reporte coagulacion completo

5/10/2018 reporte coagulacion completo - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO.

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

CAMPO 1

QUIMICA.

LABORATORIO DE TRATAMIENTO DE AGUAS

Practica 7: COAGULACIÓN

Profesora:

QFB Claudia Pérez Garrido

Numero de equipo:

Integrantes:

Chino Anguiano Gerardo Gabriel

Fragoso Canales Erick

Méndez Vargas Elia



Objetivos:

Aplicar un proceso de coagulación para remover contaminantes y partículas

suspendidas en aguas residuales

Estudiar diferentes coagulantes, mediante prueba de Jarras, para elegir un coagulante

eficaz, en función del pH y la concentración.

Introducción:

La turbidez del agua depende de diversos factores, podemos clasificarlos en tres tipos:

Materia insoluble

Materia en suspensión

Dispersión coloidal

La materia insoluble que produce esta turbidez es aportada principalmente por arrastre de

materiales y por vertidos urbanos e industriales.

La materia en suspensión coloidal establece un sistema estable termodinámicamente que, no

puede ser removida por procesos de filtrado, ya que las partículas son muy pequeñas, ni por

procesos de sedimentación, ya que estos tomarían mucho tiempo.

La coagulación es un proceso químico que desestabiliza a las partículas coloidales que se

produce al neutralizar las fuerzas que mantiene a dichas partículas separadas, esto se logra al

adicionar agentes coagulantes químicos y aplicando además energía para el homogeneizadodel sistema. La coagulación es el tratamiento más eficaz para eliminar a las partículas dispersas

pero de no ser aplicado adecuadamente implica un gasto muy elevado. En igualmente un

método universal que elimina una gran cantidad de sustancias de diversas naturalezas que

produce una eliminación por peso que representa un proceso de eliminación de menor costo

comparado con otros métodos. Si no realiza bien puede conducir a una degradación muy

rápida de la calidad del agua y representar de esta forma gastos de operación no justificados.

Por estas razones se considera que la dosis del coagulante condiciona el funcionamiento de las

unidades de decantación, haciendo imposible una acción de clarificación si es que se aplico de

forma errónea la cantidad de coagulante por un mal ajuste.

La coagulación permite eliminar impurezas contenidas en el agua a través de un simple

proceso de purificación previa. La coagulación transforma las sustancias emulsionadas en

sustancias flotantes relativamente gruesas.



Mecanismos de coagulación:

La desestabilización de los sistemas coloidales se puede alcanzar por los mecanismos

fisicoquímicos siguientes:

Compresión de la doble capa eléctrica Adsorción y neutralización de las cargas eléctricas

Inmersión de un precipitado

Formación de un puente coloidal polímero-coloide

Estos mecanismos se explican brevemente a continuación:

Compresión de la doble capa eléctrica: Cuando se aproximan dos partículas

semejantes, la capa difusa correspondiente a cada partícula comienza a interaccionar

con la otra, generando fuerzas de repulsión cuyo potencial es una función de la

distancia que las separa, este cae rápidamente con el incremento de iones de carga

opuesta al de las partículas, esto se consigue solo con los iones del coagulante.

Adsorción y neutralización de la carga eléctrica: Las partículas coloidales poseen

cargas negativas en sus superficies, estas cargas llamadas cargas primarias, atraen a los

iones positivos que se encuentran en solución dentro del agua forman la primera capa

adherida al coloide (esfera de solvatación primaria)

Inmersión en un precipitado: Las partículas coloidales desestabilizadas se pueden

atrapar dentro de un floculo, cuando se adiciona una cantidad suficiente tratando de

sobrepasar el coeficiente de solubilidad, para que se forme el Al(OH)3 ó Fe(OH)3;

habitualmente sales trivalentes de metales como lo son el Al2(SO4)3 ó FeCl3. El floculo

está formado por los hidróxidos metálicos correspondientes, la presencia de ciertos

iones y de las partículas coloidales, aceleran el proceso de formación de precipitados.

Las partículas juegan un rol de anillo durante la formación del floculo, este fenómeno

puede tener una relación inversa entre la turbiedad y la cantidad de coagulante

requerida.

Puente coloidal: el puente polímero-coloide que consiste en agregar un polímero a la

solución para que se formen los puentes entre el polímero y el coloide

Coagulantes utilizados:

Las coagulantes son productos químicos que al adicionarse a aguas son capaces de producir

una reacción química con los componentes químicos de la misma, especialmente con la

alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso, muy absorbentes y que

generalmente están constituidos por hidróxidos metálicos del coagulante.



