Aspectos Importantes en La Calidad Del Agua Superficial

ASPECTOS DE CALIDAD ASPECTOS DE CALIDAD PARAPARA

EL AGUA SUPERFICIALEL AGUA SUPERFICIAL

Expositor:Expositor: Enrique Núñez Perales

Raúl Huamán Cruz

IMPUREZAS EN EL AGUAIMPUREZAS EN EL AGUA

Impurezas presentes en el agua: Físicas, químicas y/o biológicas.

La variabilidad de la calidad del agua La variabilidad de la calidad del agua depende de la fuente de donde provienedepende de la fuente de donde proviene.

Aguas superficiales: sujetas a mayor variación de calidad.

Características FísicasCaracterísticas Físicas

Turbiedad :Turbiedad : (agua sucia o barrosa). (agua sucia o barrosa).

Causada por partículas suspendidas y Causada por partículas suspendidas y coloidales, minerales u orgánicas (limo, coloidales, minerales u orgánicas (limo, arcilla, compuestos de zinc, hierro, arcilla, compuestos de zinc, hierro, manganeso, etc.; materiales como aserrín, manganeso, etc.; materiales como aserrín, fibras orgánicas, microorganismos, etc.).fibras orgánicas, microorganismos, etc.).

Partículas que turbian el agua: Partículas que turbian el agua: defensas para defensas para los microorganismoslos microorganismos, ya que éstos podrán , ya que éstos podrán estar envueltos por el material que estar envueltos por el material que constituye las partículas y que impedirá la constituye las partículas y que impedirá la acción de los agentes desinfectantes, acción de los agentes desinfectantes, especialmente el cloro.especialmente el cloro.


Diámetro de la Partícula mm

Escala de Tamaños

Area Superficial Total

Tiempo Requerido para

Sedimentar

10 Grava 3.15 cm2 0.3 s

1 Arena Gruesa 31.5 cm2 3 s

0.1 Arena Fina 315 cm2 38s

0.01 Sedimento 3150 cm2 33 min

0.001 Bacteria 3.15 m2 55 horas

0.0001 Partícula coloidal 3.15 m2 230 días

0.00001 Partícula coloidal 0.283 ha 6.3 años

0.000001 Partícula coloidal 2.83 ha 63 años

OrigenOrigen Mineral (compuestos de hierro y manganeso) Vegetal (materia orgánica - substancias húmicas - proveniente de la degradación de plantas y animales) Desechos industriales (substancias solubles procedentes de minas, refinerías, explosivos, industria del papel, productos químicos, etc.)

Las substancias orgánicas responsables por el color verdadero son precursoras de la formación de los trihalometanos cuando la desinfección se realiza con cloro libre.


Color:Color:

Organismos microscópicos vivos o vegetación en estado de descomposición(semillas,bacterias, hongos, actinomicetes y algas)

Materia orgánica en estado de descomposición

Desagües domésticos e industriales.


Olor y Sabor:Olor y Sabor:

TemperaturaTemperatura:: Influye en los procesos de tratamiento (mezcla Influye en los procesos de tratamiento (mezcla

rápida, coagulación,floculación, sedimentación y rápida, coagulación,floculación, sedimentación y filtración)filtración)

Con el descenso de la temperatura, la viscosidad del Con el descenso de la temperatura, la viscosidad del agua aumenta y con ello disminuyen la agua aumenta y con ello disminuyen la sedimentabilidad de los flocs y la velocidad de sedimentabilidad de los flocs y la velocidad de reacción química.reacción química.

Conductividad Permite evaluar la cantidad de sólidos totales ermite evaluar la cantidad de sólidos totales disueltos en el aguadisueltos en el agua Para valores elevados de sólidos totales disueltos Para valores elevados de sólidos totales disueltos hay aumento de solubilidad de los precipitados de hay aumento de solubilidad de los precipitados de aluminio y fierro.aluminio y fierro.


pH :pH : Influencia en los procesos de coagulación, desinfección, Influencia en los procesos de coagulación, desinfección, ablandamiento, corrosión, etc. ablandamiento, corrosión, etc.

