TRATAMIENTO TERCIARIO DE RILES

Tratamiento de Desechos Industriales Ing. Miguel Alcal

Adsorcin con carbn activo

La adsorcin es un proceso donde un slido se utiliza para eliminar una sustancia soluble del agua. En

este proceso el carbn activo es el slido. El carbn activo se compone en un 75-80% de carbono y un

5-10% de cenizas.

El carbn activo se produce especficamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre

500 - 1500 m 2 /g). Esta superficie interna grande hace que el carbn tenga una adsorcin ideal. El

carbn activo viene en dos variaciones: Carbn activado en polvo (PAC) y carbn activado granular

(GAC). La versin de GAC se utiliza sobre todo en el tratamiento de aguas, puede fijar las siguientes

sustancias solubles por adsorcin:

Adsorcin de sustancias no polares como: o Aceite mineral o BTEX o Poli-hidrocarburos aromticos

(PACs)

o (Cloruro) Fenol

Adsorcin de sustancias halogenadas: I, Br, Cl, H y F

Olor

Sabor

Levaduras

Varios productos de fermentacin

Sustancias no polares (no solubles en agua)

El carbn activo se usa por ejemplo en los siguientes procesos:

Depuracin de agua subterrnea

Decloracin del agua

Depuracin de aguas para piscinas

Refinamiento de las aguas residuales tratadas

Por qu usar el tratamiento con carbn activado?

El tratamiento con carbn activado puede proporcionar buenos resultados con una amplia gama de

qumicos como pueden ser combustibles, bifenilos policlorados, dioxinas y desechos radioactivos.

Asimismo, puede eliminar ciertos tipos de metales, siempre que los mismos estn presentes en pequeas

cantidades. El tratamiento con carbn activado puede resultar ms econmico que otros mtodos de

limpieza. Sin embargo, el carbn activado no destruye los contaminantes. Eventualmente, los

contaminantes y el carbn gastado pueden ser desechados en un vertedero controlado o destruidos

mediante el uso de otros mtodos.

El uso del carbn activado en la metalurgia extractiva se ha intensificado en las ltimas dos dcadas,

emplendose en los procesos de flotacin de minerales, tratamiento de aguas industriales, purificacin de

electrlitos, recuperacin de metales disueltos en soluciones acuosas, como modificador del potencial

REDOX, como catalizador, etc.[1]. El carbn activado se emplea adems para recuperar el oro contenido

en soluciones originadas en diversos procesos de cianuracin, entre los que figuran actualmente el de

lixiviacin en pilas, carbn en pulpa (CIP) y carbn en lixiviacin (CIL).

Por lo sealado anteriormente la tendencia actual es adoptar la tecnologa del carbn activado para la

recuperacin de oro desde soluciones alcalinas diluidas que contengan cantidades muy pequeas de oro en

solucin, es decir, su aplicacin ha permitido explotar yacimientos de baja ley, con el concurso de

mtodos de bajo costo de lixiviacin, como es la lixiviacin en pilas o para tratar pulpas provenientes de

agitacin sin utilizar lavado en contracorriente, como en el proceso de Carbn en Pulpa, rebajando los

costos de capital para la planta.

La superficie del carbn es no polar por lo cual este resulta afn a los adsorbatos no polares como son las

materias orgnicas. La adsorcin es un fenmeno superficial en el cual el adsorbato es retenido sobre la

superficie del carbn debido a las fuerzas de Van der Waals. La saturacin est representada como su punto de equilibrio. Estas fuerzas son fsicas, lo cual significa que el proceso es reversible (a partir del uso

de calor, presin, etc.). El carbn tambin es capaz de absorcin. En estos casos ocurre una reaccin

qumica en la superficie del carbn que cambia el estado del adsorbato. Esta es una reaccin irreversible y

est ejemplificada en el proceso de declorinacin el cual se produce por una reduccin cataltica.

Descripcin del proceso:

El agua es bombeada dentro de una columna que contiene el carbn activo, el agua deja la columna a

travs de un sistema de drenaje. La actividad del carbn activo de la columna depende de la temperatura y

de la naturaleza de las sustancias. El agua pasa a travs de la columna constantemente, con lo que produce

una acumulacin de sustancias en el filtro. Por esa razn el filtro necesita ser sustitudo peridicamente.

Un filtro usado se puede regenerar de diversas maneras, el carbn granular puede ser regenerado

fcilmente oxidando la materia orgnica. La eficacia del carbn activo disminuye en un 5-10% tras cada

regeneracin (1). Una parte pequea del carbn activo se destruye durante el proceso de la regeneracin y

debe ser sustituda. Si usted trabaja con diversas columnas en serie, puede estar seguro de que no tendr

un agotamiento total de su sistema de purificacin.

El sistema ms simple, pero no completamente eficaz, de limpieza del lecho filtrante es el contralavado

con agua, mediante el cual se produce un arrastre de partculas y una expansin del lecho de

aproximadamente un 20%. Adems, segn la cantidad y tipo de sustancias retenidas, ser preciso, cada

cierto tiempo, regenerar el carbn mediante la oxidacin de la materia orgnica, etc. En estos procesos se

destruye una parte pequea del carbn activo que deber ser sustituida.

Descripcin de la adsorcin:

Las molculas en fase de gas o de lquido sern unidas fsicamente a una superficie, en este caso la

superficie es de carbn activo. El proceso de la adsorcin ocurre en tres pasos:

Macro transporte: Movimiento del material orgnico a travs del sistema de macro-poros del carbn activo (macro-poros > 50nm)

Micro transporte: Movimiento del material orgnico a travs del sistema de micro-poros del carbn activo (microporo < 2nm; meso-poro 2-50nm)

Absorcin: Adhesin fsica del material orgnico a la superficie del carbn activo en los meso-poros y micro-poros del carbn activo

El nivel de actividad de la adsorcin depende de la concentracin de la sustancia en el agua, la

temperatura y la polaridad de la sustancia. Una sustancia polar (= soluble en agua) no puede ser eliminada

o es malamente eliminada por el carbn activo, una sustancia no polar puede ser totalmente eliminada por

el carbn activo. Cada clase de carbn tiene su propia isoterma de adsorcin (vase la figura 1) y en el

campo del tratamiento de aguas esta isoterma viene definida por la funcin de Freundlich.

Funcin de Freundlich:

x/m = sustancia adsorbida por gramo de carbn activo

Ce = diferencia de concentracin (entre antes y despus)

Kf, n = constantes especficas

La segunda curva del carbn activo (figura 2) muestra el agotamiento del filtro. Normalmente nosotros

colocamos las unidades depuradoras-UV despus de la columna de carbn activo.

Cul es la diferencia entre adsorcin y absorcin?

