COMPARTIMENTO AMBIENTALE ACQUA

Matrice liquida:1. Acque naturali: fiumi, laghi, acque sotterranee;2. Acque reflue: scarichi civili, industriali, percolati di discarica.

Destinazione duso: quali caratteristiche deve possedere la matrice per essere considerata idonea per tale uso.Le acque da irrigazione devono essere: Trasparenti in superficie e limpide in massa: la non trasparenza superficiale nociva alle acque irrigue conseguenza di inquinamento da idrocarburi, schiume e polveri.

Esenti da veleni dei vegetali: sono veleni dei vegetali soprattutto i cianuri, i fenoli ed i composti aromatici, i solfiti ed i metalli pesanti. Motivo dallarme leventualit che le acque da irrigazione contengano insetticidi e diserbanti.

Non troppo salate: i Sali non devono superare il limite massimo di 2,5 g/l e i cloruri, in particolare, devono raggiungere al limite gli 0,5 g/l.

Le acque industriali devono: Non mostrarsi torbide per sospensioni vere n per sospensioni colloidali. Non sciogliere gas corrosivi in quantit tali da costituire potenziali pericoli per lentrata in forte pressione. Non contenere sali solubilizzati di potere corrosivo (cloruro di magnesio, carbonato di sodio e nitrati) o incrostante (sali di calcio e magnesio).

Le acque potabili devono risultare: Batteriologicamente innocue, incolori e inodori. Esenti da veleni e da sintomi di veleni (ammoniaca e nitriti). Moderatamente dotate di certi ali disciolti

Caratteri fisici ed organolettici Temperatura Influenza la concentrazione di ossigeno disciolto e la solubilit dei sali. Influenza la velocit di reazioni biochimiche che avvengono in acqua; Linquinamento termico determina una diminuzione della solubilit di ossigeno.Lossigeno contribuisce allautodepurazione (flora e fauma si autosostengono) e conferisce gusto allacqua.

Conducibilit elettrica specificaSi manifesta in molti materiali mediante il passaggio di elettroni (nei metalli) o di altre specie che sono cariche elettricamente, come nelle soluzioni di elettroliti , sospensioni colloidali cariche (proteine) e Sali fusi.Un aumento di temperatura aumenta la conduttanza perch aumenta la mobilit degli ioni.La legge di Ohm applicabile sia ai conduttori metallici che alle soluzioni ioniche. Quindi la misura di conduttanza specifica ottenibile dalla misura della resistenza di una cella, costituita da due elettrodi, e contenente la soluzione, inserita in un ramo collegato ad un ponte di Wheatstone.

Dove R la resistenza in ohm, L la distanza tra due elettrodi inerti, la resistivit, A la superficie effettiva della zona conduttrice racchiusa tra due elettrodi.

Dove C la conduttanza, la conduttanza specifica e K detta costante di cella. La conduttanza specifica misurata in .Le resistenze delle soluzioni acquose diluite sono piuttosto altre rispetto a quelle dei metalli, le loro conducibilit sono basse e quindi si esprimono in .Ad alte concentrazioni di soluto si ha un incurvamento dovute alle interazioni elettrostatiche solvente-soluto e tra gli ioni del soluto. Le soluzioni di acido solforico presentano un incremento della conducibilit allaumentare della concentrazione fino al 30% poi si ha una progressiva diminuzione poich lelevata concentrazione ostacola la dissociazione dellacido.La conducibilit equivalente di uno ione aumenta allaumentare della temperatura di un fattore 0,02 per C in prossimit della temperatura ambiente.In un processo di deionizzazione delle acque con resine a scambio ionico la misura in continuo della conducibilit dellacqua trattata permette di segnalare il progressivo esaurimento delle resine scambiatrici.

