Hablando prácticamente, ninguna sustancia química esta pura, ya sea en su estado natural o preparado por el hombre. La mayor parte de las sustancias químicas industriales contienen un nivel de impurezas que se miden en porcentaje o partes por ciento. El químico de aguas rara vez trabaja con fuentes acuosas que tengan niveles porcentuales de impurezas, excepto en el caso del agua de mar. Puesto que el químico de aguas suele estar trabajando con agua dulce, mide el nivel de impurezas en partes por millón (ppm), 10000 ppm es igual al 1% Puesto que un litro de agua destilada pesa 1000 g o 1000000 mg, es equivalente a 1 mg de impurezas en un litro representa una ppm. Cualquier cosa en el agua que no sea agua es un contaminante o impureza. Toda el agua es impura y el trabajo principal del químico de aguas es definir estas purezas, indicar las especificaciones para cada impureza aceptable para el empleo que se le lleva a dar al agua después del tratamiento, y encontrar métodos económicos de tratamiento para alcanzar los límites de calidad que se han fijado. Es importante reconocer que los métodos de impureza, contaminación y polución sin términos subjetivos. Las impurezas disueltas en el agua pueden clasificarse en una forma amplia como sales inorgánicas, disueltas de los minerales que integran las formaciones geológicas que contienen la fuente de agua, y la materia orgánica, relacionada con la vida acuática y la cubierta vegetal de los lechos acuíferos. En la mayor parte de las aguas dulces, la materia disuelta es principalmente inorgánica. Para el químico del agua, el peso molecular de un mineral suele ser de menos utilidad en los cálculos que el peso equivalente, puesto que la mayor parte de los minerales disueltos en el agua están ionizados. Para entender la mayor parte de los minerales disueltos en el agua están ionizados. Para entender la definición y empleo del peso equivalente, debe analizarse el comportamiento de las soluciones iónicas, llamadas electrolitos. ELECTROLITOS
El agua se denomina el disolvente universal. Cuando se disuelve a un mineral, se producen nuevos materiales a partir de los átomos liberados del mineral. Estas partículas fundamentalmente se llaman iones. La ruptura de un compuesto químico mediante su disolución en agua forma cationes, cargados positivamente, y aniones, cargados negativamente. En general, un aumento en la temperatura del agua provoca un aumento en la solubilidad de la mayor parte de las sales . Excepciones importantes y notables son CaCO3, CaSO4, MgCO3, y Mg (OH)2, todas las cuales se vuelven menos solubles al aumentar la temperatura.
Existen distintas formas de demostrar este fenómeno de ionización. El más sencillo es un experimento en el cual se conecta un IONES Y LA CORRIENTE ELECTRICA Los iones que están formados por diferentes átomos se llaman radicales. Los radicales comunes en la química del agua incluyen al amonio, NH 4-1, un catión; y nitrato, NO 3-1, SO4-2 y PO4-3, los cuales son aniones. Los elementos que forman cationes en solución acuosa se pueden clasificar de forma amplia como metales alcalinos (g.g. sodio, potasio), metales alcalinotérreos (e.g. magnesio, calcio), y metales pesados (e.g. hierro, manganeso). En su forma elemental, cada uno de ellos puede desplazar al hidrogeno de las soluciones acuosas-. El sodio y el potasio son tan activos que reaccionan con el agua para liberar hidrogeno: 2Ba+2H2O— (2) H2+2NaOH El magnesio no reacciona con agua fría, pero reacciona con acido, que es una solución de ion hidrogeno: Mg+2HCl ---H2 +MgCl2 SISTEMAS COLOIDALES
Algunos tipos de materia pueden dispersarse en agua aun cuando no sean realmente solubles. Esta dispersión se realiza mediante la ruptura del material en pedazos extremadamente pequeños, en el límite superior del rango de tamaño para los iones y moléculas. Las partículas de este tamaño se llaman coloides. OXIDACION Y REDUCCION
La tabla periódica que cierto número de elementos tienen más de una valencia. Esto es de gran importancia para el químico de aguas; un ejemplo es el hierro, cuyo oxido es bastante soluble en agua cuando su valencia es +2 y casi insoluble cuando su valencia es +3. Si la valencia de un material se vuelve más positiva o menos negativa, se dice que se ha oxidado. La reducción ocurre cuando la valencia se vuelve más negativa o menos positiva; por ejemplo en el cambio de hierro +3 a hierro +2, se dice que el hierro se ha reducido. Otro ejemplo de esto, es el radical cromato, CrO 4, en donde el cromo tiene valencia de +6; cuando se reduce, el cromo es efectivo de la corrosión, el cromato, se vuelve un catión metálico pesado, sin propiedades útiles, y precipita como Cr (OH) 3 para producir materia en suspensión.
Existen distintas formas de demostrar este fenómeno de ionización. El más sencillo es un experimento en el cual se conecta un IONES Y LA CORRIENTE ELECTRICA Los iones que están formados por diferentes átomos se llaman radicales. Los radicales comunes en la química del agua incluyen al amonio, NH 4-1, un catión; y nitrato, NO 3-1, SO4-2 y PO4-3, los cuales son aniones. Los elementos que forman cationes en solución acuosa se pueden clasificar de forma amplia como metales alcalinos (g.g. sodio, potasio), metales alcalinotérreos (e.g. magnesio, calcio), y metales pesados (e.g. hierro, manganeso). En su forma elemental, cada uno de ellos puede desplazar al hidrogeno de las soluciones acuosas-. El sodio y el potasio son tan activos que reaccionan con el agua para liberar hidrogeno: 2Ba+2H2O— (2) H2+2NaOH El magnesio no reacciona con agua fría, pero reacciona con acido, que es una solución de ion hidrogeno: Mg+2HCl ---H2 +MgCl2 SISTEMAS COLOIDALES
Algunos tipos de materia pueden dispersarse en agua aun cuando no sean realmente solubles. Esta dispersión se realiza mediante la ruptura del material en pedazos extremadamente pequeños, en el límite superior del rango de tamaño para los iones y moléculas. Las partículas de este tamaño se llaman coloides. OXIDACION Y REDUCCION
La tabla periódica que cierto número de elementos tienen más de una valencia. Esto es de gran importancia para el químico de aguas; un ejemplo es el hierro, cuyo oxido es bastante soluble en agua cuando su valencia es +2 y casi insoluble cuando su valencia es +3. Si la valencia de un material se vuelve más positiva o menos negativa, se dice que se ha oxidado. La reducción ocurre cuando la valencia se vuelve más negativa o menos positiva; por ejemplo en el cambio de hierro +3 a hierro +2, se dice que el hierro se ha reducido. Otro ejemplo de esto, es el radical cromato, CrO 4, en donde el cromo tiene valencia de +6; cuando se reduce, el cromo es efectivo de la corrosión, el cromato, se vuelve un catión metálico pesado, sin propiedades útiles, y precipita como Cr (OH) 3 para producir materia en suspensión.
Ciertas sustancias químicas para el tratamiento del agua, como el cloro gaseoso, son efectivos debido a que son agentes fuertemente oxidantes. ACCION DISOLVENTE DEL AGUA.
La acción disolvente del agua varía de un mineral a otro. En la tabla 3.3 se presentan la solubilidad de algunos compuestos comunes en agua. Como los minerales, lo gases y la materia orgánica son solubles en agua. La ley de Henry establece que la cantidad de gas disuelto en agua es directamente proporcional a la presión del gas sobre la superficie del agua. Si la presión total del gas en la superficie del agua se duplicase, también lo harían las concentraciones de oxigeno y nitrógeno en la solución acuosa. A diferencia de mayor parte de las sales minerales, que se vuelven más solubles a temperatura más elevadas, la solubilidad de los gases disminuye cuando la temperatura aumenta. La materia orgánica es una clasificación amplia que incluye tanto moléculas naturales como sintéticas que contengan carbono, generalmente hidrogeno. Toda la materia viva está formada por moléculas orgánicas. Las sustancias orgánicas pueden ser extremadamente solubles en agua, como el caso del alcohol y el azúcar, o pueden ser bastante insolubles como en el caso de los plásticos. De la misma forma que los elementos se combinan para formar radicales en la química inorgánica, también los elementos se combinan como carbono para formar grupos funcionales como sus propias propiedades individuales. PREDICCION DE LAS SOLUBILIDADES
Existes unas cuantas reglas que se pueden utilizar para determinar la solubilidad en agua de cualquier compuesto químico, inorgánico u orgánico, Los datos de solubilidad se determinan únicamente mediante la investigación en el laboratorio El producto de la solubilidad es una herramienta muy útil. El producto de la solubilidad hace que sea posible calcular la solubilidad residual de una sustancia química después del tratamiento químico para eliminarla del agua mediante precipitación. De acuerdo con el concepto de producto de solubilidad.