Cuando una sustancia se adhiere a una superficie se habla de adsorcin, es este caso, la sustancia se

adhiere a la superficie interna del carbn activo. Cuando la sustancia es absorvida en un medio diferente

esto es llamado absorcin. Cuando un gas es atrado dentro de una solucin se habla de absorcin.

Figura 1 :se ve la adsorcin isotrmica especfica para el carbn activo. En el eje horizontal

se encuentra la concentracin, y en el eje vertical la cantidad necesaria de carbn. Usted

puede utilizar este tipo de grficos para optimizar su columna.

Fuente figura 1: http://www.aapspharmscitech.org/scientificjournals/

pharmscitech/volume2issue1/056/manuscript.htm

Figura 2: nos muestra el agotamiento durante el uso de su columna. En el punto C3 la

columna empieza a romper en el punto mas bajo y cerca del punto C4 su columna ya no

purifica. Entre el punto C3 y C4 usted necesita regenerar la columna.

Fuente figura 2: http://www.activated-carbon.com

Factores que influyen en la adsorcin de compuestos presentes en el agua:

El tipo de compuesto que desee ser eliminado. Los compuestos con elevado peso molecular y baja solubilidad se absorben ms fcilmente.

La concentracin del compuesto que desea ser eliminado. Cuanto ms alta sea la

concentracin, ms carbn se necesitar.

Presencia de otros compuestos orgnicos que competirn con otros compuestos por los lugares de adsorcin disponibles.

El pH del agua. Por ejemplo, los compuestos cidos se eliminan ms fcilmente a pHs bajos.

Segn esto podemos clasificar algunos compuestos segn su probabilidad de ser eficazmente

adsorbidos por el carbn activo en el agua:

1.- Compuestos con muy alta probabilidad de ser eliminados por el carbn activo:

2,4-D Deisopropiltatracina Linuron

Alacloro Desetilatracina Malation

Aldrin Demeton-O MCPA

Antraceno Di-n-butilftalato Mecoprop

Atracina 1,2-Diclorobenceno Metazaclor

Azinfos-etil 1,3-Diclorobenceno 2-Metil bencenamina

Bentazona 1,4-Diclorobenceno Metil naftaleno

Bifenil 2,4-Diclorocresol 2-Metilbutano

2,2-Bipiridina 2,5-Diclorofenol Monuron

Bis(2-Etilhexil) Ftalato 3,6-Diclorofenol Naftaleno

Bromacil 2,4-Diclorofenoxi Nitrobenceno

Bromodiclorometano Dieldrin m-Nitrofenol

p-Bromofenol Dietilftalato o-Nitrofenol

Butilbenceno 2,4-Dinitrocresol p-Nitrofenol

Hipoclorito de calcio 2,4-Dinitrotolueno Ozono

Carbofurano 2,6-Dinitrotolueno Paration

Cloro Diuron Pentaclorofenol

Dixido de cloro Endosulfan Propacina

Clorobenceno Endrin Simacina

4-Cloro-2-nitrotolueno Etilbenceno Terbutrin

2-Clorofenol Hezaclorobenceno Tetracloroetileno

Clorotolueno Hezaclorobutadieno Triclopir

Criseno Hexano 1,3,5-Trimetilbenceno

m-Cresol Isodrin m-Xileno

Cinacina Isooctano o-Xileno

Ciclohexano Isoproturon p-Xileno

DDT Lindano 2,4-Xilenol

2.- Compuestos con alta probabilidad de ser eliminados por el carbn activo:

Anilina Dibromo-3-cloropropano 1-Pentanol

Benceno Dibromoclorometano Fenol

Alcohol benclico 1,1-Dicloroetileno Fenilalanina

cido benzoico cis-1,2- Dicloroetileno cido o-ftlico

Bis(2-cloroetil) ter trans-1,2- Dicloroetileno Estireno

Bromodiclorometano 1,2-Dicloropropano 1,1,2,2-Tetracloroetano

Bromoformo Etileno Tolueno

Tetracloruro de carbono Hidroquinona 1,1,1-Tricloroetano

1-Cloropropano Metil Isobutil Ketona Tricloroetileno

Clorotoluron 4-Metilbencenamina Acetato de vinilo

3.- Compuestos con probabilidad moderada de ser eliminados por el carbn activo*:

cido actico Dimetoato Metionina

Acrilamida Etil acetato Metil-tert-butil ter

Cloroetano Etil ter Meti etil ketona

Cloroformo Fren 11 Piridina

1,1-Dicloroetano Fren 113 1,1,2-Tricloroetano

1,2-Dicloroetano Fren 12 Cloruro de vinilo

1,3-Dicloropropeno Glifosato

Dikegulac Imazipur

*(Para estos compuestos el carbn activo es una tecnologa efectiva solo en ciertos casos).

4.- Compuestos para cuya eliminacin no es probable que el carbn activo sea efectivo. Sin

embargo s lo es en ciertos casos en los que el flujo o la concentracin del compuesto son muy

bajos:

Acetona Cloruro de metileno

Acetonitrilo 1-Propanol

Acrilonitrilo Propionitrilo

Dimetilformaldehido Propileno

1,4-Dioxano Tetrahidrofurano

Isopropil alcohol Urea

Cloruro de metilo

Factores que influyen en la adsorcin de compuestos presentes en el aire:

El tipo de compuesto que desea ser eliminado: En general los compuestos de alto peso molecular, baja presin de vapor/alto punto de ebullicin y alto ndice de refraccin

son mejor adsorbidos.

La concentracin: Cuanto mayor sea la concentracin, mayor ser el consumo de carbn.

La temperatura: Cuanto ms baja sea la temperatura, mejor ser la capacidad de adsorcin.

Presin: Cuanto mayor sea la presin, mayor ser la capacidad de adsorcin.

Humedad: Cuanto ms baja sea la humedad, mayor ser la capacidad de adsorcin.

TIPOS DE CARBN

Propiedad Coco Carbn Mineral Lignito Madera

Microporo Alto Alto Mediano Bajo

Macroporo Bajo Mediano Alto Alto

Dureza Alta Alta Baja Mediana

Cenizas 5% 10% 20% 5%

Cenizas Solubles en Agua Alta Baja Alta Mediana

Polvo Bajo Mediano Alto Mediano

Regeneracin Buena Buena Pobre Regular

Densidad Aparente 0,42 g/cc 0,48 g/cc 0,3 g/cc 0,35 g/cc

Indice de Yodo 1100 1000 600 100

INTERCAMBIO INICO

Principios de operacin

El intercambio inico se basa en la adsorcin, el cual es un proceso de separacin en la que ciertos

componentes de una fase fluida se transfieren hacia la superficie de un slido adsorbente. Generalmente

las pequeas partculas de adsorbente se mantienen en un lecho fijo mientras que el fluido pasa

continuamente a travs del lecho hasta que el slido est prcticamente saturado y no es posible alcanzar

ya la separacin deseada, con lo cual el lecho se ha de regenerar.