Contenuto di solidi (mg/l)I solidi presenti in un acqua possono essere in: Forma soluta: sono i sali . Non vengono trattenute da un filtro avente fori con dimensione di 0,45 micron. Forma sospesa: particelle di origine varia che possono sedimentare in dipendenza dalla loro dimensione e dal loro peso specifico. Forma colloidale: particelle con dimensioni comprese tra 1 e 10^4 Angstrom e sono costituiti da dispersioni che hanno caratteristiche intermedie tra soluti e sospesi.La quantit totale dei solidi presenti determinabile come residuo secco o solidi totali Residuo secco: la misura viene operata per pesatura del residuo dopo evaporazione a 105C di un volume noto di acqua. In questa misura non sono contenuti i bicarbonati perch lanidride carbonica presente in soluzione viene in parte strippata.Il contenuto di sali disciolti determinabile per analisi ionica.I solidi sospesi(sedimentabili e non sedimentabili) hanno una dimensione maggiore di 0,45 micron e sono filtrati da una membrana a pori. I solidi sedimentabili possono essere rimossi perdecantazione durante una prova di sedimentazione statica protratta per due ore allinterno di appositi cilindri graduati. Si dividono in:Sedimentabili volatili: aliquota dei solidi che a 600C si gasificano e pertanto non rimangono come cenere.Sedimentabili non volatili: rappresentano il residuo fisso che si ottiene dopo lincenerimento in forno a muffola alla temperatura di 600C. Gi alla temperatura di 550C la frazione organica viene ossidata e gasificata mentre quella organica rimane come residuo fisso.Non sedimentabili: colloidi e materiali grossolani che sedimentano in tempi lunghi senza separarsi dal liquame grezzo

COLLOIDIUna misura indiretta della presenza dei colloidi fornita dalla misura della torbidit che viene suddivisa in: Torbidit vera: dovuta a sospensione di colloidi (organici e inorganici) Torbidit apparente: dovuta a solidi sospesi non sedimentabili, ossidi e microalghe.I colloidi hanno la propriet di acquisire sulla loro superficie cariche elettriche (normalmente negative). Per la presenza di queste cariche i colloidi costituiscono delle sospensioni stabili. Particelle cariche di segno concorde si respingono evitando la coalescenza e quindi non raggiungono dimensioni coerenti alla sedimentazione.La torbidit si misura con strumenti ottico:un raggio luminoso che attraversa un fluido subisce degli effetti dovuti allinterazione del raggio stesso con le sostanze disciolte che si traduce in una cessione di energia da parte della luce alla materia disciolta che si riscalda. Per la maggior parte si traduce in una deviazione del raggio luminoso, ovvero in una modifica della sua traiettoria. La deviazione causata dalla presenza di particelle opache e dalla disomogeneit ottica provocata dalle particelle che hanno indice di rifrazione diverso da quello del liquido in cui sono sospese. Una parte di energia luminosa diffusa in direzioni differenti rispetto al raggio incidente SCATTERING: un raggio di luce collidendo con una particella modifica la sua direzione ma non la sua lunghezza donda.

ColoreImputato a sostanze disciolte (colore vero) o a sostanze sospese e colloidali (colore apparente). Si misura per diluzione (diluzioni successive per renderlo impercettibile) o con uno spettrofotometro che ne misura lassorbanza alle diverse lunghezze donda. Si pu confrontare con diversi campioni d una soluzione Pt-Co (unit Hazen)Caratteri chimici- composti organiciAnalisi ionicaEsprime la quantit dei singoli ioni. Pu essere correlata alla quantit di carbonato di calcio presente in soluzione espressa in mg/l. In termini equivalenti i cationi devono bilanciare gli anioni.pHha una forte influenza su fenomeni di inquinamento e trattamenti di depurazione.AlcalinitCapacit di neutralizzare gli acidi, quindi la capacit di reagire allaggiunta di acidi senza variazioni sensibili di pH. Influenza il potere tamponante dellacqua. dovuta alla presenza di idrossidi o di Sali derivanti dalla combinazione di basi forti con acidi deboli.I carbonati e i bicarbonati hanno effetto tampone sul pH dellacqua. A pH=7 si ha circa il 20% del biossido di carbonio disciolto in acqua sotto forma di acido carbonico e l80% sotto forma di bicarbonati. Quindi i carbonati sono completamente assenti.Ad un pH di 8,5 unit si avranno solo bicarbonati mentre ad un pH maggiore aumenta la quantit di carbonati a sfavore dei bicarbonati.La determinazione dellalcalinit consiste nel titolare un volume noto di una soluzione di acido forte, in questo caso HCl 0,100 M. Oltre allalcalinit dovuta ai bicarbonati possibile riscontrarla per la presenza di idrossidi. Per questo motivo necessario procedere a due titolazioni successive:la prima utilizzando la fenolftaleina. Con lindividuazione del primo flesso si pu osservare leliminazione degli idrossidi (avviene quindi in ambiente altamente basico) e la conversione di carbonati in bicarbonati;la seconda utilizzando il metilarancio. Il secondo flesso corrisponde alla trasformazione di tutti i bicarbonati in acido carbonico.Si misurano due alcalinit: lalcalinit alla fenoftaleina (P) e lalcalinit totale (T) riferita al volume di soluzione titolante complessivo utilizzato nel corso delle due titolazioni successive.Nella determinazione dellalcalinit si seguono dei parametri guida, tra i quali: La presenza di idrossidi esclude la presenza di bicarbonati Gli idrossidi sono presenti quando P>1/2 T ; I carbonati sono presenti quando 0 0 indica acqua INCROSTANTEI < 0 indica acqua CORROSIVAI = 0 indica acqua STABILE