En el caso del CaCO 3, esta expresión matemática es la ecuación para la hipérbola. Se encuentra la solubilidad del carbonato de calcio en el punto en que las concentraciones de calcio y del carbono se igualan en la curva (fig. 3.3). Entonces se verá que para reducir la solubilidad del calcio en el agua. La introducción de iones carbonato extra (por ejemplo, agregando carbonato de sodio= reducirá los iones calcio. En la fig. 3.6 se presentan los productos de solubilidad de importancia en la química del agua. IONES EXTRAÑOS QUE INTERFIEREN
La precipitación de la mayor parte de los solido inorgánicos en agua se ve tan afectada por la formación de pares iónicos y complejos que el producto de solubilidad tiene un valor limitado para predecir los resultados reales del tratamiento. Debido a la gran variedad de iones en la mayor parte de los sistemas acuosos, es raro que se forme un precipitado puro, como CaCO 3. La introducción de iones extraños en el precipitado y la formación de diferentes pares iónicos en la solución, aumentan, en efecto, la solubilidad del CaCO 3. Aun si precipitarse el CaCO 3 puro, puede formar dos tipos de cristales, calcita (el más estable) y la argonita, que tiene solubilidades diferentes. Al igual que la molécula de agua puede formar cadenas (cap. 1), también los iones se pueden asociar entre sí. Por ejemplo, el calcio puede estar presente en el agua como Ca+2, o puede existir como Ca (HCO 3)-, o formas iónicas: e.g Mg +2 y MgHCO3+. En la reacción 6, el calcio puede precipitarse con trazas de otros cationes, como estroncio, produciendo una forma cristalina más soluble que la calcita. Por ejemplo, la solubilidad del cacpo3 determinada en material recién precipitado, producido al hacer reaccionar CaCO 3 determinada en ,material recién precipitado, produjo al hacer reaccionar Na2CO3 con CaSO4, es más alta que la obtenida cuando la calcita se muele y se agita en agua destilada. Se observa el mismo efecto en casi todos los materiales ligeramente solubles. Se puede esperar que la solubilidad del precipitado disminuya con el tiempo, aproximadamente a la del solido puro al envejecer y deshidratarse. En la reacción 7, dependiente de la temperatura y del pH, el magnesio puede precipitar como una mezcla de brucita [Mg (OH) 2], magnesita (ÑgCO3), nesque-1honita (mgCO3+3H2O), o hidromagnesita [Mg 4 (CO 3)3 (OH)2+3H2O]. Cada uno de estos compuestos tiene su propia solubilidad. Otro factor que afecta la solubilidad es la presencia de materia orgánica disuelta en el agua. Se ha demostrado ampliamente que el calcio residual del
ablandamiento con cal del desagüe a temperatura ambiente es de 2-3 veces la solubilidad en agua dulce, presumiblemente debido a los complejos orgánicos, si la misma agua de desagüe se calienta hasta por encima de 150°F (66°C), las reacciones con la cal sin aproximadamente las mismas que las obtenidas con agua dulce. Inexplicablemente, no se observa el mismo efecto con la precipitación de magnesio. Un ejemplo de efectos de los complejos sobre la precipitación se encuentra en la coagulación del agua con alumbre [Al 2 (SO4)3+]4H2O], en donde se esperaría la sig. reacción: Al2 (SO4)3+6H2O---2Al (OH3)+3(H2SO4 (8) Sin embargo, el análisis del precipitado muestra la presencia de sulfato en los sólidos, indicando que aparte de los aniones so4-2 han reemplazado a los aniones PH-1 en la red cristalina del precipitado. Por último, un factor que afecta la solubilidad e estos compuestos ligeramente solubles es la llamado (fuerza iónica) de la solución acuosa. Cuanto mayor sea la concentración de iones extraños no incluidos en el precipitado, mas soluble es el precipitado. Por ejemplo, esto significa que el CaSO4 es mas soluble en agua d mar, que contiene alrededor de 30000 mg/l de NaCl y en las salinas de los campos petroleros, que contienen aproximadamente 150000 mg/l de] de NaCl, que en el agua dulce, que contienen alrededor de 100 mg/l de sólidos disueltos Entonces el producto de la solubilidad es un concepto útil cuando se utiliza cualitativamente o se desarrolla de manera orgánica empírica para un sistema específico, pero es de valor limitado cuando se toma directamente de un manual. De hecho, estos datos tomados de diferentes manuales con frecuencia esta en desacuerdo). EQUILIBRIO Otro concepto estrechamente relacionado con el producto de solubilidad es la constante de equilibrio, también constantemente de disociación. No todas las relaciones químicas llegan a su terminación debido a que los productos de la reacción ejercen un efecto restrictivo sobre los reactivos. El equilibrio indica esto mediante las convenciones sig:2¿ 2H2+O2—2H2O Algunas veces, estas reacciones llegan a su fin, en forma explosiva. La flecha central indica que esta reacción se realiza en una sola dirección
3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2 En esta reacción, si el hidrogeno generado en el proceso se elimina continuamente, la reacción ocurre hacia la derecha; sin embargo, si el sistema está cerrado se alcanza un equilibrio, en cuyo caso los cuatro materiales, Fe, H2O, Fe3O4 y H2, se aquí encuentran en el recipiente; si entonces se introduce una cantidad extra de hidrogeno en el sistema, la reacción se desplazara hacia la derecha. No izquierda. Un equilibrio de este tipo se puede expresar matemáticamente. Esta reacción A+BC==AB+C Cuando la constante de esta relacionado con la ionización de un electrolito en agua, puede calcularse el grado de ionización, como se muestra para las reacciones de la tabla 3.7
VALOR PRÁCTICO DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO Los electrolitos fuertes, como el cloruro de sodio, se ionizan completamente en agua dulce, de forma que la constante de equilibrio no sirve para los cálculos en que se trabaja con esta sal en particular. Sin embargo, en los cálculos para los electrolitos débiles se puede confiar en la constante de equilibrio para los electrolitos débiles se puede confiar en la constante de equilibrio para indicar la distribución de los reactivos y productos en sus formar ionizadas y no ionxadas. Esto proporciona datos utilies para seleccionar los procesos químicos para la eliminación de diferenres contaminantes del agua. RACTIVOS SOLIDOS Hay dos mecanismos diferentes mediante los cuales los materiales disueltos en agua reaccionan con los solidos; estos son la adsorción y el intercambio ionico. La adsocion es la adhesión de una cpa de moléculas o partículas coloidaes a la superficie de un solido, que generalmente es poroso. Las mascara contra gases es un ejemplo clasido de uso de este proceso. Otro ejemplo del proceso es la adsocion de SiO2, un coloide cargado negativamente, sobre Mg(OH)2 recien precipitado. La cantifad de adsorbente requerido para la eliminación efectiva no puede determinarse apartir de una ecuasion química. Sin embargo, cualquier sistema de
datos experimtales dados pueden graficar sobre papel simi-log, obteniéndose una línea lrecta, la isoterma de Freundlich, figura 3.5. El intercambio ionico es el proceso de eliminación de iones deeados en una solución intercambiándolos en forma equivalente por otros iones mas adecuado proporcionados por un soluido que tiene una estructura especial que le permite realizar esto. El solido, un material intercambiador de iones, tambien llamada zeolita, debe regenerarse periodicamnet con los iones de preferencia. En esta regeneración, los iones acumulados no deseados se eliminan. La eliminación de los iones calcio (dureza) mediante una zeolita de sodio Ca+22 +Na2X—CaX 2Na+ La letra X representa el solido intercambiadosr de cationes. Muchas arcillas tiene propiedades intercambiadoras de iones. Este es una aspecto impornta de la química de suelos y de la nutrición vegetal. Una de las aguas de desecho. Sin embargo, la mayor parte de los intercambiadores iónicos son materiales organicos sinteticos formulados para aplicaciones especificas. QUELATACION Un concepto final de gran importancia en la química del agua es el proceso de quelatacion. Un agente quelante es una molecula, genrealmente organica, que es soluble en agua y puede sufrir reacciones con los iones matelicos para mantenerlos en solución. De forma que la quelatacion es similar metalicos para mantenerlos en solución. De forma que la quelatacion es similar al intercambio ionico, con la diferencia concentrada en la solubilidad del material intercambiable; en la quelatacion, el material intercambiable es muy soluble en agua como una molecula grande; en el intercambio ionico, el material intercambiador es insoluble en agua y es una partiucla solida grande. La ecuasion quimic aoara la quelatacion es similar a la de del intercmabio uionico. Por ejemplo, un quelante común es la dal de sodio del acido etilen diamin tetracetico (EDTA). Agregando al agua, este quelato reacciona con los iones de calcio para mantenerlos en solución, evitando kla formación de incrustación de CaCO3: Ca+2+Na4EDTA--- CaNA2EDTA+ 2Na+ (13) NOTA:
Lo anterior es una simplificación de un campo complejo d el auqimica, la química de coordinación. La parte organica del compuesto EDTA forma ligaduras (ligantes) con el catión central (Ca+3 o Mg+2) diferentes a los enlaces ionicos, d emanera que la reacción indicada es solo del proceso de quelatacion
Exitesn diferente smateriales organicos naturales en agua que tienen propiedades quelantes, como el acido húmico y la lignina. Debido a estas propiedades quelantes, algunos materiales organico interfieren con ciertos procesos de abvlandameinit de aguas. Relacionando de cierta forma con la quelatacion esta el proceso de secuentracion, tambien llamado ―tratamiento de umbral‖. En este proceso se utilizan diversos
compuesros fosfatados llamados polifofatos para evitar la fiormacion de depósitos de hierro, manganeso y CaCO3. Los fosfatos condensados se producen mediante la dehidratacion de uno o mas compuestos de ortofofatos (PO4-3). Si se utiliza el fosfato monosodico, el producto de condensación es el metafosfato de sodio: NaH2PO4—H2O==NaPO3 Con elf osfatio disodico,se forma el pirofosfato de sodio: 2Na2HPO4-H2O=Na4P3=7 Los tipis de fosfatos condensados formados pueden variarse utilizando diferentes mezclas de ortofosfatos. Los fosfatos condensados froman cadenas que conien el grupo P-O-P. como se muestra a continuación oara el tripolifosfato: La selección apripiada de las materias primas pueden producir cadenas largas, que tienen cargas electrostáticas fuerte y que resiten la hidratación (reversión) ala forma original de ortofosfato. Los fosfatos bno critalinos (vridriosos ) con una relación entre Na2O:P2O5 de aproximadamente 1.0 o ligera,enet mayor son los mas estables y utilies para el tratamiento de umbral. El producto que se utiliza mas comúnmente se lllama hexamnetafosfato (NaPO3)6. El agua que ocntien una alta concentración de calcio se encuentra en condiciones de precipitar, tratada únicamente con 0.5 mg/l de polifosfato, se puede mantener asi sin que se form un deposito de CaCO3. La cantidad de fosfato quye se requiere para el control de incrustaciones es bastante menor que la que se requiere para elablandamiento en base estequimetricas; de aquí el nombre de ―tratamiento umbral#¿‖. Los pilifofatos tambien pueden maneter al Fe y al Mn e n solución, estos precipitarían, e.g., en la preseicna de oxigeno o coloro a un ph arriba de 8.