El pH óptimo de coagulación-floculación es afectado por: Tipo de coagulante Concentración de coagulante Composición química del agua

Si el pH no estuviera en el rango óptimo: Desperdicio de coagulante Obtención de agua de peor calidad Posible presencia de aluminio residual soluble mayor al límite permitido (cuando se usa una sal de

aluminio)

Características Características QuímicasQuímicas

Acidez Acidez (Capacidad del agua para neutralizar el OH-).

La acidez en las aguas naturales se debe generalmente a la presencia de CO2 ,el cual tiende a combinarse con el agua dando origen al ion H+.

AlcalinidadAlcalinidad Presencia de OH- y su capacidad para neutralizar

la acidez. De suma importanciaDe suma importancia cuando se usa el sulfato de aluminio como coagulante.

Si no es suficiente, es necesaria la adición de un alcalinizante para formación de los flocs.

Si la alcalinidad y el pH son elevados, es probable que el sulfato de aluminio no sea indicado.


Dureza Cloruros : pueden interferir en la coagulación Hierro y Manganeso Nitrógeno - en aguas superficiales

generalmente su presencia esta asociada a contaminación por desechos humanos (nitrógeno orgánico o amoniacal) o química (abonos).

Los compuestos amoniacales en el agua reaccionan con el cloro para la formación de cloraminas (cloro residual combinado) con poder de desinfección muy bajo.

Aluminio - su presencia en sistemas que utilizan sales de aluminio como coagulante puede estar asociada a la pobre utilización del coagulante.


Plomo Plomo Selenio Selenio ArsénicoArsénico Cromo Exavalente Cromo Exavalente Cianuro Cianuro Cadmio Cadmio MercurioMercurio

Substancias TóxicasSubstancias Tóxicas

Características Características BacteriológicasBacteriológicas

Toda agua natural contiene microorganismos. Estos provienen del suelo, del aire, de los objetos, de las personas y animales. Su mayor o menor concentración es una de las características de cada fuente de abastecimiento.

Organismos patógenos - bacterias, virus.

Organismos Coliformes - Indicadores.

El grupo “Coliforme” es característico del intestino del hombre y de todos los animales de sangre caliente.

Su presencia confirmada en el agua es un indicador que ésta ha sido contaminada con materias fecales.

Características Características HidrobiológicasHidrobiológicas

Algas : pueden causar serios problemas operacionales en las Plantas de Tratamiento de Agua:

Flotar en los sedimentadores Obstruir los filtros en pocas horas de

funcionamiento En cantidades significativas - algunas especies

pueden pasar por los filtros causando olor en el agua tratada, además de posibilitar la formación de compuestos organo-clorados.

En la filtración lenta, las algas obstruyen rápidamente los filtros

Agua Superficial - Agua Superficial - CaracterísticasCaracterísticas

Sujetas a cambios:

Por condiciones naturales:lluviassequíascalidad mineral de los terrenos

atravesados por las aguasetc.

Por alteraciones producidas por el hombre:descarga de desechos domésticos e

industriales en las fuentes

Por proliferación de organismos

TRATAMIENTO DE AGUATRATAMIENTO DE AGUA

Objetivo :Objetivo :

Producir los cambios necesarios para acondicionarla a los Estándares de CalidadEstándares de Calidad recomendados para el consumo humano.

Proceso de Tratamiento: adecuado a las características del agua que se va a tratar.

TRATAMIENTO DE AGUATRATAMIENTO DE AGUA

PROBLEMA ALTERNATIVA ESPECIFICO TRATAMIENTO

turbiedad , bacterias (*) filtración lenta ,filtración rápida

(directa)turbiedad , bacterias, color (*) proceso convencional dureza ablandamientoFierro, manganeso aireación y filtracióncompuestos orgánicos disueltos carbón activado

(*) el proceso seleccionado depende de la concentración

Tratamiento del AguaTratamiento del Agua

Tratamientos Básicos

1. Precloración:1. Precloración:

consiste en la aplicación de cloro antes que cualquier otro tratamiento dado al agua. BeneficiosBeneficios::

Mejora la operación de los filtros a través de la reducción de la cantidad de bacterias y algas

Mejora la coagulación

Reduce la materia en suspensión causante de gusto y olor por oxidación, retardando su descomposición en sedimentadores.