ChelazioneUn atomo metallico, comportandosi da acido di Lewis, viene legato da un reagente chelante tramite due o pi legami coordinativi. Latomo centrale circondato a tenaglia dal chelante.Determinazione complessometrica della durezzaEDTA un chelante esadentato che reagisce con un atomo metallico per mezzo dei suoi 4 carbossilati e delle due ammine. Il complesso EDTA-atomo metallico si forma in un unico stadio.Lo ione magnesiaco pu essere titolato per pH=10. Per pH superiori si ha la precipitazione come idrossido. Si usa un tampone ammoniacale.Lo ione calcico non precipita e pu essere titolato fino a pH 12.Se titolo a pH 10 con tampone ammoniacale ho come risultato la durezza totale.Per ottenere la durezza computata a ciascuno ione responsabile posso titolare fino a pH 12 in modo da far precipitare lidrossido di magnesio e calcolare il numero di ioni calcici per differenza.Un indicatore metallocromico una sostanza capace di dare un complesso solubile fortemente colorato con lo ione metallico che viene titolato e di colore diverso rispetto allindicatore libero. Il complesso che si forma tra indicatore e ione metallico deve avere minore stabilit rispetto al complesso chelante-ione metallico.Tra gli indicatori pi usati NET e Muresside.

Composti dellazoto Parametro indice di inquinamento. Lammoniaca libera e salina indice di inquinamento organico recente dovuto allidrolisi delle proteine (urea e deiezioni animali). Pu essere una delle cause delleutrofia azoto come sostanza nutritizia che determina la proliferazione delle alghe.Lazoto organico: composti proteici dellazoto che ha valenza -3 che si trasformano rapidamente in ammoniaca.TKN= ammoniaca+ azoto organico.Nitriti e nitrati risultano dallossidazione di composti dellammoniaca, quindi indice di inquinamento non recente

ACQUE SUPERFICIALI E TRATTAMENTI PRELIMINARI

GrigliaturaSi eliminano solidi grossolani come fibre minerali, pezzi di legno, stracci e carte. Viene realizzata facendo passare lacqua attraverso una griglia del tipo a barre, a maglie o a piatto forato.TIPO DI GRIGLIAINTERASSE

Grossolana5-10 cm

Media2,5-5 cm

Sottile1-2,5 cm

Accumulo ed omogeneizzazioneSi alimenta un bacino che consente di avere un volume dacqua per fronteggiare stati demergenza. Il liquame viene fatto confluire in una vasca in calcestruzzo armato di capacit tale da garantire lo smorzamento dei picchi idraulici e di carico organico. La vasca di accumulo dimensionata per garantire al liquame un idoneo tempo di residenza. Durante lo stazionamento nella vasca il refluo subisce un trattamento dagitazione che garantisce lomogeneizzazione del liquame e la sua aerazione.Le vasche possono essere collocate: Lungo la linea di flusso dei reflui e quindi alimentate con lintera portata da trattare; Fuori linea in modo da ricevere solo laliquota eccedente la portata massima trattabile nellimpianto.In tutti e due i casi necessario il sollevamento dei liquami accumulati mediante pompe.Attraverso il trattamento di accumulo si abbatte una parte degli inquinanti e si riduce significativamente la carica batterica.

Sedimentazione di sgrossaturaHa come obiettivo la rimozione parziale dei solidi sospesi sedimentabili. Decantazione dei SSs ottenendo una riduzione del BOD del 30%. La velocit di sedimentazione obbedisce con discreta approssimazione alla legge di Stokes. Le vasche vengono dimensionate per garantire un tempo di residenza di 1-3 h.