Otras propiedades de los pilifosfatos sion utiles ene l tratameinto de aguas. Cuando el CaCO3 precipita en presencia de polifoffatos, la forma ususl del cristal de calcita esta distorcianada ty la estructura de las incrustaciones es debirl. Debido a que están fuertemente cargados, los polifosfatos se absorben sobre partículas de cieno, y ayudam a evitar que se sedimenten debido a que las partículas individuales se repelen entre si. El valor de los polifosfatos se destruye si regresan a ortofofato. Las soluciones de polifosfatos vidriosos permanecen estables durante mese, pero en el sistema acuosos pueden regresar a ortofofato mediante un ph bajo, alta temeratura y la presencia de lso soxidos de ciertos metales oesados, incluyendo eal hierro
QUIMICA DEL AGUA E INTERPRETACION DE LOS ANALISIS DE AGUA
Entonces, la dureza es la solución en agua tanto de calcio coo de mafnesio en forma de cationes, independientemenre de la naturaleza de los aniones presentes, esta se ha expresado, por lo generaral, en función de del carbonato de calcio CaCO3. Esta es uba elección, fortuita puesto que el pero molecular del CaCO3 es 100 y su peso equivalente es 50, proporcionando una unidad conveniente de intercambio para expresar a todos los iones en agua, en vez de mostrar a cada uno de ellos con su propio peso equivalente. Esto es comprable a tener el dólar como unidad conveniente de intercambio d.
Los análisis de agua utilizadas como ejemplos en este libro basado en el concepto de equivalencia a carbonato de calcio, una forma ampliamente utilizada, aunque no universal, de describir los análisis de agua,. Hay otras formas que también se utilizan en ANALISIS DEL AGUA DE DESECHO Generalmente, las aguas de desecho contienen un cierto número de iones que no pueden mostrarse en este ejemplo. La composición depende del tipo de operaciones industriales a través de las cuales ha pasado el agua hasta convertirse en desecho. Por ejemplo, los metales pesados, como el zonc y el cobre, pueden estar presentes en los desechos de loas operaciones de metalizado. Tal vez el concepto más fundamental para comprender la química del agua es la relación de acidez-alcalinidad. El primer paso hacia la comprensión es entender la disociación de la molécula de agua en sí misma en iones de hidrogeno y iones hidroxilo, de acuerdo con la ecuación: H2O==== H+ +OHK= [H+] x [OH-]= 10-14 (Para mayor claridad, en este libro se utilizara el ion hidrogeno H +, reconociendo que en realidad existe en una forma hidratad, el ion hidronio H3O +
La notación de PH Puesto que la constante de disociación es muy pequeña 10 -14, en la neutralidad en donde hay el mismo número de iones hidrógenos e hidroxilo, solo hay 10 -7 moles por litro, que corresponde a una concentración real de 0.0001 mg/L de ion H+, equivalente a 0.05 mg/l de CaCO3, Debido a que se está trabajando con números
tan pequeños en la disociación del agua en sus iones, es más conveniente sustituir una expresión se define como PH, y la relación es PH= log 1/[H+] =-log [H+] La constante de disociación K, cambia con la temperatura y esto debe considerarse cuando se interpretn los datos que incluyen los iones H+ y OH+-*. La ocncnetracion de ion hidrogeno puede medirse en un medidor de ph. Tambien puede titularse cuando la concentración es lo bastante grande para que sea detectada mediante el analisis quimico. Puesto que el ph es una función logarítmica, la concentración de ion hidrogeno aumenta en factor de 10 por cada unidad de reducción del PH Cuando el ph desciende hasta aproximadamente 5, el ion hidrogeno empieza a alacanzar los niveles de mg/l lo suficintemenrte concentrado para determinarse por titulación, utilizando el indicador organico correcto. El indicador quimico, que al principio se selecciono para este fin fue el naranja de metilo, que cambia el color aun ph de 4.2-4.4. el cambio de color de este indicador, es tan sutil, naranja en el lado alcalino a salmon en el lado acido, que los investigadores buisacaron un sustituto que diese un cambio de color mas pronunciado. El indicador que desarrollaron produce un color azul en la parte alcalina y rojo en la parte ácida, con uncolor gris ene l punto final. Aun cuando este indicador especial ha reemplazado al naranja d emetilo, elquimico de aguas aún sigue definiendo la alcalinidad como la alcalinidad con naranja de metilo (alcalinidad M) que existe por arriba de un rango aproximado de PH de 4.2-4.4. la acidez M es una acidez mineral fuerte que existe por debajo de este rango de ph. Una relación aproximada entre el valor del ph y la acidez mineral se muestra en la tabvla 4.3 Entonces, la determinación del PH con un medidor de PH (o mediante un comparador colorimétrico adecuado) puede ser muy valiosa para determinar las concentraciones de iones hidrogeno e hidroxilo en el rango de de PH arriba de 4.2-4.4. Tambien puede utilizarse por debajo0 de este PH en ausencia de reactivos para llevar a cabo la titulación ácida real. EMPLEO DEL MEDIDOR PARA LA [OH-] Puesto que la constante de disociación del agua es aproximadamente 10-14, y el ph se ha definido como –log[H+], tambien puede determinarse la concentración de iones hidroxilo con un medidor de ph puesto que se tiene la siguiente relación: pOH=14-pH
pOH=log*1/&[OH-] TABLA 4.3 *La acidez mineral es la presencia de ions H+ en concentraciones de mg/l. Cuando el oh del agua aumenta yexcede aproximadamente 9.6-9.8, empieza a aparecer una concentración medible de iones hidroxilo. La alcalinidad hidroxilica (alcalinidad caustica u OH) puede determinarse utilizando un medidor de ph (o el comparador colorimétrico equivalente) o mediante titulación. En la tabla 4.4 se muestra la relación entra la alcalinidad hidrioxilica y el oh. Es necesario entender estos conceptos para colocar las realciones de acidezalcalinidad enperspectiva. Para el quimico teorico, un ph de 7 indicala neutralidad; para elquimico de aguas, unph de 7 significa muy poco. Debe conocer que alcalinidad total y co2 libre o combinado entan presnetes. Entonces , para el quimico de aguas el punto divisorio entre la acidez y la alcalinidad no es el ph 7, si no el punto final de la alcalinidad M , que corresponde a un ph de aproxmadamente 4.4. El quimico del agua tambien esta interesado en la alcalinidad ―P‖ (alcalinidad
determinada con fenoilftaleína),k que existe cuando el ph esta por encima de un rango entre 8.2-8.4, que corresponde al cambio del indicador fenolftaleína de inodoro debajo de 8.2 , de forma que no tiene alcalinidad P. muy pocas aguas naturales tienen un ph inferior a 5 aproximadamente, de forma que rara vez se encuentran acidps minerales fuertes en el agua dulce. El rango de oh entre el punto final M y el punto final P define el rango de alcalinidad en donde existe la alcalinidad de bicarbonato y pueden estar presentes los acidos débiles, entre los cuales el mas importante es el acido carbonico, co2 en solución. IMPORTANCIA DEL CO2 El dióxido de carbono se produce mediante la combuistion de combustibles. La respiración de la vida animal, que es tambien un proceso consumidor de combustible, introdujo el co2 en el aire. La splantas que contiene n claorofila utilizan el dióxido de carbono para construir material celular como ,los carbohidratros. La clorofila cataliza la reacción entre el agua yel Co2. Puesto que la solubilidad del co2 en agua es menor de 2000 mg/l a temperatura ambiente en una tmosfera satura de co2, al nivel qatmosferico normal de 0.04% de co2 menos de 1 mg/l de CO2 se disuelve en el agua de lluvi. Sin embargo, una que el agua de lluvia penetra alacapa dela tierra, esta expuesto a niveles de de CO2 gasesoso cienveces mas grandes que en la atmofera, creados por la respiración de los
organismos del suelo cuando convierten la alimentación organica en productos de combustión. Entonces, las aguas de pozos se han filtrado a través de zonas ricas en co2 pueden contener de diez a varios iento de mg/l de Co2 disueltos.