La mayor parte de los adsorbentes son resinas, compuestos orgnicos de gran peso molecular que tiene la

propiedad de disponer de un residuo catinico o aninico intercambiable, y gracias a su alta porosidad, la

adsorcin puede tener lugar fundamentalmente en el interior de las partculas, y aumentado as el rea de

contacto. La separacin se produce debido a la diferente afinidad de las resinas con los cationes y aniones

que se desean eliminar, y por tanto la buena eleccin del lecho favorecer la separacin de los iones y la

eficacia depender del equilibrio slido-lquido y de las velocidades de transferencia de materia.

Descripcin de la instalacin

Un aparato de adsorcin est constituido normalmente por un recipiente cilndrico, cerrado, que en su

interior contiene la resina. Debido a los dos tipos de resinas, catinicas y aninicas, se acostumbra a

colocar adyacentes dos columnas, cada una con un tipo de resina, para as eliminar primero los cationes y

con posterioridad los aniones. Las partculas de adsorbente se colocan en un lecho soportado sobre una

matriz o placa perforada.

La alimentacin circula a travs del lecho en sentido descendente, y cuando la concentracin de soluto en

el fluido de salida alcanza un cierto valor, o bien para un tiempo previamente establecido se ha de parar la

operacin y pasar a regenerar dicho lecho. Para evitar estos inconvenientes, en el trabajo continuo, se

colocan dos columnas, y as mientras una trabaja la otra efecta la operacin de regeneracin. La

regeneracin de una resina catinica se lleva a cabo aadiendo un cido fuerte, aportar H+, mientras la

aninica se regenera con bases, compuestos que aporten OH-

Ventajas y aplicaciones

Este es un proceso tpico para ablandar o desionizar el agua, aunque es recomendable aplicarse despus

de un tratamiento previo adaptado a cada calidad de agua bruta, y que consista, especialmente, en la

eliminacin de las materias en suspensin, materias orgnicas, cloro residual, cloraminas, etctera.

Diagrama de flujo. Esquema de un proceso de desionizacin de agua.

En intercambio inico, las cuentas polimricas de resina de intercambio inico estn estructuradas

qumicamente para dar grupos funcionales con cargas negativas o positivas que atraen y retienen ciertos

contaminantes del agua. La tecnologa de desmineralizacin convencional puede remover inorgnicos

disueltos, tales como, minerales y sales y algunos orgnicos disueltos. No remueven coloides, ni

partculas, ni bacterias ni pirgenos.

La resina catinica remueve iones de carga positiva como el calcio, el magnesio y el sodio, y los

reemplaza con hidrgenos. Las resinas., aninicas remueven iones de carga negativa como cloruros,

nitratos y slice y los reemplaza con hidrxidos. Los iones de hidrgeno e hidrxido se unen despus

formando molculas de agua.

En los equipos mixtos de intercambio inico, el agua pasa a travs del tanque conteniendo una mezcla de

resina catinica y aninica. Los sistemas, mixtos pueden producir muy alta calidad de agua con

resistividades de 18.2 megaohms por centmetro.

Por ejemplo, las membranas de acetato de celulosa, generalmente toleran el cloro mejor, pero tiene un

porcentaje de rechazo bajo. La membrana de poliamida de capa delgada tiene porcentajes de rechazo

mucho mas alto pero son ms sensibles a la degradacin qumica particularmente de los compuestos

qumicos que contienen cloro.

Los intercambiadores inicos forman un grupo de materiales muy heterogneo, cuya nica caracterstica

comn es que contienen una carga elctrica fija capaz de enlazar a iones de carga opuesta. Se clasifican

en dos grandes grupos: intercambiadores orgnicos e intercambiadores inorgnicos. Ambos grupos

incluyen materiales sintticos y naturales.

:: 3.1. Intercambiadores inicos inorgnicos

Naturales: Son aluminosilicatos como zeolitas, arcillas minerales y feldespatos.

Sintticos: Generalmente se pueden subdividir en las siguientes categoras:

- xidos metlicos hidratados, Ej. xido de titanio hidratado, cido poliantimnico

- Sales insolubles de metales polivalentes, Ej. fosfato de titanio

- Sales insolubles de heteropolicidos, ej. molibdofosfato amnico

- Sales complejas basadas en hexacianoferratos insolubles

- Zeolitas sintticas.

Las zeolitas y las arcillas son minerales de aluminosilicatos ampliamente distribuidos en la corteza

terrestre. Algunas proceden de la erosin de las rocas, otras aparecen como depositos sedimentarios y, por

ltimo, algunas tienen origen volcnico.

Las zeolitas son slidos microporosos con una estructura cristalina bien definida. La unidad constructora

bsica es el tetraedro TO4 (donde T=Si, Al, B, Ga, Ge, P...) cuya unin tridimensional a travs de los

tomos de oxgeno da lugar a la estructura polidrica tpica de las zeolitas. Esta estructura tridimensional

presenta pequeos poros y canales en los que se alojan los iones intercambiables y donde tiene lugar la

reaccin de intercambio inico.

Las unidades TO4 ms comunes son SiO4 -4 y AlO4-5. La formula general de las zeolitas se puede

escribir como:

Ma/n[(AlO2)a(SiO2)b]xH2O.

La capacidad de intercambio de cationes de las zeolitas proviene de la carga negativa que lleva asociada

la unidad AlO4. Cuando n Al3+ sustituyen a Si4+, es necesario un contracatin Mn+ para neutralizar la

carga negativa resultante. El contracatin M suele ser el ion Na+ o H+ (en cuyo caso la zeolita constituye

un cido slido) y tienen la particularidad de ser fcilmente reemplazables por otros cationes que puedan

difundir a travs de los canales de la zeolita.

Las arcillas minerales son aluminosilicatos estructurados en capas bidimensionales. Estn formadas por

una capa resultado de combinar tetraedros de SiO4 y otra capa resultado de combinar octaedros de Al

unido a seis oxgenos o a seis grupos OH. Ambas capas se unen entre s compartiendo oxgenos. La

capacidad de intercambiar cationes es resultado de la sustitucin del Si4+ por el Al3+ en la capa

tetradrica, lo cual supone un exceso de carga negativa que es contrarrestado por cationes susceptibles de

ser reemplazados.

Las zeolitas tienen una estructura de poro rgida, mientras que las estructuras en capa de las arcillas

minerales tienen cierta elasticidad dependiendo de en que forma inica se encuentre el mineral. En ambas,

zeolitas y arcillas, las propiedades de intercambio inico se basan principalmente en la densidad de carga

y en el tamao de poro.