CHIARIFLOCCULAZIONENecessaria in presenza di colloidi, dimensioni 10-3-10-6 mm.Cause: Dimensioni delle particelle molto piccole, velocit di sedimentazione molto basse legge di Stokes:

Cariche elettriche sulla superficie dei colloidi che impediscono fenomeni di coalescenza e sedimentazione.

Potenziale zetaGenerato in seguito alla formazione di un doppio strato elettrico. Responsabile della stabilit dei colloidi. Allaumentare del potenziale zeta aumenta la stabilit dei colloidi in quanto si originano repulsioni elettrostatiche che impediscono laggregazione delle particelle disperse. Quando il potenziale basso le forze attrattive prevalgono e risulta pi semplice il verificarsi di chiari flocculazione.

Nello spazio che circonda la particella si assiste ad una ridistribuzione delle cariche che comportato un aumento della concentrazione di contro ioni in prossimit della superficie. Lo strato di liquido che circonda la particella composto da due zone: Strato stazionario (di Stern) con gli ioni fortemente legati alla particella carica; Strato diffuso: pi esterno. Le interazioni sono pi deboli.

Allinterno dello strato diffuso gli ioni formano strutture metastabili. Quando la particella si muove nel liquido, gli ioni si muovono con essa; quelli in prossimit del piano di taglio vengono sostituiti dagli ioni liberi presenti nel liquido in modo che le dimensioni del doppio strato rimangano costanti.Il potenziale zeta: Diminuisce molto rapidamente allinterno dello strato stazionario; Pi lentamente nello strato diffuso Ancora pi lentamente a distanza infinita dalla superficie delle particelle

Il potenziale zeta diminuisce con laggiunta di polielettroliti e aumenta il potere coagulante.

Scopi della coagulazione e flocculazionea. Rimuovere le impurit e specialmente le particelle solide sospese oltre al colore delle acque trattate;b. I solidi non sedimentabili includono colloidi che mostrano cariche elettriche sulla superficie. Forze di repulsione proibiscono la coalescenza delle particelle che rimangono in sospensione;c. Rimozione della torbidit.

Come rimuovere la torbidita. Neutralizzazione delle cariche repulsive;b. Precipitazione mediante la formazione di fiocchi;c. Si creano le condizioni ottimali affinch i coaguli possano agglomerarsi formando fiocchi pi grandi;d. I fiocchi sedimentano per gravit.

Cosa influenza la coagulazionea. pH (Al da 5-7 e Fe da 5-8);b. alcalinit dellacqua: richiesto un aumento dellalcalinit dellacqua se come agente coagulante utilizzato il cloruro ferrico. Questaumento pu essere ottenuto facendo reagire pi bicarbonati;c. la concentrazione dei Sali che reagiscono per formare idrossidi che precipitano con le particelle sospese influenzano lefficienza;d. Torbidit: tipo di coagulante usato. A parit di pH il cloruro ferrico migliore del solfato dalluminio;e. Una temperatura pi bassa richiede unagitazione pi spinta.

Coagulanti primariI Sali inorganici reagiscono con gli ioni ossidrile per formare idrossidi e fiocchi insolubili che trattengono la materia sospesa prima di precipitare.a. Utilizzo del solfato di alluminiopH ottimale 6,5. reagisce con OH per formare idrossidi ma si registra una caduta di pH.

b. Utilizzo del cloruro ferricoHa un range di pH pi vasto da 5-8 unit.

Coagulanti ausiliariSono aggiunti per stimolare la produzione di fiocchi. Includono: alluminato sodico, silicato di sodio e diversi polielettroliti organici solubili in acqua.

Jar testConsiste nel variare le dosi di coagulanti in una serie di contenitori in vetro o in plastica, cercando di imitare le condizioni ambientali in cui si trova il campioni di acqua da trattare. Dopo liniezione dei coagulanti si mescola meccanicamente e si osserva quale dose produce i fiocchi pi grandi e resistenti e quale dose produce fiocchi che sedimentano pi velocemente.

Valutazione dei risultati dello jar testa. Velocit di formazione dei fiocchi;b. Tipo delle particelle flocculanti;c. Chiarezza dellacqua allinterno e sulla superficie dei fiocchi che intrappolano i solidi sospesi.