2. Coagulación:2. Coagulación:

Suspensiones Coloidales y su Estabilidad en el AguaSuspensiones Coloidales y su Estabilidad en el Agua

Suspensiones coloidales se caracterizan por fuerzas específicas que mantienen la materia en estado disperso con un alto grado de estabilidad en función del tiempo.

Los coloides poseen cargas eléctricas que mantienen a los mismos en repulsión. Reduciendo o neutralizando las cargas eléctricas, éstos se unen y entran en contacto.

Coagulación : Es el resultado de la desestabilización de cargas eléctricas del coloide por la adición de adición de productos químicosproductos químicos.

Tratamientos BásicosTratamientos Básicos

Factores que influyen en la coagulación :

pH;

Turbiedad ;

Composición química del agua;

Tipo de coagulante;

Temperatura;

Condiciones de mezcla;

Mezcla rápida: para la dispersión uniforme del producto químico y para aumentar la probabilidad de contacto entre las partículas.

Tiempo del proceso: ~1 segundo, con formación de partículas submicroscópicas ya desestabilizadas.


3. Floculación : 3. Floculación :

Es la formación de partículas sedimentables a partir de las partículas desestabilizadas.

Las partículas coloidales, después de ser desestabilizadas, se reúnen para formar partículas mayores y más densas .

Factores a ser considerados:– Tiempo de detención: varía entre 30 y 45 minutos.– Agitación (Gradiente de Velocidad)


4. Sedimentación 4. Sedimentación (proceso físico) (proceso físico)

Las partículas presentan movimiento descendente en un medio líquido de menor masa específica.

Partículas floculentas: tienden a aglomerarse durante la sedimentación (resultado: una velocidad mayor que la velocidad de la partícula inicialmente considerada).

La velocidad de sedimentación de los flocs depende de :

Calidad del agua cruda características químicas de la coagulación Los parámetros físicos de la floculación


5. Filtración5. Filtración

Fenómenos simultáneos en la filtración :

Acciones físicas:

Acción mecánica de filtrarAcción mecánica de filtrar que provoca la retención de partículas de mayor tamaño que los intersticios existentes entre los granos de arena.SedimentaciónSedimentación, que se procesa sobre la superficie de la arena durante el tiempo en que el agua permanece sobre el lecho filtrante.AdsorciónAdsorción,que consiste en la deposición de sustancias sobre la superficie de las partículas; factor importante para los filtros lentos.


FiltraciónFiltración

Acciones químicas

OxidaciónOxidación de la materia orgánica presente en el agua, transformándola en compuestos inertes.

IonizaciónIonización de los granos de arena, manteniéndolos cargados eléctricamente.

Acciones biológicas (las más importantes que se realizan en un filtro lento de arena). Provocadas por el desarrollo de ciertas variedades de

bacterias aeróbicas en la capa superficial del lecho.

Acciones Bioquímicas

A través de ataques de enzimas al material presente en el agua, provocando la remoción de los productos de descomposición (principio importantísimo en la filtración lenta).

DesinfecciónDesinfección

Factores que influyen en la eficacia de la desinfecciónFactores que influyen en la eficacia de la desinfección::

Especie y concentración del organismo a ser destruido

Especie y concentración del desinfectante

Tiempo de contacto

Características químicas y físicas del agua

Grado de dispersión del desinfectante en el agua

Reacciones del cloro con el agua:

La acción desinfectante y oxidante del cloro está controlada por el HOCl (ácido hipocloroso) que se disocia instantáneamente según la reacción:

(ácido hipocloroso) (ion hidrógeno) (ion hipoclorito)

Cl H O2 2 HOCl H Cl

HOCl H OCl

DesinfecciónDesinfección

4 5 6 7

pH8 9 1 0 11

10 0 0

9 0

8 0

7 0

6 0

5 0

% H

OC

l

2 0 º C

0 º C

4 0

3 0

2 0

1 0

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

%O

Cl

6 0

7 0

8 0

9 0

100

DISTRIBUCION DEL HOCl y OCl EN EL AGUADISTRIBUCION DEL HOCl y OCl EN EL AGUAPARA VARIOS VALORES DE pH y TEMPERATURAPARA VARIOS VALORES DE pH y TEMPERATURA

Cloro Residual Libre: cloro existente en el agua en forma de ácido hipocloroso (HOCl) y de ion hipoclorito (OCl-).