Floculación:

La floculación es el proceso que sigue a la coagulación, y consiste en la agitación de la masa

coagulada que permite el crecimiento y aglomeración de las floculos recién formados con la

finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con facilidad.

La floculación esta favorecida por el mezclado lento que permite juntar poco apoco los

floculos, una mezclado demasiado intenso los rompe y raramente se vuelve a formar en su

tamaño y fuerza óptimos.

Material y equipo:

Material: Equipos: Reactivos:

5 varillas de vidrio

5 vasos pp 500 mL 3 pipetas graduadas

10 mL

1 pipeta 1 mL

1 Perilla

Crisol Gooch 25-40

mL con adaptador

Filtros

2 vasos pp 250 mL

Bomba d vacio

Potenciómetro Turbidímetro

Estufa

Balanza analítica

Desecador

Agua residual

Agua destilada Al2(SO4)3 10%

Cal química 10%

FeCl3 10%

NaOH 1 M

H2SO4 1M

Procedimiento experimental:

Determinación del pH optimo:

1. Caracterización de la muestra de agua residual: SST, Turbidez, pH

2. Colocar en un vaso pp 300 mL de la muestra de agua residual y adicionar la solución

del coagulante al 10% de 1-1 mL hasta observar una buena formación de floculos,

mantenga una agitación constante. Tomar la concentración del coagulante.

3. En un vaso pp de 500 mL adicionar 300 mL de agua residual, adicionar H 2SO4 1M ó

NaOH 1 M para ajustar el pH de la muestra en un intervalo de 5 a 9, es decir ajustar elpH de las muestras en los valores 4, 6, 8, 10, 12.

4. Adicionar el coagulante a las muestras para alcanzar la concentración que se obtuvo

en el punto 1 (concentración constante).

5. Mezclar rápido durante 1 min a rpm máxima, después durante 5 minutos, mezclar

lento de 10.20 rpm. Tomar el tiempo que tarda en formarse los floculos.

6. Dejar reposar por 20 minutos para observar una buena sedimentación, después

determine en el sobrenadante el pH, sólidos suspendido y turbidez a cada muestra.

7. Construir una grafica de cada parámetro en función del pH



Determinación de la dosis de coagulante:

1. Prepare 5 muestras de 300 ml de agua residual y ajuste al pH optimo determinado en

las pruebas anteriores.

2. Use para esta prueba concentraciones del coagulante de entre en 25% al 200% al pH

optimo de trabajo, probar 5 dosis diferentes.

3. Mezclar rápido durante 1 minuto y después durante 5 min de forma lenta, tomar el

tiempo en el que se forman los floculos.

4. Dejar sedimentar por 20 min y determine en el sobrenadante los sólidos suspendidos y

turbidez.

5. Elabore una grafica de sólidos y turbidez en función de la dosis de coagulante.

Resultados:

Condiciones iniciales de la muestra de agua residual (primera muestra):

pH inicial: 6.76

SST inicial: 2565 ppm ó mg/L

Turbidez Inicial: 12.43

Determinación de sólidos totales inicial:

Gooch inicial: 23.5572 g

Gooch final: 24.3267 g

Sólidos totales: 2565 ppm o mg/L

Para esta práctica se utilizo Al2(SO4)3 como coagulante, las concentraciones de trabajo

elegidas fueron 25, 50, 100, 150 y 200%

Determinación del pH optimo:

Grafico 1 pH vs Turbidez

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10 12 14

T u r b i d e z

pH



Datos de la graficas 1:

Por cuestión del tiempo solo de determino sólidos totales a la muestra más clarificada:


Gooch final:

Sólidos totales:

Turbidez final: 3.66

Determinación de la concentración optima:

Condiciones de la muestra de agua residual iniciales (Segunda muestra):

pH inicial: 7.25

SST inicial: ppm ó mg/L

Turbidez Inicial: 7.1

Determinación de sólidos totales inicial:



Sólidos totales: 482 ppm o mg/L

pH Turbidez (/20)

3.4 5.99

5.0 5.84

8.2 5.0110 6.22

12 6.30



Grafico 2 Concentración % vs turbidez

Tabla de datos del grafico 2:

Concentración del coagulante [%] Turbidez (/20)

25 4.29

50 11.20

100 22.50

150 15.28

200 14.20

Por cuestión del tiempo solo de determino sólidos totales a la muestra más clarificada:



Sólidos totales: 322 ppm ó mg/L

Turbidez final: 4.29

Conclusiones:

*Nota: es importante mencionar que por falta de tiempo, y dado el reacomodo de las prácticas así como la falta de

material de laboratorio, no se determino DOQ, mientras que solido totales solo se determino para las muestras más

clarificadas.