Cuando el co2 se disuelve en eel agua, reacciona con ella para formar acido carbónico, el cual se disocia en iones hidrogeno y el ion bicarbonato, siguiendo la siguiente reacción Co2+h2o=H2CO3=H++HCO3Si se satura agua destilada como Co2, se disuelve aproximadamente 1600 mg/l en el agua, y el ph desciende hasta aproximadamente 4. La cantidad equivalente de un acido fuerte como H2SO4 reducirá el Ph hasta aproximadamente 2.5, indicando el carácter débil del acido carbónico. LA FUENTE DE ALCALINIDAD La alcalinidad de la mayor parte de los recursos acuíferos naturales es causada por las sales de bicarbonato (HCO3-) disueltas. Las siguientes reaccuiones muestran como el agua que contienen CO2 de la atmosfera y de la respiración de los organismos del suelo disuelve al magnesio y al calcio de un mineral común, la dolomita (CaCO3*MgCO3), para producir la dureza y alxcalinidad subterránea. H2O+CO2+MgCO3-Mg(HCO3)2=Mg+2 +-(HCO3-) H2O+CO2+CaCO3-Ca(HCO3)2=Ca+2 +2(HCO3-) En el rango de ph entre 4.4-4.2, existe un balance entre el CO2 en exceso y los iones bicarbonato, que se mide mediante el valor del PH como se muestra en la figura 4.1 FIG 4.1 relacion aproximada entre el dióxido de carbono, la alcalinidad y el valor del ph Esta muestra que un agua contiene 1 mh/l de co2 y 10 mg/l de alcalinidad tiene el mismo ph que una que contiene co2 y 100 mg/l co2 y 100 mg/l de alcalinidad. En el primer caso, la adición de 1 mg/l de co2 producirá un cambio significativo en el ph, mientras que en el segundo caso, el mismo 1 mg/l de co2 adicionado no producirá un cambio notorio. La alcalinidad moderna o tampona (buffers) el cambio en el ph, y la alcalinidad se conoce como tampón (buffer). El agua ataca y disuelve muchos otros minerales en la litosfera, además de la dolomita. En la fig. 4.2 se muestra la distribución de los elementes en la corteza
terrestre. Los tres mas importantes entan en forma de oxidos, SiO2, Al2O3 y FeO2, los cuales son muy pocos solubles en agua. Los siguientes elementos en imoirtancia, calcio, sodio, potasio y magnesio son los cationes mas importantes presentes enla mayor parte de las fuentes de agua dulce, como se ilustra en los diferentes analisi de agua uincluidos en este y capítulos anteriores. DISTRIBUSION DE CO3= /HCO3La mayor parte de las aguas naturales contienen alxcalinidad producida por el bicarbonato y tiene unoph menos aproximadamente 8.2-8.4. arriba de este pH, el CO2 deja de existor en cantidades medibles, y el ion carbonato empieza a aparecer. La reacción en eel equilibrio es el siguente: HCO3. == CO3-2 +H + Muchas aguas tratadas con cal contienen un pH arriba del punto final con fenolftaleína, esto es, contienen alcalinidad P. en el rango de pH de 8.2-9.6, los iones de bicarbonato y carbonato existen juntos en ausencia de dióxido de carbono e iones hidroxilo medibles.la distribución entre los iones carbonato y bicarbonato puede determinarse aproximadamente medinte la relación que se muentrta en l afing 4.3. también puede calcularse después de medir las alcalinidades P y M de acuerdo con la siguiente reacciones: CO3=2xP HCO3=M-CO3=M-2P FIG 4.3. variacion de la distribucion de los ions carbonato/ bicarbonate con el PH. La distribución de todas las formas de iones relacionadas con el CO2 se muestra en la fig. 4.4. en esta figura, el CO2 libre es CO2 gaseoso; el HCO3- se refiere al parcialmente enlazado CO2 y el CO3= al CO2 enlazado. FIG 4.4 Efecto del cambio en ph sobre la distribución de diferentes iones relacionados con CO2 en solución. Fig. 4.5 acidez y diferentes tipos de lacalinidad y susrangos de oh Al aumentar el oh darriba de 9.6, la alcalinidad hidroxilica se vuelve medible. Su concentraciuion ouede determinarse mediante un medidor de oh, como se muestra en la tabla 4.4 , o que puede calcularse la distribusion entre el carbonato y el hidroxilo de la siguiente manera: CO3=2(M-P)
OH-=2P-M HCO3-=0 Estas aproximaciones son muy utiles para interpreter la mayor parte de los analisis dea gua. En la figura 4.5 se presentan los diferentes regimes de aciez y alcalinidad Fig. 4.6 neutralizacion del agua alcalina con H2SOa (supóngase un alacalinidad d M de 50 mg/l) Fig. 4.7 solubilidad del CaCO3 en sistemas calientes y frios, datos empíricos basados en un tiempo de reacción y un tiempo de sedimentación de 60-90 minutos. IONES QUE INTERFIEREN
ESTA APROXIMACIONES ESTan sujetas a algunas interferencias, especialmente en las aguas cosntaminadas, las interferencias comunes son amoniaco y aniones alcalinos difrenetes al carbonatop y bicarbonato, como sulfuro, fosfato y borato. Esta relaciones P y M tiene una larga historia de uso en el tratameinto de aguas. Por ejemplo, la mayor parte de los datos industriales que se relacionan con los resultados del ablandamiento con cal están basados en estos conveniertes calculso, ellas trazan dsu historia hasta las curvas de titulación de Na2CO3 y NaOH agragados al agua y neutralizados econ acido fig. 4.6 . Sin embargo, esta relaciones no son consistentes con la distribución teorica entre HCO3-1 y CO3-2 basada en las constantes de disociación. La distribución teorica entre estos iones (fig 4.4), indica que q un ph tan alto como 10.3 por ejemplo, en donde la alcalinidad OH- es aproximadamente 10 mg/l como CaCO3, hay cantidades iguales de HCO3-1 y CO3-2 presentes. Auqnue incosistente con esta teoría fisicoquímica, el trabajar conlos resultados del balandamiento con cal en donde el ph excede 10 y la alcalinidad es menor de 50 mg/l, este libro utiliza las relaciones P y M por ser convenientes y debido a que muchos datos dde campo se han se han en obtenido a partir de ellas. Esta practica tiende a sobreestimar la lacalinidad de carbonatop puesro que no indica que existe alcalinidad HCO3-1 en la presencia de OH-1. Por ejemplo , a M=50 mg/l y P=25 mg/l, CO3-2=50 mg/l a Ph 9.8 (fig 4.3), sin embargo, en la figura se muestra que el CO3-2 es únicamente 25% de la alcalinidad total, o 12.5 mg/l a pH 9.8. esto explica parte de la discrepacion obsevada entra las solubilidad teorica del
CaCO3 y la real que se obtiene en la practica mediente el ablandamiento con cal en donde los resultados se interpretan a partir de las relaciones P y M. El examen de estas relaciones de acidez-alcalinidad en el agua revela que la solubilidad de minerales como carbonato de calcio e hidróxido de magnesio es mas complicada de predecir de loq e sugiere el concepto de producto de solubilidas. Por ejemplo, en ele calo del calcio que presipita del agua como carbonato de calcio, resulta hoy calro que exiten diferentes reacciones de equilibrio que ocurrebn ene el agua, afectando las interpretaciones de los sencillos datos quimico. Por esta razón, los químicos del agua suelen confuiar en los datos empíricos basados en los informes de las experiencias industrilales para calcular los resultados de una reacción de precipitados. SECCION 2 En la fig.4.7 se muestran los datos que por lo generao se emplean para precedir la solubilidad del carbonato de calcio, relacionada específicamente con la presipitacion en una operación de ablanadamiento con cal. La diferencia en los resultados entre el proceso en caliente (arriba de aproximadamente 212 °F, 100°F), y en el proceso en frio (temperaturas del agua de los ríos) se aleja mucho de la precedicha mediante los simples datos de solubilidad, los cuales muestran un residual decremento de únicamente 2 mg/l en la solubilidad a la temperatura mas alta. El efecto empirico e la temperatura debe ser producido por otros factores, como la velocidad de la reacción (que, como regla empirica, se duplica por cada aumento en la temperatura de 18°F, 10°F), la naturaleza del precipitado cristalino o amorfo, y el posible efecto de la coagulación de materiales orgánicos a la temperatura elevada. Como un ejemplo de esto, en el ablandamiento con cal en frio del agua de desecho municipal, el carbonato de calcio residual invariable es más alto que cuando se utiliza el mismo tratamiento para agua dulce. Esto se ejemplifica en la fin 4.8. sin embargo, si el desecho se trata por encima de aproximadamente 160°F (71 °C), los resultados se aproximan a los que se obtienen en eñ caso de agua dulce EFECTO DE LAS IMPUREZAS Si el magnesio precipita como carbonato de calcio, el calcio residual en la solución puede aumentar. La inclusión de otras impurezas, como el estroncio, también aumentan la solubilidad del carbonato de calcio. Entonces, aparecería que los datos empíricos de diferentes indutrias deben utilizarse con precausion al considerar lo que se debe esperar en una situasion dada; si los cálculos incluyen el tratamiento con cal de una fuente de agua desconocida y los niveles de
contaminación no están complemente definidos, no hay sustituto alguno para la prueba real de laboratorio para determinar la respuesta de esa agua al tratamiento con cal. La solubilidad del magnesio es tan difícil de predecir como la solubilidad del calcio y por las mismas razones generales. Se ha informado que la solubilidad del hidróxido de magnesio esta en el rango de 30-40 mg/l a 77°F (25°C). Debido a esta diferencia en las relaciones del producto de solubilidad. Kca=[Ca+2]x [CO3-2]
K Mg=[Mg+2]x[OH]-2
La concentración del magnesio se ve afectada mas por los cambios en la concentración de hidroxilos que la del calcio por los cambios en la concentración de carbonatos. Cualquier aumento en los carbonatos produce un decremento correspondiente en el calcio, pero un aumento en la concentración de hidroxilos afecta la concentración de magnesio en forma de una relcion cuadrática. Por lo tanto, al duplicar los OH- el Mg+2 disminuira hasta una cuarta parte de su valor original. Cuando se ablanda el agua con cal, ene le rango de ph de 9.5-10.5, el magnesio precipita como hridroxido y el precipitado esta cargado positivamente. En el mismo rango de ph, el CaCO3 precipita cargado negativamente. Mas aún, la sílice suele estar presente en el sistema como un cloide muy cargado negativamente. El aluminato de sodio puede introducirse en el sistema como un complejo anionico fuerte. Todo esto explica la copresipitacion del magnesio con el calcio, la fuerte adsorción de la sílice siobre el presipitado de Mg(OH) y el bajo magnesio residual que se obtiene con frecuencia en el tratamiento de agua con aluminato de sodio además de la cal. En las operaciones convencionales de ablandamiento, es entonces usual mostrar que el tratamiento de agua fresca con cal produce una solubilidad del CaCO3 de aproximadamente 35 mg/l en frio y 25 mg/l en caliente, y una solubilidad del hidróxido de magnesio residual de aproximadamente 35 mg/l en frío y 2-3 mg/l en caliente. El carbonato de calcio y el hidróxido de magnesio se precipitan drante la operación de ablandamiento con cal; sin embargo, estos también pueden presipitar en el agua inestable; esto es, un agua que contiene estos materiales en una codicion supersaturada, si se le hace algo al sistema que altere el equilibrio. Esto puede ser un aumento en la temperatura, un decremento en la presión, turbulencia, o el contacto con superficies que siembren la precipitasion química. El producto mas común de inestabilidad del agua dulce es el CaCO3; en el agua de mar, el