Existen varios polmeros naturales que actan como intercambiadores inicos, como celulosa, cido

algnico, chitina, chitosan, dextrano y agarosa, y tambin derivados de stos.

Chitina y chitosan son dos polisacaridos naturales que han mostrado excelentes propiedades en la fijacin

de metales. La chitina es un polmero lineal de alto peso molecular de la N-acetil-D-glucosamina, que

abunda en las paredes celulares de algunos hongos y en el caparazn de crustaceos como cangrejos,

langostas y langostinos. El chitosan es un derivado de la chitina que se obtiene por hidrlisis de esta

ltima, y consiste en uniones de D-glucosamina. La presencia de nitrgeno en su estructura hace que sean

susceptibles de emplearse como polmeros quelatantes de metales.

Estructura del chitosan

El cido algnico es un polisacrico lineal formado por dos monmeros, el cido D-manurnico y el cido

L-gulurnico. Es un componente del esqueleto de las algas pardas, de donde se aisla. Debido a esta

funcion de soporte, el cido algnico destaca por ser un polmero fuerte y a la vez flexible, propiedad que

ha determinado sus aplicaciones industriales.

El cido algnico puede ser soluble o insoluble en agua dependiendo del cation al cual se asocie su sal.

Las sales sdicas, amnicas o de otros metales alcalinos son solubles, mientras que las sales de metales

polivalentes, como calcio, son insolubles, con la excepcin del magnesio. Los cationes polivalentes se

unen al polmero all donde encuentran dos residuos de cido gulurnico cercanos, por lo que se considera

que estos cationes son los responsables del entrecruzamiento de la cadena polimrica. Esta afinidad por

los cationes polivalentes unida a la insolubilidad del polmero resultante, indican su posible aplicabilidad

como extractante de metales.

Los polisacricos dextrano y celulosa son polmeros de D-glucosa, (1-6)-glucosa y b(1-4)-glucosa

respectivamente. La agarosa es un polisacrido preferentemente neutro y es el componente que determina

el poder gelificante del agar. Consiste en cadenas alternadas de D-galactosa-3,6-3,6-anhidro-L-galactosa.

La celulosa natural tiene propiedades intercambiadoras debido al pequeo nmero de grupos carboxilo

que contiene su estructura. Se emplea como estructura base para, mediante derivatizacin, dar lugar a

intercambiadores catinicos, como la carboximetilcelulosa, o aninicos, como la dietilaminoetil (DEAE)

celulosa.

El dextrano se hace reaccionar con epiclorhidrina que acta entrecruzando las cadenas para dar polmeros

de estructura tridimensional.

Los tres son matrices comunes empleadas en cromatografia de intercambio inico y en la separacin de

protenas ya que al tener poros de gran tamao permiten la separacin de biomolculas cargadas.

Estos intercambiadores se conocen tambin por sus nombres comerciales, Sephadex (dextrano),

Sepharose (agarosa) y Sephacel (celulosa).

3.2.2. Resinas orgnicas sintticas

Las resinas sintticas de intercambio inico consisten en una matriz polimrica reticulada por la accin de

un agente entrecruzante y derivatizada con grupos inorgnicos que actuan como grupos funcionales. Son

los materiales ms habituales en las aplicaciones de intercambio inico en la industria.

Como ya hemos mencionado, el desarrollo de las resinas sintticas comenz con la sntesis de las mismas

mediante polimerizacin por condensacin (fenol-formaldehido, epiclorhidrina-amina) y, posteriormente,

se sintetizaron mediante polimerizacin por adicin . La mayora de las resinas comerciales estn basadas

en la estructura estireno-divinilbenceno, debido a su buena resistencia qumica y fsica y a su estabilidad

en todo el rango de pH y a la temperatura. Tambin se emplean matrices polmericas basadas en el cido

acrlico o metacrlico.

Policondensacin entre fenol y formaldehido

Polimerizacin entre el divinilbenceno y el cido metacrlico

En el proceso de fabricacin de la matriz polimrica, estireno y divinilbenceno, que son insolubles en

agua, se mezclan mediante un agitador a una velocidad que rompe la mezcla en pequeas esferas. Estas

esferas a medida que transcurre la reaccin se endurecen formando perlas esfricas, que es la forma en la

que se suelen presentar estas resinas. En este punto, el copolmero no esta funcionalizado.

El entrecruzamiento confiere a la resina estabilidad y resistencia mecnica, as como insolubilidad. El

grado de entrecruzamiento es un factor importante de controlar ya que no slo determina las propiedades

mecnicas de la resina, sino tambin su capacidad de hincharse (swelling) y de absorber agua.

El hinchado del polmero se produce cuando el disolvente penetra en los poros de la estructura

polimrica, ensanchandolos y abriendo, por tanto, la estructura. A simple vista, se observa un aumento en

el volumen que ocupa la resina. El proceso de swelling favorece la permeabilidad de iones en la matriz de

la resina y mejora la accesibilidad a los grupos funcionales. Como inconveniente, el aumento de tamao

de la resina puede dar problemas de exceso de presin si la resina est empaquetada en una columna y

tambin, que la resina sufra procesos de hichado y desinchado puede, con el tiempo, afectar a la

estabilidad mecnica del polmero.

Hay dos formas de obtener una resina de intercambio inico funcionalizada:

1. Incorporar el grupo funcional durante la polimerizacin, por ejemplo empleando monmeros ya

funcionalizados.

2. Primero se lleva a cabo el proceso de polimerizacin y despues de introducen los grupos funcionales

sobre la matriz polimrica mediante las reacciones qumicas oportunas, como sulfonacin o cloracin-

aminacin.

A pesar de que con el primer proceso se obtiene resinas ms homogneas, las limitaciones que provoca el

entrecruzamiento hace que el proceso ms utilizado sea el segundo.

Sobre los polmeros ya funcionalizados pueden realizarse otras reacciones qumicas para llevar a cabo su

derivatizacin y obtener resinas con grupos funcionales ms especficos que permitan aplicaciones ms

concretas.

Las resinas pueden clasificarse en funcin de:

Estructura de la red polimrica

Tipo de grupo funcional

Tipos de resinas de intercambio inico segn su estructura de red

Tipo gel: Tambien conocidas como resinas microporosas ya que presentan tamaos de poro relativamente

pequeos. En estas resinas el fenmeno swelling es muy importante, ya que se hinchan en mayor o menor

medida en funcin del porcentaje de agente entrecruzante empleado durante la polimerizacin y del

disolvente en el que se encuentre la resina.

Por ejemplo, una resina con baja proporcin de divinilbenceno se hinchar mucho en disolucin acuosa,

abriendo ampliamente su estructura, lo cual permitira la difusin de iones de gran tamao.