El ácido hipoclororso (HOCl) tiene poder bactericida muymuy superior (25 a 30 veces mayor) a la forma ionizada (OCl- ).

Por eso es más ventajoso hacer la desinfección con pH bajo, por lo menos inferior a 6.5.

Cloro residual combinado: (NH2Cl; NHCl2; NCl3) resultante de la reacción del cloro con la amonia y otros compuestos amoniacales presentes en el agua.

Cloro residual total =cloro residual libre+cloro residual combinado

Demanda de cloro= ppm de cloro adicionado - ppm de cloro residual total disponible, al final de un periodo especificado.

Cloro ResidualCloro Residual

En general toda la materia orgánica reacciona con el cloro, de maneraque un agua que la contenga en abundancia requerirá una fuerte dosis de cloro, si se quiere asegurar la desinfección.

La dosis de cloro debe ser determinada a través de pruebas en el laboratorio.

Sub Productos de la desinfección con cloro:

Trihalometanos - ocurren con frecuencia cuando hay presencia de color verdadero (ácidos húmicos).

Mecanismos de formación- dependen de varios factores:pH tiempo temperatura dosis de clorocaracterística y presencia de precursores

Desinfección con CloroDesinfección con Cloro

DEMANDA DE CLORO AL "BREAK POINT" = PPM DE CLORO ADICIONADO EN EL BREAKPOINT - PPM DE CLORO RESIDUAL TOTAL

DEMANDA= 10 -1,2 = 8,8 PPM

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

CLORO APLICADO mg / l

RE

SID

UA

L D

E C

LOR

O (

mg

/ l)

Cl R

ESIDUAL

LIBRE

Cloro residual combinado

Break point (destruicion de las cloraminas)

Desinfección con CloroDesinfección con Cloro

TEORIA DE LATEORIA DE LA

COAGULACIONCOAGULACION

Necesidad de la Necesidad de la CoagulaciónCoagulación

Las aguas superficiales requieren de algún tratamiento antes de ser distribuidas al consumidor. Estas pueden contener sustancias de diversas clases, algunas de las cuales son peligrosas para la salud y otras simplemente crean problemas estéticos.

Las clases de sustancias que más nos interesan son los sólidos suspendidos, y en particular los sólidos pequeños que no pueden ser removidos por un simple proceso de sedimentación.

Las partículas mas pequeñas son denominadas coloides y el objeto de la coagulación es convertir los coloides en partículas más grandes que sedimenten rápidamente.

Propiedades de los Propiedades de los coloidescoloides

Propiedades Cinéticas:Propiedades Cinéticas:

Movimiento BrownianoMovimiento Browniano. Consiste en el movimiento constante e irregular que realizan las partículas coloidales dentro de la fase líquida.

DifusiónDifusión. Tiene relación estrecha con el movimiento Browniano. El movimiento constante de las moléculas del agua ocasiona que las partículas coloidales se encuentren en movimiento Browniano constante.

Presión OsmóticaPresión Osmótica. La presión balanceante es la presión osmótica, con esta propiedad se pueden utilizar determinaciones experimentales de presión osmótica para calcular el número de partículas y el peso promedio de dicho número en sistemas coloidales.


Propiedades Ópticas:Propiedades Ópticas:

Efecto de Tyndall-FaradayEfecto de Tyndall-Faraday. Describe el fenómeno de dispersión de la luz al pasar a través de una suspensión total. El Efecto de Tyndalla-Faraday se utiliza en la determinación de la turbiedad por medio de un nefelómetro.

Propiedades de superficie (adsorción):Propiedades de superficie (adsorción):

Las partículas coloidales se caracterizan por tener una gran superficie específica, definida como relación entre el área superficial y la masa. La gran superficie específica da a los coloides una gran capacidad de adsorción.

Propiedades Electrocinéticas:Propiedades Electrocinéticas:

Son muy importantes para comprender la estabilidad de las dispersiones coloidales. Al pasar una corriente directa a través de una solución coloidal las partículas son arrastradas a los electrodos positivos o a los negativos, este fenómeno es conocido con el nombre de electrofóresis.