Il solfato dalluminio reagisce inizialmente con acqua a bassa alcalinit. Effettuando il jar test su cloruro ferrico si registrata una diminuzione complessiva del valore di COD.

Vantaggi collateralia. Rimozione dei SSsb. Riduzione della carica microbicac. Intrappolamento nei fiocchi e precipitazione degli inquinanti organici.

La flocculazione si serve di fenomeni di adsorbimentoI solidi sospesi e i batteri si adsorbono sulla superfici dei fiocchi. Lagitazione in questo caso blanda per evitarne la rottura.

Sedimentazionea. Tempo di ritenzione 2,5-3 h.b. Carico idraulico superficiale da 0,7 a 2 m/h.c. Deposito dei fiocchi con formazione di un effluente chiarificato da mandare direttamente alla linea fanghi.Flash mixingLe sostanze coagulanti vengono aggiunte allacqua allinterno di un agitatore rapido. Lo scopo di questo passaggio distribuire uniformante i coagulanti nel campione in esame.Se lacqua mescolata per meno di 30s i coagulanti non sono miscelati correttamente; se invece dura pi di 1 min c il rischio che le lame dellagitatore taglino i fiocchi di nuova formazione in particelle pi piccole.

Flash mixing a flusso assiale: lacqua introdotta da sinistra; nella camera centrale avviene la miscelazione. Lagitatore dotata di una turbina ad elica. Delle valvole statiche dette deflettori assicurano lomogeneit della composizione. I coagulanti seguono un flusso assiale, dalla sommit alla parte inferiore del serbatoio.

Flash mixing a flusso radiale: la turbina a pale.

CoagulazioneI coagulanti carichi positivamente neutralizzano le cariche elettriche delle particelle fini permettendo ad esse di avvicinarsi e formare degli agglomerati.

FlocculazioneUnagitazione pi blanda necessaria per far collidere tra loro gli agglomerati derivanti dalla coagulazione. Dura dai 30 ai 45 min.

Bacini di flocculazioneInversione di flusso laterale setti verticali in piano orizzontale

Inversione di flusso verticale setti trasversali in piano verticale

Vasche con agitatori. Pale ad asse orizzontale e agitatori con turbina

Filtrazione rapidaLacqua passa attraverso un mezzo poroso di varia natura (sabbie, antracite e carbone attivo) che trattiene i solidi e lascia passare il filtrato. I solidi vengono fermati sulla superficie del filtro per filtrazione meccanica e allinterno per filtrazione e adsorbimento. La cattura delle particelle sospese avviene per effetto della stacciatura:effetto esercitato sulle particelle di dimensioni maggiori degli spazi vuoti esistenti tra i singoli granuli del materiale filtrante.

Il supporto filtrante caratterizzato da alcuni parametri: Dimensione filtrante, D10 dimensione dello staccio che lascia passare il 10% e trattiene il 90% in peso del campione. Generalmente D=0,8-1,2 mm. Coefficiente di uniformit U: il rapporto . Luniformit del flusso migliora al diminuire di U. Porosit f: il rapporto tra volume di vuoto e volume totale del letto. Maggiore f implica maggiore possibilit di accumulare solidi sospesi ma minore efficienza di trattenimento. Generalmente f= 0,35-0,45. Coefficiente di sfericit : il coefficiente di forma dei granuli. Per i granuli sferici vale 1.

La filtrazione rapida un processo discontinuo che consiste di due fasi: intasamento del filtro e la pulizia.I solidi rimossi si accumulano sulla superficie dei granuli mentre gli interstizi del letto si intasano progressivamente. Lo strato di intasamento si muovo in direzione del flusso fino a quando il filtro non completamente intasato e si perfora. La condizione di perforazione del filtro si ha quando la concentrazione dei solidi sospesi in entrata uguale a quella in uscita.

Allinizio viene schematizzato un granulo pulito. Lacqua da trattare viene fatta fluire allinterno di un materiale poroso e i solidi sospesi si trattengono sulla superficie del granulo fino alla formazione di un monostrato. Con questa configurazione si ha un incremento sensibile della superficie specifica. Con lavanzare dellintasamento la superficie a contatto con la soluzione si ricopre di un multistrato(progressiva diminuzione della superficie specifica) fino a quando si raggiunge la condizione di completo intasamento. Si instaura una condizione di equilibrio secondo la quale il granulo rilascia in soluzione una quantit di solidi sospesi pari a quella che si trattiene sulla sua superficie.