precipitado mas común es Mg(OH)2 o una de sus sales complejas de carbonato e hidróxilo. LA PRUEBA DEL MARMOL Puede evaluarse un agua en su estabilidad del CaCO3 mediante pruebas o mediante cálculos teóricos a partir de los datos conocidos. La prueba del mármol, auqnue se utiliza con poca frecuencia con fines de control, es una prueba valiosa para ilustrar los principios de la estabilidad del carbonato de calcio. Si se sobresatura un agua unestable, entonces la adicion de un mármol finamente molido (CaCO3)a una muestra del agua hará que el carbonato precipite y cubra al mármol. El efecto se mide mediante una reducción de la dureza y de la alcalinidad del agua, medidas después de que la suspensión se ha sediemntado y el agua se ha filtrado. También hay un decremento ene le ph del agua se ha filtrado. También hay decremneto ene el ph del agua puesta en contacto con el mármol, del que se dice un índice de saturación positivo. Por otra parte, si la muestra de agua no está saturada con respecto al CaCO3, esto es, si es una agua agresiva y corrosiva, parte del mármol finamente molido agregado a la muestra se disolverá, aumentando la dureza, la alcalinidad y el pH a saturación negativo. Al trabajar con los valores de CaCO3 en el equilibrio, que incorporan los factpores de disociación para el acido carbónico, bicarbonato y carbonato, y basados en la solubidad teórica del CaCO3 a diferentes temperaturas, ésta se ve afectada por la salinidad del agua, Langelier desarrollo un método para predecir el ph a saturación (llamado pHs) de cualquier agua. Si el pH real del agua esta por debajo del nivel calculado (pHs), el agua tiene un índice de Langelier negativo y disolverá al CaCO3. Generalmente esto también se interpeta indicando que el agua puede corroer el acero si se encuentra oxigeno presente. Si el pH medido excede el pHs, el índice de Langelier es positivo, y estando saturada con CaCO3, es probable que le agua forme depósitos. Cuando mayor es la desviación del pH real del pHs, mas pronunciada es la inestabilidad. El pHs a saturación y el índice de Langelier pueden determinarse a partir del análisis de aguas con referencia a la fig. 4.9. INDICE DE LANGELIER=pH-pHs FIG 4.9 DETERMINACION DEL PH, Y DEL INDICE DE LANGELIER A PARTIR DE LA DUREZA, ALCALINIDAD Y TEMPERATURA. EL INDICE DE RYZNAR Con base en los estudios de las condiciones informadad de deposito y corrosión en diferentes sistemas municipales, Rhyzar modifico el índice de Langelier para
predecir en una forma mas segura la probabilidad de formación de depósitos o de que suceda la corrosión , con base ene el pHy en el Phs, utilizando su índice de estabilidad. Indice de estabilidad (IS)=2pHs-pH Al utilizar este índice, se condidera que un agua es corrosiva cuando el índice de estabilidad excede aproximadamente 6.0, y para que sea formadora de depostos en el índice debe ser menor de 6.0. El índice de Langelier ha sido modificado por Stiff y Davies para las salinas de los campos petroleros, en donde la elevada salinidad afecta a la fuerza ionica e incluye en la solubilidad del CaCO3. Este índice es: ISD=pH-pCa-pAlc-K En donde el pH utilizado es el que se mide. PCa=log1/[Ca]
PAlk=log 1/[Alk]
K= es la constante basada en la fuerza iónica total y temperatura La fuerza ionica de la solución se calcula como en la tabla 4.5; entonces se calcula K a partir de la temperatura utilizando la figura 4.10; el pCa y el pAlc se obtiene de la fig 4.11. Estos datos, desarrollados para las salinas de los campos petroleros, pueden resultar útiles en las aplicaciones a las aguas de desperdicio como el tratamiento de los sistemas enfriadores con agua recirculantes y abierto para descarga cero. Se han desarrollado índices semejantes para otros minerales que aparecen comúnmente y que se depositan en los sistemas de distribución y en los intercambiadores de calor. Notables entre estos índices son los de fosfato de calcio e hidróxido de magnesio. Son de valor bastante más limitado para el químico de aguas que el índice de Langelier o el índice de Ryzanar, principalmente debido a la variedad de complejos incluidos en el sistemas. El efecto de la fuerza ionica es muy pronunciado en el ejemplo de la solubilidad del CaSO4 en un sistema de agua de enfriamiento recirculante que se va concentrando, y que se muestra en la fig 4.12. la solubilidad predicha del Ca al aumentar la concentración de SO4 se muestra en la curva A; en realidad, la concentración de Ca alacanza un minico de aproximadamnte 900 mg/l como CaCO3, que se mantiene aún a concentraciones de SO4 superiores a 25 000 mg/l.
4.10 Fuerza iónica vs. Constante del índice de Stiff-Davis a diferentes temperaturas. GASES DISUELTOS Un estudio mas profundo del indece de langelier proporciona información acerca de la naturaleza y efectos de los gases disuelos en el agua. Por ejemplo, el dióxido de carbono se disuelve para formar acido carbonico, que se ioniza para producir iones H+ y HCO3-. Otros gases que se ioniza para producir iones H+ y HCO3. Otros gases que se ionizan incluyen el dióxido de azufre, el sulfuro de hisrogeno y el acido cianhídrico, los cuales forman acidos débiles cuando se disuelven con el agua que ocntienen estos gases forzara el equilibrio hacia la izquierda, eliminando básicamente la porción ionizada, de forma que todo el gas se encuentre en la forma molecular y pueda escapar del agua como moléculas gaseosas. Ej CO2: CO2+H2O=== H2CO8==H+ + HCO3- (7) La adicion de iones H+ mediante la adicion de H2SO4 desplazara la reacción hacia la izquierda FIG 4.12 efecto de la fuerza ionica sobre la solubilidad de CaSO4 en un agua recirculante de enfriamiento. FIG 4.13. ionización del amoniaco en solución como función del pH En el otro lado de la escala se encuentra el amoniaco, que se disuelve y se ioniza para formar una base débil, de acuerdo con la ecuación: NH3 + H2O == NH4OH == NH4+ + OHOpuestos a los gases acidos que se conviertes en la forma molecular mediante la adición de un acido fuerte, esta este caso, en donde la adicion de un álcali fuerte, como el hidróxido de sodio, desplazara la reacción hacia la izquierda produciendo amoniaco molecular, que podrá escaprse en forma de molecula gasesosa (Fig.4.13). Hay otros gases que se disuelven en agua, pero no se ionizan. Estre estos se encuentra el oxigeno, el nitrógeno y el metano. El mas importante de estos, por su efecto sobre los sistemas acuosos, es el oxigeno. Si el agua tiene un índice de Langelier negativo ( ( un índice de estabilidad positivo)se considera agresiva y se espera que haya corroson. Sin embargo, esta corrosión para tacar la superficie metalica desprotegida cuando esta humedecida con un agua que no puede formar una película o deposito protector de carbonato de calcio. Un ejemplo de esto se
encuentra en el condenado en una planta de vapor: en un sistema cerrado libre de oxigeno, se utiulizan con éxito las tuberías de acero al carbono para m,anejar el condensado sin demasiados problemas de corrosión, a menos que el metal pueda protegerse mediante un inhibidor de la corrosión formador de películas. MINERALES Y CONDUCTANCIAS Un punto importante en la qumica del agua es la conductancia eléctrica. Cuando mayor es el contenido de minerales ene le gau, mayor será su conductividad. Esto tiene varias consecuencias importantes. Primiro; cuanto mayor es la conductividad, mas llibremente podrá fluir la corriente electica a través del agua y mas rápida es la la velocidad de corrosión si las demás condiciones la favorecen. Segundo, cuanto mayor es la conductividad, menos ionizados estarán los minerales disueltos en el agua, pero los iones están empacados en forma mas estrecha y chocan con mayor frecuencia. Estos disminuye el coeficiente de actividad, o libertad, aumentando la solubilidad del CaCO3 y otros minerales ligeramente solubles. Como resultado, el CaCO3 es mas soluble en el agua de mar que en agua dulce bajo las mismas condiciones de pH, alcalinidad y temperatura como se explico antes al analizar el índice de estabilidad de StiffDavis Hay diversos factores incluidos en el proceso de corrosión , entre los cuales los principales son el pH, la conductancia, la temperatura y el oxigeno disuelto. Otros factores importantes en el mecanismo de corrosión son la presencia de metales diferentes en el sistema, con el mas anódico de ellos siendo corroído, y las diferiencias en la estructura de la metalúrgica de un metal único en el sistema. Un ejemplo de esto es el zinc en el bronce, en dond eparyte de la superficie metalica, los cristales de zinc, se vuelve anódica en relación con la parte catódica adyacente, el cobre. Todos estos mecanismos de corrosión pueden agrandarse mediante la presencia de materia supendida, de manera especial si las velocidades son bajas y el material se deposita para formar una celda de concentración, o si las velocidades son extremadamente altas y una combinación de erosion y corrosión aumenta los efectos individuales de cada uno para producir una alta velocidad del ataque. MATERIA SOLIDA La materia solida parece en la mayor parte de las aguas de solidos suspendidos y materia coloidadl. La concentración de los solidos en suspensión se determina mediante filtrado, secando y pesando los solidos recogidos en la membrana de filtración. Aquellos solidos en suspensión que son grandes y pesados se llaman solidos sedimenntales, y pueden determinarse volumétricamente en un cono de
