PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR SEDE

MANABÍ

CAMPUS PORTOVIEJO

NOMBRES:

Giovanny Jiménez

John Félix Mera

Joan Chóez

MÓDULO:

Depuración de aguas servidas

TEMA:

Hidroxigenación iónica

OCTAVO SEMESTRE

INGENIERÍA HIDRÁULICA

INTERCAMBIO IÓNICO .

Es un proceso físico/químico, en el que un sólido toma iones de un líquido, y a cambio, cede una cantidad equivalente de iones con la misma carga al líquido. Los iones de carga positiva se denominan cationes y los de carga negativa, aniones.

Los intercambiadores iónicos pueden ser naturales o materiales (ej.: zeolitas) o resinas sintéticas (ej.: poliestireno o poliacrillo).

Un intercambiador iónico consta de una matriz con iones ligados fijos y contraiones inversamente cargados. Estos son remplazados por los iones que se deben eliminar del agua.

El intercambio iónico se basa en que los iones se ligan a un intercambiador iónico con tanta mayor fuerza cuanta más alta es su valencia (carga).

Según esto, los iones divalentes pueden intercambiarse con contraiones monovalentes. Los intercambiadores iónicos solo pueden intercambiar una cantidad determinada de iones. Una vez agotada su capacidad de intercambio, se procede a su generación. Para esto se aprovecha el hecho del que el intercambio iónico no depende solo de la carga de los iones implicados, sino también de su concentración. Esto permite que un gran número de iones de descarga más alta. Mediante la regeneración los contraiones originales se retornan al intercambiador iónico agotado en concentración elevada. En el caso de

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intercambiadores catiónicos, esto se realiza con ácidos, y en los intercambiadores aniónicos con álcalis.

CAMPOS DE APLICACIÓN

Desalinización

Para la eliminación de sal común (cloruro sódico ; NaCl) se intercambian iones Na+ por iones H+ en un intercambio catiónico. En un intercambiador anicónico se intercambian posteriormente los iones Cl- de la sal común por iones OH-. Los iones H+ y OH- liberados se unen formando agua (H2O).

Desendurecimiento

Si se calientan aguas duras se forman incrustaciones o sedimentaciones de cal. Esto puede causar daños en tuberías y máquinas (ej. Hervidores y en domicilios de agua). Mediante el proceso de ablandamiento se eliminan del agua iones de calcio (Ca2+) e iones de magnesio (Mg2+) mediante intercambiadores catiónicos.

Detoxificación

Las aguas residuales industriales pueden contener sustancias toxicas como metales pesados, cianuros y cromatos. Estas sustancias están presentes normalmente en forma de iones y pueden eliminarse del agua por intercambio iónico.

ASPECTOS IMPORTANTES EN EL INTERCAMBIO IÓNICO PARA EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES

Es una operación en la que se utiliza un material, habitualmente denominado resinas de intercambio iónico, que es capaz de retener selectivamente sobre su superficie los iones disueltos en el agua, los mantiene temporalmente unidos a la superficie, y los cede frente a una disolución con un fuerte re generante.

La aplicación habitual de estos sistemas, es por ejemplo, la eliminación de sales cuando se encuentran en bajas concentraciones, siendo típica la aplicación para la desmineralización y el ablandamiento de aguas, así como la retención de ciertos productos químicos y la desmineralización de jarabes de azúcar.

Las propiedades que rigen el proceso de intercambio iónico y que a la vez determinan sus características principales son las siguientes:

Las resinas actúan selectivamente, de forma que pueden preferir unión sobre otro con valores relativos de afinidad de 15 o más.

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La reacción de intercambio iónico es reversible, es decir, puede avanzar en los dos sentidos.

En la reacción se mantiene la electro neutralidad.

Hay sustancia naturales (zeolitas) que tienen capacidad de intercambio, pero en las industrias se utilizan resinas poliméricas de fabricación sintética con muy claras ventajas de uso. Entre las ventajas del proceso iónico en el tratamiento de aguas cabe destacar:

Son equipos muy versátiles siempre que se trabaje con relativas bajas concentraciones de sales.