Come sono i filtri?Laltezza del supporto non supera i 1,2metri. Sono costituiti da un monostrato a granulometria uniforme o multistrato a granulometria diversa. Hanno un carico idraulico di 5-7 m/h. Le perdite di carico sono inferiori a 2,5 m.Il ciclo di filtrazione avviene in base a parametri come solidi sospesi in ingresso, carico idraulico e dimensione dei grani.

Sezione longitudinale di un filtro rapido monostrato: letto filtrante in cui il fluido percola. Una pressione di gas regola la quantit di liquido che passa in funzione del livello misurato da un galleggiante. La pressione di gas riduce la portata.

Filtro a sabbia continuo autopulente: acqua distribuita alla base del letto da un distributore anulare. Attraversa il letto in direzione ascendente. La sabbia che accumula le impurezze al fondo e mediante un sistema di flusso viene fluidizzata e lavata in un serbatoio posto allestremit del filtro. Lacqua sporca lascia il filtro grazie ad uno scarico laterale. Lacqua utilizzata anche per lavare la sabbia sporca.

ADDOLCIMENTO E DEIONIZZAZIONE

Addolcimento: rimuovere cationi responsabili della durezza (Ca2+ e Mg2+) che vengono sostituiti da ioni sodici; Deionizzazione: eliminazione sia di cationi che di anioni derivanti da tutti i Sali.

Le acque possono subire entrambi i trattamenti in serie o se lacqua ha una durezza bassa sufficiente solo la deionizzazione.

Le acque di raffreddamento richiedono solo laddolcimento. Nelle caldaie ad alta pressione invece si richiede il trattamento di deionizzazione.Il valore limite di durezza si attesta intorno ai 15F, cio 150 mg/l di CaCO3.Se scaldo lacqua lanidride carbonica degasa, il carbonato di calcio precipita e si forma carbonato di magnesio con incrostazioni

Trattando in apparecchi cilindrici a fondo conico per la raccolta di fanghi lacqua da addolcire con soluzione ottenuta mescolando in acqua latte di calce o calcio in polvere e soda solvay si provocano reazioni del seguente tipo:DUREZZA TEMPORANEA

DUREZZA PERMANENTE

e quindi

Il processo viene condotto a 60-70C preriscaldando lacqua da trattare o insufflando vapore vivo nellambiente di reazione. In fondo al reattore si raccoglie fanghiglia costituita dallinsieme di molti precipitati provocati. Lacqua tracima dallalto del reattore e viene pompata alla filtrazione, dopo essere stata trattata con soluzione di fosfato trisodico o con polifosfati.

Si definiscono scambiatori di ioni, naturali o sintetici, delle sostanze in grado di scambiare dei loro ioni con degli ioni presenti nellacqua. Laddolcimento attraverso lo scambio di ioni calcio e magnesio con ioni sodio effettuato mediante le zeoliti costituite da silico-alluminati. Le zeoliti possono scambiare esclusivamente cationi.Le zeoliti sintetiche hanno un potere di scambio maggiore rispetto alle naturali. Hanno struttura fortemente porosa. Si possono ottenere per sintesi attraverso opportune reazioni che introducono gruppi attivi per lo scambio ionico resine scambiatrici.

I polimeri utilizzati sono copolimeri di stirene-divinilbenzene o acidi polimetacrilici

Una resina cationica possiede un reticolo con cariche negative e contro ioni con cariche positive che sono liberi di muoversi e hanno capacit di scambiarsi con ioni della stessa polarit.

Una resina anionica possiede un reticolo con cariche positive e contro ioni negativi.

Le reazioni di scambio ionico sono reversibili, nel caso dello scambio di ioni sodici con calcici si ha:

Con le concentrazioni sovra segnata che indicano le concentrazioni superficiali degli ioni nella resina.In pratica vengono impiegate resine cationi in forma H o sodica e resine anioniche in forma OH o Cl.Le reazioni di scambio ionico avvengono a bassa velocit a causa della resistenza alla diffusione che incontrano gli ioni quando penetrano nella struttura della resina. Quindi necessit primaria quella di costruire una resina con unelevata superficie specifica e porosit.

Allinterfaccia resina soluzione si stabilir una concentrazione di ioni presenti nella soluzione da trattare che si scambier con i contro ioni mobili della resina.