Resinas macroporosas: Tambin llamadas macroreticulares. Durante la sntesis de estas resinas a partir de

sus monmeros, se utiliza un co-solvente que actua interponiendose entre las cadenas polimricas creando

grandes superficies internas. Este disolvente se elimina una vez formada la estructura rgida del polmero.

Las perlas tienen una relacin area/volumen mayor que las resinas tipo gel, y por tanto, mayor capacidad

de intercambio. La estructura macroreticular favorece la difusin de los iones, mejorando por tanto la

cinetica de intercambio.

Resinas isoporosas: Se caracterizan por tener un tamao de poro uniforme, con lo que aumenta la

permeabilidad de los iones en el interior de la red. Son resinas de alta capacidad, regeneracin eficiente y

de coste mas bajo que las resinas macroporosas.

Tipos de resinas de intercambio inico segn el grupo funcional

Resinas catinicas de cido fuerte : Se producen por sulfonacin del polmero con cido sulfrico . El

grupo funcional es el cido sulfnico, -SO3H

Resinas catinicas de cido debil: El grupo funcional es un cido carboxlico -COOH, presente en uno de

los componentes del copolmero, principalmente el cido acrlico o metacrlico.

Resinas aninicas de base fuerte: Se obtienen a partir de la reaccin de copolmeros de estireno-

divinilbenceno clorometilados con aminas terciarias. El grupo funcional es una sal de amonio cuaternario,

R4N+.

Resinas aninicas de base debil: Resinas funcionalizadas con grupos de amina primaria, -NH2,

secundaria, -NHR, y terciaria, -NR2. Suelen aplicarse a la adsorcin de cidos fuertes con buena

capacidad, pero su cintica es lenta.

Resinas quelatantes: En estas resinas el grupo funcional tiene las propiedades de un reactivo especfico,

ya que forman quelatos selectivamente con algunos iones metlicos. Los tomos ms frecuentes son

azufre, nitrgeno, oxgeno y fosforo, que forman enlaces de coordinacin con los metales. Sus ventajas

sobre las demas es la selectividad que muestran hacia metales de transicin y que el carcter de cido

debil del grupo funcional facilita la regeneracin de la resina con un cido mineral. No obstante son poco

utilizadas en la industria por ser ms caras que las anteriores y por tener una cintica de absorcin ms

lenta. La resina quelatante ms conocida tiene como grupo funcional el cido iminodiactico, cuya

frmula puede verse en la siguiente figura.

3.2.3. Resinas impregnadas

Constan de un soporte polimrico que se impregna con una disolucin orgnica que contiene a un

extractante selectivo a un metal en concreto. Estas resinas tienen un grave inconveniente que es la prdida

de disolvente durante su uso, lo cual reduce su aplicabilidad.

SMOSIS INVERSA

El proceso de la smosis inversa utiliza una membrana semipermeable para separar y para

quitar los slidos disueltos, los organicos, la materia coloidal submicro organismos, virus,

y bacterias del agua. Los contaminados eliminados son: plomo, sulfato, calcio, magnesio,

sodio, potasio, manganeso, aluminio, cloro, nitratos, flor, boro, compuestos orgnicos y

microorganismos. El proceso se llama smosis "inversa" puesto que requiere la presin

para forzar el agua pura a travs de una membrana, saliendo; las impurezas detrs. La

smosis inversa es capaz de quitar 95%-99% de los slidos disueltos totales (TDS) y el

99% de todas las bacterias, as proporcionando un agua segura, pura.

El ELEMENTO DE LA MEMBRANA DE OSMOSIS INVERSA

Mdulos de smosis Inversa

N de membranas 25

Distribucin: 2 etapas

15 membranas en 1 etapa

10 membranas en 2 etapa

Tipo de membranas

Poliamida aromtica

Tipo de arrollamiento

Espiral

Impacto de la desalacin sobre los ecosistemas.

La obtencin de agua desalada genera principalmente dos focos de contaminacin. La emisin de gases a

la atmsfera derivados de la produccin de la energa elctrica consumida por la planta y las aguas de

rechazo o salmueras producidas en el proceso de smosis inversa. En plantas de smosis inversa el

volumen residual es 2.5 a 3 veces el volumen depurado pero el vertido tiene un contenido en sales mucho

mayor.

Las aguas residuales o salmueras originadas en la desalinizacin tienen un alto contenido en sales y

contienen sustancias qumicas, cationes sodio, Na, calcio, Ca, cobre, Cu, hierro, Fe, niquel, Ni, cromo, Cr,

cinc, Zn, adems de aniones, fosfatos, cloro, sulfatos y otras especies qumicas minoritarias.

Los fosfatos originan el proceso de eutrofizacin o crecimiento excesivo de algas y plantas acuticas, que

cuando mueren, su materia orgnica consume gran cantidad de oxgeno disuelto en el agua en el proceso

de descomposicin, afectando a la flora y fauna acutica.

el cloro puede formar halometanos, con propiedades cancergenas y mutgenas.

Aunque si el vertido se realiza en el mar, las corrientes marinas diluyen rapidamente los residuos y su

impacto es despreciable.

Si la desaladora se abastece de energa elctrica generada a partir de la quema de combustibles fsiles,

carbn y petrleo en las centrales trmicas, se emitirn gases de efecto invernadero, como el dixido de

carbono,CO2, y otros gases como el dixido de azufre, SO2 y xidos de nitrgeno, NOx, responsables de

la lluvia cida. De ah la impostancia de construir desaladoras que consuman electricidad generada

mediante sistemas de energas renovables, como la energa solar, elica, mareomotriz, hidrulica,

geotrmica o biomasa.

Compuestos Origen/Funcin Impacto

Metales pesados: Cu, Fe, Ni,

Cr, Zn corrosin

acumulacin en el sistema, estrs a nivel

molecular y celular

Fosfatos anti-incrustantes macronutriente, eutrofizacin

BELGARD'2000 (Ac.

Mlico) anti-incrustantes desconocido

Cl- antifouling formacin compuestos halogenados,

carcingenos y mutgenos

cidos grasos tensoactivos membranas celulares

Sulfuro de sodio anticorrosivo, captura

O2 desconocido

cido sulfrico anti-incrustante en grandes cantidades baja significativamente el

pH del sistema

Residuos slidos limpieza de membranas turbidez

Salmuera concentrado de agua de

mar variable

Temperatura tratamiento variable

Electrodilisis:

Separacin inica a travs de una serie de membranas situadas sucesivamente y separadas entre s

milmetros. La aplicacin de campos elctricos genera la migracin de iones que pasan por estas

membranas que actan como tamices

ELECTRODIALISIS

Tecnologa de membrana que se utiliza en la recuperacin de materias primas. La electrodilisis es la

migracin de iones a travs de una membrana bajo el efecto de una corriente elctrica.