sedimentación como una prueba de control sencilla (FIg 4.14) y también pueden secarse y pesarse. Los solidos que quedan en el agua se mide mediante el efecto de las partículas finas en suspensión sobre un haz de luz (fig 4.15). los métodos analísticos de interferencia luminosoa de clasifican como nefelometrico, y un sistema de medición de la turbidez utiliza las unidades de turbidez nefelómetras (UTN). El método nefelometrico original utiliza una fuente luminosa estandarizada, que proporciona los resultados en unidades de turbidez Jackson (UTJ), llamadas asi por el hombre que desarrollo la fuente luminosa estándar. Los estándares de turbidez se preparan con formazina para las determinaciones en un tubo de comparación, lo cual da lugar a una tercera unidad de turbidez, la UTF. La UTJ se mide mediante un haz luminosos transmitido, mientras que la UTN se determina mediante las dispersión de la luz; no hay una compracacion entre dos unidades que se pueda aplicar a todo tipo de aguas. En el caso de los estanbdares de turbidez preparados con tierra diatomáceas de 352 mallas, una lectura de 100 UTN es equivalente a aproximadamente UTJ. En algunos casos, la materia coloidal en el agua es benéfica, y en otros casos es peigrosa. Los coloides beneficos son aquellos que proporcionan un efecto dispoersante al actuar como coloides de protección. En una suspensión de arcilla o cieno ene le agua, las partículas pequeñas suelen tener una carga negativa. Si estas cargas negativas se neutralizan, las partículas se coagulan; sin embargo si se introducen cargas negativas adicionales en el sistema d emanera deliberada, puede evitarse la sedimetacion.probabelmente, el silicato de sodio funciona de esta manera; también lo hacen otras materias organicas en el agua, como las ligninas y los taninos que aparecen en las fuentes de aguas muy coloridad. La sílice puede resultar problemática, y formar un deposito muy duro cuando se deposita sobre las superficies transmisosas de calor, por ello se utiizan absorbentes para la eliminación de las materias coloidales en el agua cuando exceden los limites aceptables de concentración. Muchos de los metales pesados están presentes en forma coloidal y se eliminan del agua mediante coagulación, filtración, adsorsion o una combinación de estos. MUCHAS SUSTANCIAS ORGANICAS SON SOLUBLES Mientras que el tanino y la lignina están generalemnete presentes como suspensiones coloidales en el agua, puestos ahí tanto por la naturaleza como por el hombre. Es raro que un análisis de aguas se indique todos estos materiales organicos en forma de componenetes moleculares individuales, debido a la gran variedad de ellos. Si el analista quere saber que se encuentra presente, lo puede encontrar pero en ausencia de este tipo de información debe confiar enuna serie de pruebas no especificas. La spruebas que se muestran ene l atbla 4.6 indican la
presencia de materiales que continen carbono, pero no se pueden distinguir entre ellos. Estos métodos de control razonable sencillos y baratos. Por lo general, l ainterpretacion es complicada; no es extraño en contar un incremento en una de la spruebas, como DBO, junto con un decremento de otra pruebas, como CO SECCION 2 OPERACIONES UNITARIAS ENE EL TRATAMEINTO DE AGUAS Capitulo 8 COAGULACION Y FLOCULACION Los procesos de coagulación y floculación se emplean para extraer del agua los sólidos que en ella se encuentran suspendidos siempre que su rapidez natural de asentamiento sea demasiado baja para proporcionar clarificación efectiva. La clarificación del agua, el ablandamiento con cal, el espesamiento de lodo y el desecamiento, dependen de una correcta aplicación de las teorías de la coagulación y la floculación para que puedan efectuarse con éxito. Tomando ocmo ejemplo la clarificación de agua sueperficial, el agua cruda tibia contiene material suspendido, tanto solidos que peuden asentarse como partículas lo bastante grandes que se asientan en reposos o sólidos dispersados que no se asientan pueden ser coloides. Cada particula se encuentra estabilizada por cargas negativas sobre su superficie, haciendo que repela las partículas vecinas, como se repelen mutuamente dos polos magneticos. Ya que esto impide el choque de las partículas y que formen asi masas mayores, llamados floculos, las partículas no se aientan. La cogulacuion desetabiliza estos colides al neutralizar las fuerzas que los mantiene separados. Esto se logra, por logenrela, añadiendo coagulantes químicos y aplicando energía de mezclado. Las sutancias químicas de uso común son las sales de aluminio, las sales de hierro y los polielectrolitos. La figura 8.1 muestra como estas sustancias químicas cencelan las cargas negativas sobre la superficie del coloide, permitiendo que las partículas coloidales se aglomeren formando floculos. Estos floculos, inicaolmente pequeños, crean al juntarse aglomerados mayores quye son incapaces de asentarse. El proceso de desestabilización es la coagulaciuon ( neutralización de la carga); la etapa de formación de flóculos es la floculación.
Los términos de cogulacion y floculación intercambiados; sin embargo, cuando se les considera como dos mecanismos distitios pueden conduri a un mejor entendimiento dela clarificación y la desecación,
COAGULACION Las especies coloidales halladas en agua cruda y en agua de desecho inclyen arcillas, sílice , hierro y ptros metales pesasos, color y solidos organicos, como los residuos de organismos muertos, los coloides tambien pueden prosucirse en los proceso de presipitacion,m como el alblandamiento con cal . el aciete en agua de desecho es con fecuencia coloidal. Entre la gran variedad de materiales coloidalkes en el agua, existe una distribución grande ene el tamaño de las partículas, en la tabla 8.1 se muestra comoe l tamalño de la partcula afecta la tendencuia al asentamiento en agua tranquila. Los soloides siempre necesirtan coagularse para alcanzar untamaño efectivo y uan reapidez de aentamiento, pero aun partículas mayores, que no sean realmente coloides y que se sentarían si se les diera un tiempo suficiente, requieren de la cogulacion para la formar un flóculo mayor que se asinte con mas rapidez.
Cuando en una planta de tratamiento no se dispone de tiempo suficiente para extraer los sólidos suspendidos, la coagulación y la floculación pueden provocar su crecimiento y asentarse con la suficiente rapidez para superar las limitaciones del diseño de la planta. Los coloides se claifican en hidrofobicos (adversos al agua) e hidrofilicos /afines al agua). Los coloides hidrofobicos no reaccionan con el agua; la mayor parte de las cerámicas naturales son hidrofocicas. Los coloides hidrofilicas. De importancia en el t5atamiento del agua; las sustancias que producen el color son hidrofílicas. De importancia en el tratamiento del agua es que los coloides hidrofilicos pueden reaccionar químicamente con el coagulantye usado ene el proceso de tratamento. Así, los coloides hidrofilicos requiere mayor cantidad de coagulante que los hidrofobicos, que no reaccionan químicamente con el coagulante. Por ejemplo, para aliminar el color de un agua que tiene un color APHA de 50 se requiere dosis mayores de cagulante que las necesarias para eliminar una tubidez de 50 UTJ.
FUERZAS COLIDALES Prácticamente, todo lo que se necesita para definir el sistema coloidal es la determinación de la naturaleza y la magnitud de la carga de la partícula. La magnitud de la carga de la partícula. El potencial zeta es una medida de esta fuerza. Para coloides en fuentes de agua narural conun pH de 5 a 8, el potencias zeta se encuentra entre -14 y -30 milivolts;
cuanto mas mengatico sea el numero, tanto mayor será la carga de las partículas. A medida que disminuye el potencial zata. Las particculas pueden aproximarse casa vez mas aumentando las posibilidad de una colision. En un sistema convensional de clarificación con pH de 6 a 8 , los coagulantes proporcionan las cargas positivas para reducir la magnitud del potencial zeta. La cogulacion se presenta de ordinario a un potencial zeta que es aun mas ligeramente negativo, de manera que por lo general no se requiere que la craga sea neutralizada por completo. Si se añade demasiado coagulante, la superficie de la particula se cargara positivamente (un potencial zeta positivo), y la partícula volverá a dispersarse. Pueden necesitarse coagulantes en un sistema de trtamiento de agua con pH alto, como es el caso del balandamiento con cal. Las partículas de carbonato de calcio tambien aportan una carga negatica y pueden ser utiulis coagulantes catiónicos para redurir la dureza residual coloidal. El hidróxido de magnesio, por otro lado, porta una carga positiva hasta que el pah es mayor de 11; asi, en los proceso de ablandamiento con cal y cal.carbonoato, en los que se precipitan tanto CaCO3 como MG(OH)2, se copresipitan las paerticulsas de carga opuesta. Estas coprecipitacion produjo, en periodos geológicos pasados, el mineral dolomita, CaCO3*MgCO3. La coagulación y la floculación de materiales distintos al limo y el color, que son los objetivos comunes de unprograma de clarificación del agua, se analizan en el capitulo sobre procesos de precipitación. El potencial zeta se determina indirectamente de los datos obtenidos al observar en el microscopio los movieminyos de la sparticulas. En la gfig. 8.2. se muestra uninstrumento típico dempleado en esta determinación. La media de potencial zeta se han empleado con éxito para controlar las dosis de coagulantes enlas platanas. Sin embargo, laslecturas del potencial zeta por si solas no son donfiables para seleccionar el mejor cuagulante. Los resultados obtenidos en la pride de la jarra continúan suienfo los mejor spara seleccionar al cuagulante, Para comprender la dicion del coagulante se requiere del mezclado para destriru la estabilidad del sistema colidal. Para qyue las partículas se aglomeren deben chocar, y el mezclado promueve la colision. El movimiento browniano, el movimienton caótoco comunicado a la sparticulas pequeñas presentes como una fuerza mezcladra natural. Sin embargpo, casi siempre es necesaria eneergia adicional de mezclado. Un mezclado de gran intensidad, que distribuya al cogulante y promueva colisiones reapidad, es de lo mas efectiuvo, tambien son importantes en la cogulacion la fecrencua y el numero de colisiones entre las partículas, en gua de baja turibidez, puede requerirse la adicion de solidos, como la arcilla, o el recicado de solidos previamente asentados, para uamentar el numero de colisiones entrala spartiuclas.