Lo scambio ionico avviene facendo passare la soluzione in un letto di resina posto in una colonna.Si definisce capacit totale di scambio la quantit totale di ioni che la resina riesce a scambiare con la soluzione; la capacit pratica di scambio tiene conto degli ioni scambiati fino alla comparsa dello ione indesiderato nel momento in cui lo scambiatore comincia ad essere saturo. Non si arriva mai a saturare la resina ma si sceglie una concentrazione arbitraria pari al 5% della concentrazione ionica iniziale prima della rigenerazione.

La soluzione viene fatta passare in un letto di resina che pu essere: a. Fisso: le sferette che formano la resina sono tenute ferme e la soluzione passa attraverso lo strato di resina;b. Mobile: le sferette sono fluttuanti, quindi in sospensione nella colonna e sono fluidizzate dalla soluzione che le attraversa.

Rigenerazione di una resina in sequenza1. lavaggio in controcorrente con acqua per allontanare le sostanza solide e ridistribuire il letto che, a causa del passaggio della soluzione, subisce delle stratificazioni;

2. immissione della soluzione rigenerante. Lavaggio con soluzione concentrata di un composto solubile contenente lo ione da ripristinare.

3. lavaggio in equicorrente con acqua deionizzata per eliminare ogni residuo della soluzione rigenerante. Se si utilizza acqua grezza si perde il potere di scambio.

Adottando il processo di addolcimento a sola resina cationica si ottengono effluenti che sono carichi di forte alcalinit. necessario abbinare il funzionamento di una resina cationica debole in forma sodica con quello di una cationica forte in forma acida.Nella prima colonna si libera NaHCO3 . La prima resina cationica debole in forma sodica percui si scambiano i cationi calcici e magnesiaci. Nella seconda colonna avviene lo scambio dei cloruri e solfati provenienti dalla liberazione degli acidi. Il contatto bicarbonato-acidi libera anidride carbonica che viene eliminata per strippaggio nella torre di degasaggio. Una terza colonna contenente una resina anionica contribuisce a neutralizzare lacidit della soluzione trattata.

Si possono usare colonne a letto misto. Nel trattamento le due possono miscelarsi tra loro per effetto della turbolenza del flusso. necessario un trattamento preliminare con un contro lavaggio in modo che i granuli di resina si stratifichino. A causa della differente densit tra le specie ioniche, i cationi si posizionano in basso e gli anioni in alto. La rigenerazione avviene mandando una soluzione rigerenante acida sui cationi in basso. La soluzione rigerenerante viene poi aspirata nel punto di separazione tra i due strati. Occorre poi rigenerare la resina anionica mandando in alto una soluzione di soda caustica. Questa viene aspirata nella zona centrale. Infine viene insufflata aria per rimescolare le due resine.

Impianto di demineralizzazione completaLe prime due colonne eliminano in parte gli anioni e i cationi presenti nellacqua la terza colonna sfiata lanidride carbonica per strippaggio. La quarta colonna elimina la silice e la quinta allontana le ultime tracce di ioni.

DEPURAZIONE PER ADSORBIMENTO

Ladsorbimento richiede tempi molto lunghi per raggiungere le condizioni dequilibrio. Per vedere come evolve ladsorbimento nel tempo si lavora in condizioni tali da studiare la cinetica di adsorbimento.

CARBONIO ATTIVO: molto poroso. Dipende da fenomeni diffusivi interni. Alcuni carboni attivi hanno superficie specifica dellordine di 500-1000 .Passando allapplicazione pratica si lavora in condizioni lontane a quelle di equilibrio. In una colonna si sfrutta solo una parte delle capacit adsorbenti.Per desorbire i composti ottenuti si utilizza: Lavaggio con solventi; Trattamento termico in atmosfera inerte. Le sostanze volatili si allontanano, quelle non volatili vengono carbonizzate. Si perde capacit adsorbente e il carbone viene sostituito da carbone fresco. I polimeri vengono strippati con vapore.

Le acque potabili vengono trattate con cloruri e ozono per raggiungere la purezza batteriologica. I carboni attivi vengono utilizzati proprio per rimuovere cloro e ozono.

Carbone attivo amorfo. Viene utilizzato nella decolorazione degli ioni, nella deodorazione. Presenta una distribuzione di pori: Macropori (d>50nm) hanno unarea superficiale specifica molto bassa; Mesopori (2nm