminar impurezas de una muestra de agua aplicando algunas de las diferentes técnicas para separar mezclas. Las técnicas de filtración, decantación y adsorción en carbón activado nos ayudaran en este proceso mediante su correcta ejecución, liberando así el agua de los contaminantes que puedan afectar su naturaleza.

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pH ConductividadAgua de la llave 7.50Agua destilada 7.29Agua residual 8.23

Hoja de Datos

Agua residual Antes del tratamiento

Después de la separación de

solidos

Después de la separación de las dos capas

Después de la filtración con

carbón

Color Amarillento Amarillenta Amarillo transparente

Transparente

Olor Cloro y Jabón Cloro y jabón Ninguno Presencia de solidos

Si No No No

Presencia de fase no acuosa

Aceite No

Volumen 50 ml 43 ml 40 ml 35 ml ConductividadpH 8.23 7.74 7.60 7.40

Equipo

1 Probeta graduada de 50 ml Soporte de hierro Anillo de hierro chico 3 vasos precipitado de 100 ml 1 matraz Erlenmeyer de 125 ml 1 agitador de vidrio 1 embudo de filtración 1 embudo de separación 1 matraz de filtración (Kitasato) 1 embudo Buchner chico 1pinza para bureta 1 espátula acanalada 1 vidrio reloj 1 manguera para vacío Papel filtrado para el embudo de filtración rápida y para el Buchner Papel para medir pH Foco con cable Conductímetro

Reactivos: carbón activado

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Desarrollo de la práctica

Procedimiento experimental.

1. Medir en una probeta graduada 50 ml de agua destilada. y vaciar los 50 ml de agua destilada en un vaso precipitado de 100 ml etiquetado con el número 1.

2. Medir en una probeta graduada con 5ml de “agua de llave” y vaciar en un vaso precipitado de 100 ml etiquetada con el número 2.

3. Medir en una probeta graduada de 50 ml de “agua contaminada” y vaciarla en un vaso precipitado de 100 ml etiquetado con el número 3.

4. Medir el PH y verificar si hay conductividad eléctrica (usando el foco y con el conductímetro según lo que indique su profesor) en la muestra de agua de llave y agua destilada.

5. Anotarlos en la tabla de registro de datos que se incluye en la hoja de resultados.

6. Examinar las características de la muestra de agua contaminada: (color, olor, pH (usando el papel medidor), así como presencia de sólidos y presencia de fases.

Separación de materiales solidos usando la técnica de filtración

1. Colocar en un soporte un anillo de hierro para que sujete un embudo de filtración rápida.

2. Colocar en el embudo un papel filtro doblado en el equipo de filtración.3. Colocar un matraz Erlenmeyer en la salida del embudo y en este vacía la

muestra en pequeñas cantidades ayudándose con un agitador para que sirva como guía y no se escurra por las paredes del vaso.

4. Pasar el líquido del matraz Erlenmeyer (el filtrado) a una probeta graduada para medir el volumen, observar las características, medir el pH y anotar los datos.

5. Guardar el filtrado para el siguiente procedimiento.6. Depositar el papel filtro con los residuos sólidos en el recipiente asignado por el

maestro.

Procedimiento para separar la capa aceitosa usando un embudo de separación.

1. Colocar en un soporte un anillo de hierro para que sujete un embudo de separación.

2. Agita la muestra de agua que se agito, vaciarla en el embudo de separación, dejarla reposar unos minutos hasta que la capa superior se separe de la capa acuosa.

3. Abrir con cuidado la llave del embudo de separación y vaciar la capa inferior en un vaso de precipitado de 100 ml. Cuando haya terminado de salir cerrar la llave inmediatamente.

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4. Vaciar la capa no acuosa (hexano) en el recipiente indicado.5. Para determinar cuál de las dos fases es la acuosa se sugiere agregar una o

dos gotas de agua, y observar con cuidado si la gota se queda en la fase superior o en la interior.

6. Si no se logra una buena separación de las dos capas repetir los pasos 2,3 y 47. Pasa la muestra a una probeta graduada para medir el volumen, observar sus

características, medir el pH y verificar la conductividad, usando un conductímetro o un foco con cables, anotar los datos después de la separación de las capas.

8. Guardar la muestra de la capa acuosa para el siguiente procedimiento.9. Lavar el embudo de separación con agua y jabón.

Procedimiento para eliminar la turbidez del agua mediante filtración con carbón activado.

1. Colocar la muestra de la capa acuosa en un vaso de precipitado de 100 ml, agregar un poco de carbón activado (lo que tomes con la punta de la espátula) y agita vigorosamente.

2. Filtra usando vacío3. Si el filtrado contiene partículas de carbón, vuelve a filtrar el líquido.4. Cuando la apariencia y el olor de la muestra de agua sean satisfactorios,

viértela en una probeta graduada para medir el volumen; observar sus características, medir el pH y verificar la conductividad, anotar los datos después de la verificación con el carbón.

5. Lavar todo el material que se usó en la práctica con agua y con jabón.

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Referencias

Brow, T,L., Le May, B. y Bursten, C. (2004). Quimica. La ciencia central (9ª. ed.). Mexico, pearson.

Carrillo, M. (2002) Microescala: Química General: Manual de laboratorio (4ª. ed.) México Pearson

Chang, R. (2010). Química (10ª. ed.). México, McGraw-Hill.

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