FLOCULACION Puede ser que el clofulo formado por la agloeracion de varios coloides nosea bastante grande como para sentarse odesecarse con la rapidez deseada, un floculante reúne partículas floculadas enuna red, formando puentes de una superficier a otra y enlazando las partículas individuales en aglomerados, como se muestra en la fug 8.3. el alumbre, las sales de hireeo y los polimeors de peso moléculas alto son floculantes comunes. La floculación es estimulada por unmezclado lento que junta poco a poco las floculos , un mezclado demasiado ntendo los rompe y raramente se vuelven a formar en un tamaño de fuerza optimos. La floculación no afecta su narturaleza física. Lso lodos y laslechadasm cuando ehan sifo floculados, se desecan con mayor rapidez sobre capas de arena y en equipo mecanico de desamiento, en virtud de la estructuta menos gelatinosa del floculao PRODUCTOS QUIMICOS COAGULANTES Y FLOCULANTES. Históricamente, los coagulanye metalicos ( el au,bre y las sales de hierro), han sido los mas empleados en la clarificación del gau, estos productos actúan como coagulantes y floculantes a la vez, añadidos al agua, forman especies cargadad positivamente ene el intervalo de ph típico para la clarificación, esto es, de 6 a 7. Esta reacción de hidrólisis produce aluminio gelatinoso insoluble o hidróxido dferrico. Aun cuando inicialmente no haya sólidos suspendidos en el agua, los coagulantes metalicos forman floculos que enredan a los soloides desetabilizados. Sin embargo, los lodos voluminosos producidos por la adicion de coagulantes metalicos crean problemas de disposición, por lo que de ordinario solo difícilmente pueden desecarse. Esta es la razón de por lo que el alumbre y las sales de hierro no se usan ffrecuentemente para mejorar la eficiencia de las centrifugadoras. Las prensas de filtrar y otros dispositivos desecadores. Los coagulantes metálicos son muy sensibles al pH y a la alcalinidad. Si el pH no esta dentro del intervalo adecuado, la claificacion es pobre y pueden solubilizarse el hierro o el aluminio y generar problemas al usuario del agua. Cuanto menor sea la dosis de coagulante, tanto mayor será la sensibilidad del floculo a cambios en el ph (fig. 8.4). la tabla 8.2 lista algunas propiedades importantes de coagulantes usuales. La introducción de sílice activada en la década de 1940 y 1950 mejoro considerablemente nel desempeño del alumbre y de las sales de hierro como coagulante en la clarificación del agua. El desarrollo subsecuente de diversos polímeros organicos, denominados polielectrolitos, en la siguiente década, contribuyeron mas espectacularmente ala tecnología del tratamiento de aguas.
Los poliectroliros son grande smokleculas organicas solubles en agua, formadad por bloques denomindados monomerps, repetidos en una cadena larga. De ordinario incorporado en su estructura sitios para intercvambuio ionico quer dan a la molecula una carga ionica. Aquellas que tienen una carga positiva son catiónicas y las que tienen una carga negativa son aniónicas. Esta moléculas reaccionan con el material coloidakl en el agua neutralizando la carga enlazadndo partículas individuales para formar unprecipitado visible e insoluble, esto es, un floculo. SILICE ACTIVADA Algunos compuestos inorgánicos pueden ser polimerizados en agua para formar pilimeros floculantes inorgánicos. La sislice actiavda identificada algunas veces como -SiO2-) es un ejemplo, cuando el silicato de sodio, que contienen un álcali, es diluido a 1.5-2.0 % y entonces parcialmente neutralizado ( de ordinario con cloro o bicarnonato de sodio) la sislice se Vuelve coliodal ciomienza a polimerizar lentamente. Después de 15 a 30 min, la solución es siluida entre 0.5 y 1% SiO2 denetiendo la polimerización y produciendo sílice activada. Aunque este procedimiento de preparación es complicado, es un floculante muy efectivo para uxiliar al tratamiento mediante alumbre parta eliminar el color y mejorar la blandura de las aguas que contienen materia organica, como algunas delas aguas coloreadas de los pozo de florida. APLICACIONES DE LA COAGULACION Y DE LA FLOCULACIN Una muestra de agua turbia colocada en un cilindo graduado se separa en dos capas, la de los solidos asentadois y la de los solidos coloidales ( fig 8.6). en la clarificaion del agua cruda casi siempre se usa coagulante, ya que debe eliminarse la neblina coloidal para producor la baja turbidez requerida por la mayoría de los procesos que emplean agua. En la clarificaion de las aguas de desechoi solo se necesitan un coagulante cuando los solidos suspendidos crean un problema para satisfacer los lineamientos respecto a los efluentes; aquí es necesario un floculante para acelerar la velocidad del asentamiento Se emplean dos tipos de purebas de laboratorriopara seleccionar el mejor producto quimico y aproximarse a la dosis requerida para clarificación: 1. La pureba de jarra 2. 2. La prueba del cilindro. 3. Se emplean la prueba de jarra cuando el contenido de solidos suspendidos en la corriente que deberá clarificarse es menor que 5000 mg/l aproximadamente.
4. La clarificación del agua crudam el asentamiento de solidos biológicos y la mayor parte de las corrientes primarias de desecho se encuentran en esta categoría. Se emplean la prueba del cilindro en corrientes de lodo pesado donde los solidos suspendidos exceden los 5000 mg/l. lso desechos provenientes del tratameinto del carbón y de los minerales, y el lodos resultante de una clarificacionprimaria, son ejemplos de lechadas pasadad. 5. Laprueba de jjarra simila los tipos de mezclado y las condiciones de asentameinto que se encuentran en una planta clarificadora. La unidad de laboratorio para efectuar estas pruebas (fuig 8.7) pemite que se corran simultáneamente hasta seispreubas. El probador tiene un motor de velocidad variable que permite controlar la energía del mezclao en las jarras.
Los resultados de la clarificadin son sensibles a la dosificacin del producto quimico, ala energía y a la duraciobn del mezclado. En la fig. 8.8 se muestra una sucesión típica en la prueba de jarra, donde se elimina una neblena coloidal. Se añade el coagulante con gran energía para dispersarlo en el agua y promover una mayor freceuna en las coliiones. Puede ser de corta duración, mnor de unminuto. Si es necesario, se añade un polímero floculante durante los últimos segundos del mezclado rápido. En el periodo de mezclado kento que sigue, se forman floculos hasta que son tan grandes que los esfuerzos cortantes superan finalmente a las fuerzas de enlace, seintegrando el floculo. Esto limita el tamañio del floculo. Después de un mezclado lento durante un tiempo optimo, el cual se encuentra después de repetidas pruebas ( de ordinario de 5 a 20 min), se dejan asentar las jarras de 5 a 10min. Se efectusnan pruebas de jarras, colocadas una al lado de la otra; ellas contienen distintos productos químicos, o con idfrebntes dosis de la misma sustancia. Se compara entre ellas la velocidad de asentamiento de los floculos, la clarificación gfinal o los solidos susopendidos, y el volumen del lodo producido (cuando este se puede medir). Aun cuando la claridad puede juzgarse a simple vista, la media estándar mas precisa se lleva acabo la DBO, el color y los metales solubles, se lleva a cabo en agua asentada para establecer las normas de desmplño. La prueba del coilindro, siseñada para detrminar caun rápidamente se aientan los solidos, empleanun cilindro graduado de 500 ml con tapón, cronometro y equipo para dosificar las ustancias químicas que se evaluaran. La muestra de lechada se coloca en el cilindrom, seañade el producto quimico y se invierte cuidadosamente varias veces al cilindro. El quye los solidos se encuentran en mayores niveles de cocncentracion, de modo que pueden presentarse colisiones frecuentes a esta
energía menos de mezclado. A ciantinuacion, el cilindro es colocado bocaaririba uy se observa la interfase entre el agua y el solido asentadio. Se registra el tiempo y el nivel de soluidos y se llevan los datos au n ggrafico. Como en el caso de la prueba de jarra, pueden efectuarse varias pruebas analíticas ene el agua limpia; ainembargio, de ordinario el objetivo es obtener una velocidad grande de asentamiento. Al efectuarse pruebas con distintos dosisi de coagulantes y fluculantes, comparando las velocidades de asentamiento pueden seleccionarse los productos químicos mas efectivos. En la fun 8.10 se muestran los resultados ebn la prueba del cilindro en una lechada de carbón. DISEÑO DE L A PLANTA El diagrama de flujo de unapalnata calrficiadora de agua muestra como se aplican los principios de coagilacui y floculacinn e el diseño de una planta real. Generalmente, cuanto menos sea la cantidad de soluidos uspendiso en la corriente en procesamiento, o cuanto mayor sea la claridad que se desee obtener los resultado sfinales. La cantidad de solidos suspendios en el agua superficial es relativamente baja y se requiere elimiarlos par reducir su concentración. Por esta razón, muchas pantas de agua se diseñan con mezclso instantáneo de floculacio. Se duplica a nivel de planata el protocolo de la prueba de la jarra de mezclado instantáneo y mezclado lento que sea mas efectivo en la clarificación del agua cruda. El mezclado instantanep se ligra de diversas menaras; mezclado hidráulico en la liena ( fig 8.11) y el mezclado de lata velocidad en un tanque pequeño de mezclado (Fig. 8.12). . se añade el coagulante antes o durante el mezclado instantáneo. El mezclado para floculación se hace en compartimientos agitados suvemente. Dos sieños comunes de floculadores son el de carrete horozontal (FIg. 8.13) y el mezclado de turbina ( FIg. 8,14(. Pueden adaptarse motores de velocidad variable para permitir diferentes velocidades en la energía de mezclado. Algunas plantas emplean el mezclado hidráulico, aunque se uso es limitado ya que su efectidiad decrece ene l caso de flujos peruqeños, La elimiacin del limo ocolor en el agua cruda se eefectua mediante dos esquemas básicos de tratmiento; clarificación convensional o filtración directa. La operación mas común en la planta es la convencional: mezclando istantaneo, mezclado lento, sedimentación y filtración Fig. 8.15). historicamnte, el aluminio es el mas usado, que que el ph optimo se encuentra debajo de 6. Se alimeta enm la cabeza de la oplanta, almagunas veces junto con algún álcali para controlar el pah. Rar vez s empela sales de hierro. Puesto que el floculo de alumbre es ligero, do
oridinatio requiere un polímero floculante para evitar el paso de los floculos de la tina d easentamietno da los filtros, Los polímero coagulantes se eemplean conf frecuencia para reemplazar o recurir las sales inorgánicas,. Elpolimero coagulantes se añade duanrte el mezclado isntantaneo. En algunos casos puede ereemplazwrse el alumbre si se añade suficiente arcilla a la que que contiene el agua para garantizar una feraceunca grande de colision ty para añadir peso al floculo. Un método alterno cosiste en regresar el lodo del fonfo de la tina de asentameitno al mezclado rápido. Cuando el color o la turbidez son muy bajos en el agua cruda, a menusdo se practica la filtracuion directa en la splantas de clarifiacion de agua. En una planta de filtración durectam el agua se somete a mezclaso instantáneo, algunas veces se ñade un floculador, y entonces pasa a los filtros directamente ( fig. 8.16). como hay pocos solidos se emplean un polímero como coagulante primario, que que las sales inorgánicas añaden solidos que pueden atascar los filtros, De ordinario, as corrientes de agua de desecho contiene mas solidos que el agua cruda y puede ser la eliminación de solidos suspendisos No sea tan critica. En general, puede clarificar aguas de descho, antes se usaba mucho el mezclado hidráulico, la splanatss mas reciente se siseñan con un mezclado mecanico semejante al que tienen la splantas de clarifixadion del agua cruda para mejorar la eliminación de lsos solidios suspendios.