Las unidades de electrodilisis consisten en lotes de membranas alternas de intercambio de cationes e

intercambio de aniones, (frecuentemente dos membranas o ms), que son perrneables a los cationes y

aniones respectivamente.

Bajo los efectos de una corriente elctrica los aniones y caniones pasan por las membranas y forman una

solucin electroltica concentrada, lo que separa las impurezas del agua residual que est siendo tratada.

Dicha agua debe filtrarse antes de ser sometida a la electrodilisis para retirar la materia particulada que

pueda atascar los poros.

Tambin se recomienda el pretratamiento para separar substancias oxidantes como el hierro o el

manganeso. Si estas cantidades estn presentes en concentraciones de ms de 0.3 mg/l, para que no se

manchen tanto las membranas. Tambin debe realizarse la neutralizacin con cido y productos qumicos

para evitar la formacin de escamas, lo que mejora la eficacia y extiende la duracin de la unidad.

La electrodilisis funciona mejor en corrientes cidas con una especie inica. Si existen soluciones de

multiples metales (latn o bronce, por ejemplo), las diferencias en los ndices de movilidad y

concentraciones de equlibrio de los metales puede dificultar el reciclado del bao. Se han instalado

unidades de electrodilisis para tratar desechos de flor procedentes de fbricas de cristal y desechos de

cromo procedentes de la electroplasta con cromo, as como para desalinazar el agua de torres de

refrigeracin.

En la electrodilisis el agua no atraviesa ninguna membrana y son las sales disueltas las que son desviadas

por el campo elctrico creado y retenidas por membranas. La limpieza de estas membranas se realiza

invirtiendo la polaridad del campo. Aunque no es absolutamente necesario, si es conveniente adaptar un

pretratamiento que puede ser fsico-qumico o de microfiltracin.

La electrodilisis es un proceso electroqumico que permite desalinizar una corriente acuosa mediante el

uso de corriente elctrica. La aplicacin de una diferencia de potencial en un apilamiento de membranas

convenientemente elegidas (ver figura) permite eliminar la mayor parte de las sales contenidas en una

disolucin (disolucin a diluir) que pasan a otra (disolucin a concentrar).

En el campo de la desalacin para obtener agua es muy competitiva la electrodilisis cuando su contenido

salino es inferior a 5-6 g/l. Por otro lado la electrodilisis es el proceso ms potente y competitivo cuando

se trate de desalinizar una corriente acuosa que contiene un producto de alto valor aadido, que puede ser

no inico en ciertas condiciones de acidez.

Las aplicaciones bsicas de la electrodilisis convencional se pueden agrupar en tres categoras bsicas:

1. Reduccin de la concentracin de electrolito en una disolucin.

2. Aumento de la concentracin de electrolito en una disolucin.

3. Separacin de electrolito de no electrolito

CAPACIDADES

Reactor de electrodilisis, 4.4 m2 de rea activa, capaz de tratar lotes de hasta 600 litros. Sistema

automatizado

LNEAS

Desalinizacin de aguas salobres (

Desinfeccin

Ozonizacin

El ozono es el desinfectante ms potente que existe para fines prcticos en el tratamiento de agua. Mata

toda clase de microorganismos. Y tiene la enorme ventaja de revertir en oxgeno despus de hacer su

trabajo desinfectante, sin dejar residuos qumicos en el agua. Usualmente se aplica al agua como paso

final de tratamiento, el ozono residual desaparece en cuestin de una hora ms o menos.

Mata los microorganismos 30 a 3000 veces ms rpido que otros desinfectantes qumicos.

No deja residuos qumicos en el agua.

Es un producto natural (oxgeno activo)

Desinfeccin sin dejar sabor desagradable en el agua.

No existe riego de sobredosificacin

No requiere de manejos de productos qumicos.

Bajo costo de operacin

Es, en nuestros das, cada vez ms frecuente tanto desde las Administraciones Pblicas como desde las

propias industrias, el planteamiento que se realiza de reutilizar las aguas residuales para usos que, sin

requerir unas condiciones de potabilidad, son perfectamente aceptables para otros consumos como por

ejemplo y, entre otros, aguas de proceso, agua de riego, agua de calderas, agua de refrigeracin, agua de

limpieza e, incluso, agua destinada a la infiltracin de acuferos o a los ros de zonas protegidas por su

inters ecolgico.

Para tratar aguas residuales es necesario tratar con ozono a la mxima concentracin posible.

Las ventajas son:

Mejor coeficiente en transferencia cuanto ms concentrado sea el ozono

Mayor rapidez y viabilidad de las reacciones con las distintas sustancias del agua residual a mayor concentracin de ozono utilizado.

El tiempo de contacto, dependiendo de las caractersticas de las aguas a tratar, se cifra entre 10 y 60 minutos, en funcin de si la generacin es a travs de oxgeno o aire.

Es fundamental prever cmaras multicompartimentadas para tratar agua residual, debido a la normal

heterogeneidad del efluente. Los diferentes componentes tienen distinta constante cintica para su

reaccin con el ozono, y por tanto, es mejor tratarlos en etapas seriadas, con dosificaciones distintas, que

es en lo que se basa un contactor multicmara.

Las ventajas bsicas de un tratamiento por ozono en aguas residuales son:

Eliminacin de color y olores.

Eliminacin de materia orgnica.

Desinfeccin

Eliminacin de otros contaminantes.

ELIMINACIN DE COLOR

El ozono es capaz de eliminar color en la inmensa mayora de las aguas residuales industriales

ELIMINACIN DE MATERIA ORGNICA

Toda depuracin de un agua residual ya sea industrial o urbana, est encaminada, como aspecto ms

fundamental a reducir la materia orgnica que posee, en trminos de D.Q.O. (Demanda qumica de

oxgeno) y D.B.O. (Demanda bioqumica de oxgeno). Son mltiples y conocidos las distintas

operaciones unitarias que se disean para ello, destacando el tratamiento biolgico en todas sus variantes.

Sin embargo, muchas veces nos encontramos con el problema de haber logrado reducir en gran medida la

D.Q.O., pero no haber llegado al grado requerido, despus de haber sometido el agua a un tratamiento

biolgico. Otras muchas veces no es posible tratar mediante un biolgico debido a motivos econmicos o,

ms frecuentemente a la imposibilidad de mantener una poblacin microbiana estable, en las condiciones

de heterogeneidad y variabilidad de la misma en el efluente a tratar.

Aqu toma importancia el uso de ozono para eliminar materia orgnica, o bien despus de un tratamiento

biolgico, o, en otras ocasiones, en ausencia del mismo.