Su importancia se debe a que nos indica que las partículas coloidales tienen carga eléctrica y que se mueven hacia el electrodo de signo opuesto. Casi todos los coloides tiene carga negativa y se trasladan hacia el electrodo positivo.


Arcillas ComunesArcillas Comunes

CaolinitaCaolinita

AlAl44 (Si (Si44OO1010) (OH)) (OH)88 + Al + Al44 (Si (Si44OO66) (OH)) (OH)1616

MontmorillonitaMontmorillonita (bentonita)(bentonita)

Al {Mg} (SiAl {Mg} (Si88OO2020) (OH)) (OH)44 . XH . XH22O O

IlitaIlita

KKYY Al Al44 {Fe {Fe44 Mg Mg44 Mg Mg1616} (Si} (Si88 – Y Al – Y AlYY) O) O2020

MuscovitaMuscovita

KK22 Al Al44 (Al (Al22 Si Si6 6 OO2020) (OH)) (OH)44

CaolinitaCaolinita

AlAl44 (Si (Si44OO1010) (OH)) (OH)88 + Al + Al44 (Si (Si44OO66) (OH)) (OH)1616

MontmorillonitaMontmorillonita (bentonita)(bentonita)

Al {Mg} (SiAl {Mg} (Si88OO2020) (OH)) (OH)44 . XH . XH22O O

IlitaIlita

KKYY Al Al44 {Fe {Fe44 Mg Mg44 Mg Mg1616} (Si} (Si88 – Y Al – Y AlYY) O) O2020

MuscovitaMuscovita

KK22 Al Al44 (Al (Al22 Si Si6 6 OO2020) (OH)) (OH)44

COAGULACION COAGULACION Y ACCION DE LOS Y ACCION DE LOS

POLIMEROSPOLIMEROS

Mecanismos de Mecanismos de Desestabilización de ColoidesDesestabilización de Coloides

Coagulación y floculación:Coagulación y floculación:

La coagulación se refiere a las reacciones que ocurren La coagulación se refiere a las reacciones que ocurren cuando se agrega un coagulante al agua, dando origen a cuando se agrega un coagulante al agua, dando origen a un floc suficientemente grande y pesado. La floculación se un floc suficientemente grande y pesado. La floculación se refiere, en la definición operacional, al proceso de refiere, en la definición operacional, al proceso de crecimiento de las partículas coaguladas, dando origen a crecimiento de las partículas coaguladas, dando origen a un floc suficientemente grande y pesado.un floc suficientemente grande y pesado.

Una teoría define la coagulación como la desestabilización Una teoría define la coagulación como la desestabilización de los coloides suspendidos mediante la remoción de las de los coloides suspendidos mediante la remoción de las fuerzas que los mantenían separados. La floculación se fuerzas que los mantenían separados. La floculación se refiere al transporte de las partículas en el líquido para refiere al transporte de las partículas en el líquido para permitir su contacto y su crecimiento, generalmente por permitir su contacto y su crecimiento, generalmente por la acción de puentes, en una red tridimensional, porosa y la acción de puentes, en una red tridimensional, porosa y suelta.suelta.

Adsorción y Puente Adsorción y Puente InterparticularInterparticular

Una nueva práctica empleada en la Una nueva práctica empleada en la coagulación durante los últimos años ha coagulación durante los últimos años ha sido el uso de polímeros orgánicos sido el uso de polímeros orgánicos sintéticos.sintéticos.

Se ha observado que muchas veces los Se ha observado que muchas veces los polímeros con carga negativa son efectivos polímeros con carga negativa son efectivos para coagular coloides con carga negativa, para coagular coloides con carga negativa, fenómeno que no puede ser explicado de fenómeno que no puede ser explicado de acuerdo a algún modelo basado en la acuerdo a algún modelo basado en la neutralización de la carga.neutralización de la carga.

Se ha desarrollado una teoría del “puente” Se ha desarrollado una teoría del “puente” que al menos explica cualitativamente este que al menos explica cualitativamente este fenómeno.fenómeno.

Reacción 1Reacción 1

Adsorción Inicial con la Dósis Óptima de Polímero:Adsorción Inicial con la Dósis Óptima de Polímero:

Muestra que un polímero tiene ciertos grupos que Muestra que un polímero tiene ciertos grupos que interaccionan con la superficie de las partículas interaccionan con la superficie de las partículas coloidales, dejando que el resto de la molécula se coloidales, dejando que el resto de la molécula se extienda hacia la solución.extienda hacia la solución.