DEFINICION DE OSMOSIS INVERSA La ósmosis se define como el transporte de un disolvente desde una disolución diluida a una disolución concentrada a través de una membrana semipermeable al, que impide el paso del soluto pero deja pasar el disolvente. Como en la fig. 7-2, este flujo de disolvente puede reducirse si aplicamos una presión en el lado de la membrana. Para una cierta presión llamada osmótica, se alcanza el equilibrio y la cantidad de disolvente que pasa en otras direcciones es la misma. Si la membrana es, idealmente semipermeable, la presión osmótica es una propiedad de la solución solamente. Por lo tanto, la presión osmótica debe ser considerada como una media de cierta diferencia real, expresable como presión, que existe entre la naturaleza de la solución y el disolvente puro, Si la presión en el lado de la solución se incrementa por encima de la presión osmótica, la dirección de flujo se invierte. Entonces el disolvente puro pasara desde la solución hacia el solvente. Este fenómeno constituye la base de la osmosis invers aplicada en el tratamiento del agua y agua residual. La energía útil por unidad de volumen suministrada a este proceso lo es en forma dfe presión que es superior a la presión osmótica de equilibrio. L aosmosis invers es de algua forma similar ala filtración .- ambos procesos aplican la separación de unliquidio a partir de una mezcla que se hace pasar a travez de un dispositivio que retiene los otros componentes. Este proceso tambien será denomindado hiperfiltracion. INTERCAMBIO IONICO El intercambio de iones es un proceso en el cual las partículas solidad que contienen cationes o aniones intercambiables se ponen en contacto con una soucion (absorbedora) para cambiar la composison de la solución PROCESOS UNITARIOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
Reacciones de precipitación Las impurezas se encuentran en agua como materia en suspensión, como materia coloidal, o como materia en solución. Mientras que la materia en suspensión siempre se separa por medio mecánico, con intervalo o no de gravedad, la materia coloidal requiere un tratamiento fisicoquímico preliminar y la materia en solución que tratarse en el propio estado molecular es iónico, precipitarse mediante agentes químico y separarse utilizando los mismos procesos empleados para
separar los sólidos inicialmente en suspensión ( fig. 12). A continuación se revisan los procesos unitarios más comunes utilizados en el tratamiento de aguas Los tratamientos internos se realizan en los generadores de vapor y circuitos de refrigeración se tratan en sentido capítulos específicos. MANUAL DE AGUAS PARA USUS INDUSTRIALES ASTM. LIMUSA TD 353
Hay pocas aplicaciones importantes del agua que son exclusivamente de una sola industria. Las principales generación de vapor, enfriamiento y procesamiento- son comunes a todas las industrias. Las diferentes procesos en que intervienen el agua tales como transparente y el lavado, puede aplicarse en muy diversas industrias, que no tomen una relación entre sí. Estos principios y técnicas con el objetivo de orientar al ingeniero para que logre con un control eficiente del agua para su propia industria. USOS BASICOS DEL AGUA De los muchos servicios que pueden presentar el agua a nuestra sociedad laos que puede definirse como básicos para la industria son la transferencia de calor, la generación de energía y la aplicación a procesos. 1) Transferencia de calor: esta gran capacidad calorífica del agua para aprovecharla en unidades de proceso económicos para calentamiento o enfriamiento 2) El método más común para suministrar calor a las diversas áreas de un complejo industrial es la generación del vapor. El vapor se produce mediante combinación en una estación generadora central y se distribuye a toda la planta a presión y velocidad relativamente altos, la temperatura en cada unidad se controla regulando el flujo o la presión 3) Tradicionalmente, el vapor ha dado el principal medio de transmisión industrial de calor, debido a su alta capacidad calorífica y a los grandes coeficientes mide transferencia térmica; sin embargo en algunos lantas mas modernas está siendo sustituidos por el agua caliente. No obstante, hay mucho factores que deben tomarse en cuenta para elegir entre estos dos sistemas, unos de los principales es la posibilidad de que el vapor se utiliza para la generación de energía eléctrica y posteriormente, a un a presión anterior, se emplee para calentamiento. 4) Bombear agua hacia la planta directo de la fuente y descargar de alguna forma agua caliente. Hoy en día existe común. Apropiada a zonas costeras
donde la plantas se diseñan para soportar el ataque corrosivo del agua salda. 5) LA FUNCUIN DEL AGUA EN ELOS PROCEOS DE TRANSPORTE
En los procesos industriales el agua realiza importantes funciones; se utiliza para trabnportar otros materiales en diferentes procedimeintos de lavadom, como materia prima y en un sinumeros de otras aplicaiones que pueden ser exclusivas de una sola industria e incluso de una sola planta. TRANSPORTE Asi com las corrienes naturales de agua llevan materiales en suspensión las corriente que circulan dentro de las tuberías o de canelores en una fabrica pueden transportar materiales de una zona a otra. Una de la sindustrias en que mas se utiliza este procedimiento es enla de celulosa y papel Otros ejemplso como medio de tranporte de materiales en industria tan diversas como las de la alimentación, en plantas en lata duras, las latas se transportan mediante corrientyes de agua, igual que la remolacha en ing. Azucareros. Tamben cuando hay que transportar carbón pulverizado o grandes distancias, se envía en forma de ssuspension atravez de tuberías. Hasta cierto punto casi rodas la industrias utilizan agua como medio de tranporte y diluyente parta desecho, en la misma forma en que s eutiliza en la sociaded, en sitemas de aguas negras. Incluso en la dase de vaporm, el agua es unmedio de transporte eficiente. AGUA COMO MATERI APRIMA Se produce muchas reacciones químicas industriales enlas que el agua se utiliza como M:P en algunos procesos, las reaciones se desarrollan en la fase de vapor. Ej la primera reacción con el metano mas agua El agua importante enla industria farmacéutica. Forma parte de muchas formulas líquidas, incluyendo soluciones porcentuales. El agua es el vehicula adecuado para muchos compuestos químicos, Tambien se emplea en grandes embragues hidráulicos hacia ptras sustancias se pueden inyectar y extraer de un sistema, para poner en marcha y detener una carga impulsiva, o bien, para ajustar su velocidad. El agua es un material tan barato y conveniente, que la industria la ha aplicado a inumerables trabajos de las mas abaratas dibversas índole,. Toda industria adquiere conciencia de la necesidad de vigilar el uso del agua y de la cantida que se reqire en cada casio. Es conveniente que formulen hoja de balance y mantedar al día para su preferencia y comparte de uso obligatorio como – lementos de una soluidad
La purificaion del agua para uso industrial puede ser muy compleja o relativamente simple, dependiendo de las propiedades del agua cruda y del agrdo de pureza requerido. Se emplean métodos y combinación de ellos, pero todos abarcan 3 procesos básicos: Físico Químicos y Fisicoquímicos y un cuarto el biologixo ( que se mekla ameniro para purificar agua de desehco antes de decargarla. TRTAMIENTO FISIC: sedimentación Colado filtrado Separacion de fase liquida multiples Desgasificasion Dilución Eliminación del arrastre liquidos y solidos Destilación Descarga subterránea Descarga a los océanos Desalinización T} TRATEMITNO QUIMICO. Es un proceso en que la separación de los impurezas del agua implican la alteración del composición material contaminante. Puede incluir operaciones de : Precipitación Intercambio iones Reacción Reacción oxidación y reducccion Neutralización Desgasificación Control quimico de desarrollos biológicos y esterilización FISICOQUIMICOS Varios proceso de trtamiento de agua Dependten de la acción química y física cambinadas. Entr eellas Coagulaicon absorción Desactivadores de creciemitno de cristae, Aditivos para combiar la tensión uspercial y la inhibición de corrosicon.