DESINFECCIN

Cuando se trata de reutilizar el agua residual despus de su tratamiento, el principal inconveniente que

nos encontraremos es la presencia de un gran nmero de microorganismos. Aqu va a cobrar el ozono una

ventaja decisiva con respecto a otros tratamientos, debido a su gran poder microbicida que, a fin de

cuentas reside en su gran potencial de oxidacin y en su capacidad de actuar catalticamente con el

oxgeno.

Es de sobra conocido el amplio espectro microbicida del ozono y, de hecho, se utiliza mucho con estos

fines en el tratamiento de agua potable. Su espectro pasa por bacterias, virus, esporas, algas, protozoos y

hasta algunos pequeos organismos pluricelulares.

Paralelamente a la desinfeccin se obtiene una mejora en la calidad del agua final debido a la mejora de

los siguientes parmetros:

Reduccin de color

Reduccin de turbidez

Reduccin de olor

Reduccin de SS

Reduccin de DQO

ELIMINACIN DE OTROS CONTAMINANTES

Existe una gran cantidad de microcontaminantes vulnerables a la accin del ozono, y que otros

tratamientos no pueden o no llegan a eliminar completamente. Entre ellos podemos destacar:

Fenoles.

Cianuros, ya sean libres o en complejos.

Detergentes.

Pesticidas.(En especial las triazinas y derivados)

Trihalometanos (T.H.M.)

Metales pesados (Fe, Mn, Cd, Ni, Co, Zn, Tl, etc.).

Cloracion

La cloracin de las aguas se considera como el mtodo ms efectivo y econmicamente factible para la

desinfeccin de las aguas residuales.

Esta prctica ya se ha llevado a cabo en otros pases con resultados positivos con relacin a la

desinfeccin 1/ . Es por esto, y debido al grave problema que sufren las playas de la costa de Lima, Per

por la contaminacin bacteriolgica y micolgica, que el organismo encargado por el saneamiento de

Lima ha decidido clorar las aguas del colector Surco.

Visto desde el aspecto bacteriolgico, este proceso parece ideal. Sin embargo, las investigaciones indican

que la cloracin de las aguas residuales, aunque reduce el nmero total de bacterias, aumenta la

proporcin de bacterias resistentes a antibiticos, las cuales son potencialmente patgenas 2/ .

El cloro, ms all de su actividad desinfectante, sufre un nmero de reacciones qumicas que deben ser

consideradas, ya que stas tienen entre sus productos compuestos organoclorados indeseables.

En la ciudad de Lima, se utiliza el cloro gas (CL2) durante el proceso de cloracin. Este cloro reacciona

con el agua, produciendo cido hipocloroso e in hipoclorito de la siguiente forma:

Cl2 + H20 = HOCl + H+ + Cl- pK = 3.4

HOCl = H+ + OCl- pK = 7.5

(Las cantidades relativas de las diferentes especies oxidadas del cloro son una funcin del pH y, a 25 C y

pH 7.5, las actividades del HOCI y del OCI - son iguales. Cabe anotar que debido a la deficiencia de

electrones del cloro en ambas formas (el cido hipocloroso o el in hipoclorito) los hace agentes muy

activos y por ldo tanto muy buenos oxidantes. Los protones producidos en esta reaccin so neutralizados

por el bicarbonato segn:

HCO3 - + H+ = H2C03

H2 CO3 = CO2 + H20

Para lograr la desinfeccin de las aguas se dosifica a niveles conocidos de cloro activo, en cualquiera de

sus diferentes formas, lo cual decrece luego de un perodo de contacto. Cabe anotarse que para producir el

efecto desinfectante, el cloro dosificado slo debe ser consumido parcialmente. Es decir, luego del

perodo de contacto debe mantenerse un nivel adecuado de cloro residual. A esta variavin, entre el nivel

de cloro terico alcanzado luego de la dosificacin y el nivel de cloro residual, se le denomina "demanda

de cloro", y se debe a la gran variedad de reacciones entre el cloro activo y los compuestos presentes en el

agua residual y tambin en algunas circunstancias a su propia descomposicin.

Podriamos agrupar estas reacciones del siguiente modo:

a) Las provocadas por la radiacin solar

b) las que se producen entre el cloro activo y los compuestos inorgncos

c) Las reacciones del cloro activo con el amoniaco y el nitrgeno orgnico, y,

d) Las producidas entre el cloro activo y los compuestos orgnicos.

a) Reacciones provocadas por la radiacin solar.

Se producen debido a la accin de la radiacin ultravoleta que provee de energa para que se produzca la

reaccin entre el cloro y el agua.

2HOC1 - 2H+ + 2Cl- + 02

b) Reacciones del cloro activo con compuestos norgncos.

Estas reacciones se producen con compuestos norgnicos reducidos, por ejemplo, Mn(II), Fe(II), NO2-,

S(-II). En general estas reaccones de redox son rpidas, como por ejemplo en el caso del Fe(II) :

HOC1 + H+ + 2Fe 2+ - 2Fe+3 + Cl- + H20

Las reacciones del cloro con el S(II), NO2siguen este mismo comportamiento, al igual que el Mn(II) slo

que en este ltimo ocurre solo a pH > 8.5. A pHs altos tambin se formarn polisulfitos a partir de los

sulfitos.

Si hay NO2- en el efluente el cloro activo lo oxidar a nitratos:

HOCI + NO2- = NO3- + Cl- + H+

c) Reacciones con el amonio y con el nitrgeno orgnico

Estas son diferentes a las que se producen con los compuestos inorgnicos y orgnicos. El cloro activo

cuando reacciona con el amonio genera los compuestos denominados cloraminas (Cuadro 1) y

eventualmente a una variedad de productos libres de cloro que contienen nitrgeno (Cuadro 2). Los

mecanismos de reaccin son complejos y los productos varan segn,las condiciones de pH,

concentracin del Cl 2, nivel de amonio y tiempo de contacto. Puede resumiese como un proceso por

pasos:

NH3(aq) + HOC1 - NH2Cl + H20

NH2Cl + HOC1 - NHCl2 + H2O

NHC12 + HOCI = NCl3 + H20

la formacin de los productos finales de oxidacin dados en el cuadro 2 dependen de la relacin cantidad

de cloro/cantidad de nitrgeno amoniacal presente.

Con compuestos de nitrgeno orgnico el cloro reacciona fcilmente dando productos tales como la

metilamna:

HOC1 + CH3NH2 - CH3NHC1 + H20

o de dcloro metilamna:

HOC1 + CH3NHC1 - CH3NHCl2 + H20

d) Reacciones producidas con compuestos orgncos.

Son las que consideramos de mayor inters en el proceso de desinfeccin de aguas residuales.