Formación del Floc:Formación del Floc:

Si una segunda partícula con algunos sitios de adsorción Si una segunda partícula con algunos sitios de adsorción vacíos entra en contacto con los segmentos extendidos vacíos entra en contacto con los segmentos extendidos puede realizarse una unión.puede realizarse una unión.


Adsorción Secundaria de Polímero:Adsorción Secundaria de Polímero:

El polímero sirve de puente en el complejo partícula-El polímero sirve de puente en el complejo partícula-polímero-partícula. Si no se dispone de una segunda polímero-partícula. Si no se dispone de una segunda partícula, los segmentos dispersos del polímero pueden partícula, los segmentos dispersos del polímero pueden eventualmente adsorberse en otros lados de la partícula eventualmente adsorberse en otros lados de la partícula original, haciendo de esta manera imposible que el original, haciendo de esta manera imposible que el polímero sirva de puente.polímero sirva de puente.


Adsorción Inicial Exceso de Dosis de Polímero:Adsorción Inicial Exceso de Dosis de Polímero:

Debido a que tanto el coloide como el polímero tienen la Debido a que tanto el coloide como el polímero tienen la misma carga no se puede atribuir la reestabilización misma carga no se puede atribuir la reestabilización como resultado de la saturación de las superficies como resultado de la saturación de las superficies coloidales por el polímero sin dejar lugar para la coloidales por el polímero sin dejar lugar para la formación de puentes interparticulares.formación de puentes interparticulares.

Reacción 5 y Reacción 6Reacción 5 y Reacción 6

Ruptura del Floc:Ruptura del Floc:

En algunos casos los sistemas coloidales En algunos casos los sistemas coloidales desestabilizados pueden ser reestabilizados por medio desestabilizados pueden ser reestabilizados por medio de intensa agitación debido a que se rompen las de intensa agitación debido a que se rompen las uniones polímero-superficie y se realiza una adsorción uniones polímero-superficie y se realiza una adsorción secundaria de los fragmentos de floc.secundaria de los fragmentos de floc.

Adsorción Secundaria de Polímeros:Adsorción Secundaria de Polímeros:

PolímeroPolímero

Macromolécula formada por la unión química de Macromolécula formada por la unión química de cinco o mas unidades idénticas combinadas cinco o mas unidades idénticas combinadas denominadas monómeros. En la mayoría de los denominadas monómeros. En la mayoría de los casos el número de monómeros es bastante casos el número de monómeros es bastante grande (3,500 para la celulosa pura). En los grande (3,500 para la celulosa pura). En los polímeros sintéticos este número puede ser polímeros sintéticos este número puede ser controlado.controlado.

Polímeros InórgánicosPolímeros Inórgánicos::El Siloxano, cadenas de azufre, fósforo negro, El Siloxano, cadenas de azufre, fósforo negro, boro-nitrógeno, siliconas.boro-nitrógeno, siliconas.

PolímeroPolímero

Polímeros OrgánicosPolímeros Orgánicos::1.1. NaturalesNaturales

- Polisacaridos: - Polisacaridos: Almidón, celulosa, pectona, gomas de algas (agar), gomas vegetales (arabiga).

- Polipéptidos (proteínas):- Polipéptidos (proteínas): Caceina, albúmina, globulina,

queratina, insulina, el dna.- Hidrocarburos:- Hidrocarburos: Caucho, gutapercha (poliesafreno)

2. Sintéticos2. Sintéticos- Elastómeros Termoplásticos (no vulcanizados):- Elastómeros Termoplásticos (no vulcanizados): Nylon, cloruro de polivinilo, polietileno (no lineal), poliestireno, polipropileno, resina de fluocarbonos, poliuretano, resinas de acrilato.- Elastómeros Termoendurecibles (vulcanizados): - Elastómeros Termoendurecibles (vulcanizados): polietileno (entrecruzado) fenólicos, alquídicos, poliésteres

PolímeroPolímero

3.3. Celulócicos Semisintéticos Celulócicos Semisintéticos Rayón, metil celulosa, acetato de celulosa.Rayón, metil celulosa, acetato de celulosa.