Es también importante mencionar que la muestra utilizada para cada parte de la practica tenía una semana de

diferencia entre cada muestra, en la primera parte de la practica se trabajo con una muestra que contenía una gran

cantidad de organismos, que, dificultaron la práctica y tuvieron una gran impacto en la obtención de resultados, la

segunda parte de la practica requirió de una muestra fresca de agua, y esta última no estaba tan contaminada por

organismos como la primera, esto explica el por qué de algunas incongruencias en los resultados finales.

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250

T u r b i d e z / 2 0

Concentracion %



¿Cuál es el pH y la dosis óptimos para el coagulante probado?

pH optimo: 8.2

Concentración óptima: 25%

¿Qué importancia tiene el pH y la alcalinidad del agua para el tratamiento de coagulación?

La reacción que se presenta entre el agua y el coagulante es la siguiente:

Al2(SO4)3 +6H2O⇒ 2Al(OH)3 + 6H+

+ 3SO4-2

Como puede notarse en una reacción química que libera iones hidronio al medio como

consecuencia de la formación de las hidróxidos del metal correspondiente, como es de

esperare se esto trae consigo una incremento en la acides del sistema, por lo cual si se desea

optimizar la formación del los floculos es necesario neutralizar el medio acido para desplazar el

equilibrio químico a la formación de los hidróxidos y por lo tanto hacia la formación de floculosy de esta forma comenzar con la precipitación de la materia suspendida.

¿Qué finalidad tiene el mezclado rápido y lento?

Para la coagulación existen dos modelos. El primero es llamado ortocinético, el cual es

promovido por agitación externa principalmente. Influye en partículas de tamaño superior al

micrón y tiene relación con los gradientes de velocidad del líquido.

El segundo modelo se llama pericinético y se diferencia del primero en que su fuente de

agitación es interna. Principalmente importarán el movimiento browniano y la sedimentación.

Su efecto es principalmente sobre partículas de tamaño inferior a 1 micrón.

De esta forma siguiendo al primer modelos la agitación rápida permite tanto la

homogeneización del sistema, así como la floculación de la partículas de tamaño superior a un

micrón, mientras que el agitado lento permite la floculación de las partículas de menor tamaño

a un micrón, logrado una floculación integra que arrastra al fondo la mayor cantidad de

partículas posibles

Discusión de los resultados:

Se determino experimentalmente que el pH ideal de trabajo para el agua residual del lago de

Guadalupe se encuentra aproximadamente en pH = 8.0, ya que en este pH no solo se logro

clarificar de forma adecuada al agua, sino que también se formo un floculo compacto y que

precipito rápidamente (menos de 10 min), aun cuando a otros pH se logro aclarar mas el agua,

estos sistemas no presentaron floculos adecuados, y en otros casos no era evidente la

presencia de dicho floculo.

También fue posible determinar que la concentración adecuada de la dosis del coagulante es

del 25%, por razones semejantes a las del pH ideal de trabajo, se formo un floculo compacto

de forma rápida y se aclara notablemente la muestra de agua.



Un factor importante que afecto las mediciones de la turbidez fue la presencia de los

organismo presentes en el agua, que dado el pH de trabajo y la concentración del coagulante

no murieron, y al tomar las muestras para determinar dicha condición, estos seguían presentes

en la muestras, caso contrario la segunda muestra contenía una cantidad de organismos

incomparablemente menor, aun así estos también causaron problemas en la determinación de

la turbidez y sólidos totales.

Bibliográfica:

APHA, AWWA, WPFC, Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y

residuales, (119885), 16ª edición. Díaz de Santos, S.A.

Nordell Eskell. “Tratamiento de aguas para la industria y otros usos” , (1961) Compañía

Editorial Alfaomega. México.

Romeo Rojas, J. “Calidad del agua” , (1999),2ª Edición. Alfaomega, México Romeo Rojas, J. “Tratamiento de aguas residuales por lagunas de estabilización” , 3ª

Edición. Editorial Alfaomega

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