Actualmente las resinas tienen altas capacidades de tratamiento, resultando compactas y económicas.

Las resinas son muy estables químicamente, de larga duración y fácil regeneración.

Existe cierta facilidad de automatización y adaptación a situaciones específicas.

Actualmente, la resinas de intercambio iónico más empleadas son las resinas orgánicas de síntesis, del tipo poliestireno y divinilbenceno sulfonado. Estas resinas, destinadas para el ablandamiento del agua son llamadas catiónicas fuertes, y se presentan en granos de pequeño diámetro y en el mercado existen diversas marcas y composición.

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PROCESO DE UNA PLANTA COMPACTA DE HIDROXIGENACIÓN IÓNICA PARA EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES

El ablandador típico es una aplicación mecánica, conectada en su sistema de abastecimiento de agua. Todos los ablandadores de agua usan el mismo principio operacional. Ellos sustituyen los minerales por otros, generalmente el sodio. El principio es llamado intercambio iónico.

El medio del ablandador de agua, es un depósito de minerales el cual está lleno, con granos de "polietileno", llamados también resina o zeolita. Los granos están cargados eléctricamente negativos

El calcio y el magnesio en agua ambos llevan cargas positivas. Esto significa que estos minerales se aferrarán en los granos cuando el agua dura pasa a través del depósito mineral. Los iones del sodio también tienen cargas positivas, no obstante tan fuertes como la carga en el calcio y el magnesio.

Cuando una salmuera concentrada pasa a través del depósito que contiene los granos plásticos saturados con calcio y magnesio, se mezcla con el volumen de iones de sodio, esta supuesto que esto arrastra los iones de calcio y de magnesio fuera de los granos de plástico. El ablandador de agua tiene un depósito de salmuera separado de los granos que usa una sal común para crear esta salmuera.

En la operación normal, el agua dura entra en el tanque mineral y los iones de calcio y de magnesio se mueven a los granos, substituyendo iones del sodio. Los iones del sodio entran el agua.

Cuando los granos se saturan con calcio y el magnesio, la unidad comienza un ciclo trifásico de la regeneración. Primero, la fase de retrolavado invierte el flujo del agua para quitar la suciedad del tanque. En la fase de la recarga, la solución de sal concentrada y sodio-rica fluye del depósito de la salmuera al depósito mineral. El sodio recoge en los granos, substituyendo el calcio y el magnesio, que van abajo del dren. Cuando esta fase se termina, se elimina el exceso de la salmuera del depósito mineral y se rellena el depósito de la salmuera.

FUNCIÓN

- La fase de retrolavado quita la suciedad del tanque.- Recargar el depósito mineral con sodio de la solución de la salmuera desplaza el

calcio y el magnesio, que entonces entra el dren.- La fase final enjuaga el depósito mineral con agua fresca y carga de salmuera el

depósito que está listo para el próximo ciclo.

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Las aguas duras se miden en gramos por galón (GPG), o miligramos por litro (mg/l, equivalente a partes por millón o ppm). El agua hasta 1 GPG (or 17.1 mg/L) es considerada suave y un agua de 60 a 120 GPG es considerada moderadamente dura. El eficacia del ablandador de agua depende de cuánto es la dureza del agua entrante. El agua sobre 100 GPG puede no ser completamente ablandada.

CONTROL DE REGENERACIÓN AUTOMÁTICA

La mayoría de los ablandadores de agua populares tienen un sistema automático de la regeneración. El tipo más básico tiene un cronómetro eléctrico que limpie y recargue el sistema en un horario regular. Durante recargar, el agua suave no está disponible. El segundo tipo de control usa un computador que controla la cantidad de agua usada. Cuando bastante agua ha pasado a través del depósito mineral para haber agotado los granos de sodio, la computadora acciona la regeneración. Estos ablandadores tienen frecuentemente una capacidad de reserva de resina, para que agua ablandada sea disponible durante la recarga.Un tercero tipo de control usa una escala de medida mecánica para medir la cantidad de agua usada y para poner en acción la recarga. La ventaja de este sistema es que no hay componentes eléctricos, y el depósito mineral sé recarga solo cuando es necesario. Cuando él está equipado con dos depósitos de minerales, el agua suave está siempre disponible, aun cuando la unidad está recargando.