4.4. Almidones Modificados Almidones Modificados Acetato de Almidón.Acetato de Almidón.

Desestabilización por medio Desestabilización por medio de Polímeros Sintéticosde Polímeros Sintéticos

Se ha introducido el uso de polímeros orgánicos Se ha introducido el uso de polímeros orgánicos sintéticos para tratar el agua. En 1971 se habían sintéticos para tratar el agua. En 1971 se habían aprobado más de 100 productos comerciales para ser aprobado más de 100 productos comerciales para ser utilizados en diferentes sistemas de agua potable de utilizados en diferentes sistemas de agua potable de los Estados Unidos.los Estados Unidos.

Los polímeros son sustancias de un alto peso molecular, Los polímeros son sustancias de un alto peso molecular, de origen ya sea natural o sintético. Pueden ser de origen ya sea natural o sintético. Pueden ser catiónicos, aniónicos o no iónicos. Si un polímero catiónicos, aniónicos o no iónicos. Si un polímero contiene grupos ionizantes es denominado contiene grupos ionizantes es denominado polielectrolitos. polielectrolitos.

Los polímeros pueden ser sólidos o líquidos. Los sólidos Los polímeros pueden ser sólidos o líquidos. Los sólidos son generalmente poliacrilamida o poliacrilamida son generalmente poliacrilamida o poliacrilamida hidrolizada y son iónicos o aniónicos. Los Líquidos son hidrolizada y son iónicos o aniónicos. Los Líquidos son generalmente soluciones catiónicas, conteniendo de 10 generalmente soluciones catiónicas, conteniendo de 10 a 60% de polímero activo.a 60% de polímero activo.

El uso de polielectrolitos orgánicos en el tratamiento El uso de polielectrolitos orgánicos en el tratamiento de agua puede:de agua puede:

Incrementar la velocidad de sedimentación del Incrementar la velocidad de sedimentación del flóculo. flóculo.

Disminuir costos de tratamiento.Disminuir costos de tratamiento.

Mejorar la calidad del efluente.Mejorar la calidad del efluente.

Reducir el volumen de los lodos depositado.Reducir el volumen de los lodos depositado.

Mejorar sus características facilitando la Mejorar sus características facilitando la disposición final.disposición final.

Desestabilización por medio Desestabilización por medio de Polímeros Sintéticosde Polímeros Sintéticos

Polímero no iónicosPolímero no iónicos

Oxido de PolietilenoOxido de Polietileno(- CH(- CH22 - CH - CH22 - O -) - O -)

PoliacrilamidaPoliacrilamida(- CH(- CH22 - CH -) n - CH -) n

C = OC = O

NHNH22

Clases de PolímerosClases de Polímeros

Polielectrolitos aniónicosPolielectrolitos aniónicos

Acido poliacrílicoAcido poliacrílico

- CH- CH22 - CH - - CH - n n--

C = OC = O

nnOO


Poliacrilamida hidrolizadaPoliacrilamida hidrolizada

- CH- CH22 - CH - - CH - - CH- CH22 CH - CH - n n--

C = OC = O C = O C = O

NHNH22 mm nn

OO


Sulfonato de poliestirenoSulfonato de poliestireno

- CH - - CH - CH - CH - nn--

CC

HCHC CHCH

HCHC CHCH

CC

SOSO33 nn


Polielectrolitos catiónicosPolielectrolitos catiónicos

Cat-floc (polidialildimetilamonio)Cat-floc (polidialildimetilamonio)

CHCH22 nn++

- CH- CH CH -CH -

HH22CC CHCH22

NN++

CHCH3 3 CHCH33 nn

Imina de polietilenoImina de polietileno

(– CH(– CH22 – CH – CH22))nn – CH – CH22 – CH = NR – CH = NR++


La coagulación es una de las operaciones unitarias La coagulación es una de las operaciones unitarias más utilizadas en tratamiento de agua como paso más utilizadas en tratamiento de agua como paso previo a la separación de sólidos por medio de previo a la separación de sólidos por medio de decantación y/o filtración.decantación y/o filtración.

Este proceso se utiliza para:Este proceso se utiliza para:

Remover la turbiedad o el color. Remover la turbiedad o el color.