Las distintas etapas del proceso de ablandamiento son:

1. Durante una primera fase, el agua atraviesa el lecho de resina, donde pierde sus iones de calcio y magnesio, sustituyéndolos por iones de sodio.

2. Cuando la resina está saturada, se favorece su desbloqueo por una corriente de agua a fin de facilitar la regeneración.

3. En esta tercera etapa, se hace pasar lentamente la salmuera a través del lecho de resinas, se obtiene una solución salina de sales de calcio y magnesio, y la resina se encuentra nuevamente cargada de sodio.

4. En una cuarta etapa, un lavado permite eliminar la salmuera remanente en el lecho y deja el aparato preparado para un nuevo ciclo.

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Los Ablandadores de Agua Automáticos se presentan de simple columna o tipo twin (doble columnas de resina). En este segundo caso, mientras una columna brinda agua ablandada, la otra se regenera de esta manera se asegura una prestación continua las 24 horas de agua ablandada sin interrupción.

EQUIPOS A UTILIZAR EN UNA PLANTA COMPACTA

TURVIDEX Filtros de Sedimentos 4 p.3

Los Filtros Arena-Antracita conocidos también como Filtros Multilecho o sedimento, remueven sólidos en suspensión presentes en el agua hasta 5 micras, tales como: barro, arena, arcilla, partículas de óxido, etc.

Características Generales:

- Tanques de Fibra de vidrio reforzado.

- Marca Structural o Clack Corp.

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- Medio filtrante: arena sílice, grava y antracita.

- Capacidades: 1.300, 2.100, 5.000, 7.000, 11.000 y 15.000 litros por hora.

- Equipos de mayor capacidad disponibles.

Filtros de CARBÓN ACTIVO 4 p.3

Los Filtros de carbón activado, están hechos especialmente para resolver un gran número de problemas de la calidad del agua, removiendo cloro, sabores, olores y sedimentos.

Ventajas

Elimina del agua:

- Malos sabores.

- Olores desagradables.

- Cloro Residual.

- Pesticidas, herbicidas, etc.

- Turbidez parcial.

- Poco mantenimiento debido a la operación manual.

OZONO

El ozono es uno de los desinfectantes más poderosos que existen y es muy eficaz para la eliminación de microorganismos en cualquier medio sólido, gaseoso o líquido. La gran ventaja del ozono, a diferencia del cloro, es que no deja residuos en la sustancia a desinfectar, ya que al ser muy inestable, rápidamente se descompone formando oxígeno. Esta última cualidad es la que lo hace muy atractivo para la desinfección de agua y hacerla potable.

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HIDROXIGENACION IONICA.

CARACTERISTICAS:

Produce oxigeno de aire comprimido.

Controlado por microprocesador.

Funcionamiento de bajo costo.

Fácil de instalar y mantener.

APLICACIONES TIPICAS:

Ozono (generador) alimentación gas.

Tratamiento de aguas residuales.

Oxidación química térmica.

Corte / soldadura.

Trabajo en vidrio, fabricación y soplado.

Sistemas de hospitales.

COSTO DE UNA PLANTA COMPACTA

PRODUCTO CANTIDAD SUBTOTAL IVA TOTAL

PLANTA POTABILIZADORA DE

AGUA DE 39 mts.301 21.339,29 2.560,71 23.900,00

TOTAL $ 23.900,00Fuente: Manapure

BIBLIOGRAFÍA

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Muestes, C. Asesor comercial Manapuere. E-mail a autores. 2014http://www.gunt.de/download/ion%20exchange_precipitation-flocculation_spanish.pdfhttp://www.madrimasd.org/informacionidi/biblioteca/publicacion/doc/vt/vt2_tratamientos_avanzados_de_aguas_residuales_industriales.pdfhttp://www.quiminet.com/articulos/descontamine-el-aire-que-respira-con-un-ozonificador-60684.htm

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