Eliminar parcialmente bacterias, virus y Eliminar parcialmente bacterias, virus y organismos organismos patógenos.patógenos.

Eliminar algas y placton en general.Eliminar algas y placton en general.

Eliminar sustancias productoras de sabores y Eliminar sustancias productoras de sabores y olores.olores.

Precipitar sustancias químicas deletereas.Precipitar sustancias químicas deletereas.

Aplicación en Tratamiento de Aplicación en Tratamiento de AguaAgua

En una forma simplificada se puede considerar que la En una forma simplificada se puede considerar que la coagulación se realiza en las siguientes fases, sea en coagulación se realiza en las siguientes fases, sea en forma consecutiva o simultáneamente.forma consecutiva o simultáneamente.

Hidrolosis de los coagulantes y desestabilización Hidrolosis de los coagulantes y desestabilización de las de las partículas en suspensión. partículas en suspensión.

Formación de compuestos químicos poliméricos.Formación de compuestos químicos poliméricos.

Adsorción de cadenas poliméricas por los coloides.Adsorción de cadenas poliméricas por los coloides.

Adsorción mutua de coloides.Adsorción mutua de coloides.

Acción de barrido.Acción de barrido.

Aplicación en Tratamiento de Aplicación en Tratamiento de AguaAgua

MISCELANEAMISCELANEA

Monómero (Monomer)Monómero (Monomer)

Molécula o compuesto que suele contener Molécula o compuesto que suele contener carbono y de relativamente bajo peso carbono y de relativamente bajo peso molecular y estructura sencilla, susceptible molecular y estructura sencilla, susceptible de convertirse en polímeros plásticos o de convertirse en polímeros plásticos o resinas sintéticas o elastómeros mediante resinas sintéticas o elastómeros mediante combinación consigo misma o con otros combinación consigo misma o con otros compuestos o moléculas similares. Así, el compuestos o moléculas similares. Así, el estireno es el monómero a partir del cual se estireno es el monómero a partir del cual se producen las resinas de poliestireno, el producen las resinas de poliestireno, el cloruro de vinilo es el monómero para el cloruro de vinilo es el monómero para el cloruro de polivinilo.cloruro de polivinilo.

Fórmula: Fórmula: CHCH22CHCONHCHCONH22

Propiedades:Propiedades:

Cristales incoloros e inodoros; p.f 84°C. p.eb. Cristales incoloros e inodoros; p.f 84°C. p.eb. 125°C125°C

d 1.222. Soluble en agua, alcohol, acetona, d 1.222. Soluble en agua, alcohol, acetona, insolubleinsoluble

en benceno, heptano.en benceno, heptano.

El sólido es estable a temperatura ambiente pero El sólido es estable a temperatura ambiente pero polimerizar violentamente al fundir.polimerizar violentamente al fundir.

Acrilamida Acrilamida (Acrylamide)(Acrylamide)

Obtención:Obtención:

Por reacción de la acrilonitrilo con el ácido Por reacción de la acrilonitrilo con el ácido sulfurico (84.5%) y neutralización.sulfurico (84.5%) y neutralización.

Calidad Técnica:Calidad Técnica:

Apróximadamente 97% de purezaApróximadamente 97% de pureza

Peligros:Peligros:

Tóxico por absorción cutánea. Irritante de la piel y Tóxico por absorción cutánea. Irritante de la piel y membranas mucosas. membranas mucosas. VLU:VLU: 0.03mg / m 0.03mg / m33 de aire, de aire, se sospecha que posee potencial carcinógeno se sospecha que posee potencial carcinógeno para los humanospara los humanos


Usos:Usos:

Síntesis decolorantes, etc. Agente de enlace Síntesis decolorantes, etc. Agente de enlace entrecruzado, adhesivos, encolados para papel y entrecruzado, adhesivos, encolados para papel y tejidos, agentes acondicionadores del suelo, tejidos, agentes acondicionadores del suelo, floculantes, tratamiento de aguas residuales y floculantes, tratamiento de aguas residuales y deshechos, tratamiento de minería, etc.deshechos, tratamiento de minería, etc.


Gracias por la Gracias por la

atención prestadaatención prestada

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Aspectos Importantes en La Calidad Del Agua Superficial