Las aguas residuales tienen un alto contenido de materia orgnica. Esta tiene una enorme variedad de

estructuras qumicas las cuales dependen del origen de la misma. An as, se espera la presencia de

ciertos tipos de materia orgnica. Por ejemplo, se espera encontrar carbohidratos, cidos grasos y

protenas, a diferentes niveles de biodegradaci6n y otras materias de origen vegetal y animal; aceites y

grasas, insecticidas, surfactantes y otros residuos sintticos. Estos compuestos orgnicos tienen

estructuras alifticas y aromticas, y contienen oxgeno, y nitrgeno. Por ejemplo, los productos de la

semibiodegradac6n de cierto tipo de surfactantes, los cidos alkilfenox carboxilcos los cuales tienen las

siguientes estructuras qumicas3/

En general, la estructura fenlica y los compuestos alifticos no saturados son bastante comunes. Por

ejemplo, los derivados de la lignina, los cidos hmicos y flvicos, los cidos grasos no saturados, etc.

En el caso de compuestos orgnicos, los electrones ms reactivos y por lo tanto los compuestos ms

fciles de combinar sern aquellos que en su estructura tengan doble enlace. En la cloracin de

compuestos orgnicos se reconocen ciertos mecanismos tpicos 4/. Por ejemplo:

1. Reaccin con el anillo aromtico, especialmente el fenlico. Por ejemplo:

La cloracin puede ser extensiva, es decir, puede encontrarse la serie de fenoles clorados hasta

pentaclorofenol. La actividad de cada anillo depende del tipo de compuesto de origen, cabe anotar el

fuerte olor que presentan estos compuestos. Es posible que con una cloracin intensiva y a

concentraciones ms elevadas se produzcan compuestos orgnicos clorados de menor pero molecular

como los trihalometanos 5/.

Tambin se encuenctra la ruptura del anillo aromtico en la formacin de cloroformo 6/.

Segn Norwood et al 7/, stos no son los nicos mecanismos en la formacin de compuestos

organoclorados, ya que a menudo se encuentran compuestos que no resultaran de estos mecanismos.

Norwood et al sugieren que an falta mucha investigacin para poder reconocer todos los procesos dentro

de un sistema tan complejo como pueden ser las aguas naturales y residuales.

De igual modo an cuando se han identificado compuestos derivados de la cloracin, hay muchos otros

que an no han podido ser determinados.

Riesgos de producc6n de txicos y la bioconcentracin de los mismos

Ms all de las reacciones especficas se han realizado pruebas de cloracin de aguas residuales

municipales. Glaze et al 8/ cloraron aguas residuales y posteriormente hicieron anlisis de TOC1 y de

compuestos especficos por cromatografa de gas/espectrometra de masa. Se encontr que el tratamiento

de aguas residuales resulta en un aumento significativo de TOC1. En lo que se refiere a compuestos

clorados especficos se encontr una gran variedad de stos. La gran mayora son derivados de

compuestos aromticos, aunque tambin se encontraron compuestos no aromticos (ver cuadro 3). Glaze

et al coinciden con Norwood et al en que no todos los compuestos son el resultado de mecanismos

conocidos.

Una vez formados, los compuestos organoclorados pueden permanecer en solucin o adherirse a las

partculas suspendidas que se encuentran en el medio acuoso. Dentro del ecosistema marino, tienen

posibilidad de permanecer suspendidos en el agua, ser bioconcentrados por organismos marinos o

sedimentar. No se espera la sedimentacin inmediata ya que las corrientes marinas tienden a ser

suficientemente fuertes para que el transporte sea horizontal y no vertical. El nivel de bioconcentracin

depende del compuesto y de la especie marina. la bioconcentracin puede suceder por difusin del

compuesto orgnico por el epitelio del organismo o por consumo de partculas. Tpicamente, aquellos

organismos con contenido ms alto de grasa concentrarn ms, ya que estos compuestos son lipoflicos.

Los compuestos alifticos organoclorados no tienden a bioacumular mucho. Por ejemplo, el cloroformo

tiene un factor de bioconcentracin (FBC)* de 62. Por otro lado, los compuestos halogenados aromticos

tienden a bioconcentrar ms. Por ejemplo. el mono cloro benzeno tiene de 2509/ y el tricloro fenol de

190010/.

Es claro que el nivel de bioconcentracin no es el nico parmetro de importancia, sino que nfluye

tambin la concentracin en la que se encuentra el compuesto en el ambiente. Es imposible estimar la

concentracin de TOC1 o de compuestos especficos ya que no se ha realizado ningn estudio afn a este

tema. Sin embargo, pueden esperarse concentraciones relativamente elevadas debido al alto contenido de

materia orgnica, por un lado, y por otro la alta concentraci6n de cloro que ser necesario utilizar para

alcanzar los niveles de conformes deseados en los afluentes.

Los compuestos organoclorados son tpicamente txicos y a menudo cancergenos para el ser humano

como para otros organismos. El hecho de consumir pescado de la baha limea expone al consumidor a la

ingestin de estos compuestos, lo cual puede, a largo plazo ir en detrimento de su salud.

Por lo expuesto arriba, es opinin de los autores que previo a la cloracin de las aguas residuales, debera

de llevarse a cabo una evaluaci6n completa del impacto que tendra este proceso en el ambiente y en el

ser humano.

Cuadro 1. Productos de la Cloracin del Amonio

Nombre Frmula

Monocloramina NH2Cl

Dicloramina NHCL2

Tricloramna o tricloruro de nitrgeno NCl3

Cuadro 2. Posibles Productos de Oxidacin de Amonio por Cloro

Productos de Relacin de Cl2 reducico

N-NH3 oxidado

Nombre Frmula Base Molar Base peso

Hidrazina N2H4 0.5 2.54

Hidroxilamna NH20H 1.0 5.07

Nitrgeno N2 1.5 7.61

Oxido nitroso N20 2.0 10.1

Oxido ntrico NO 2.5 12.7

Ntrito NO2- 3.0 15.2

Tetra6xido de

nitrgeno N204 3.5 17.7

Nitrato NO3 - 4.0 20.3

Cuadro 3. Compuestos Organoclorados hallados como resultado de la

cloracin de aguas residuales 8

No aromticos

Cloroformo Clorociclohexano

Dibromoclorometano Tetracloracetona

Diclorobutano Pentacloroacetona

3-Cloro-2-metil-1-

eno Hexacloroacetona

Aromticos

O-Diclorobenzeno Tricloroetilbenzeno

p-Diclorobenzeno Triclorocumeno

Cloroetilbenzeno Diclorotolueno

Dicloroetilbenzeno Clorocumeno

N-metil-tricloroanilina Triclorofenol

Triclorodimetoxibenzeno Tetraclorofenol

Tetracloroetil estireno Tetracloro

Triclorometilestireno dimetoxibenzeno

Cloro- metilbenzil alcohol Tricloroftalato

Dicloro- metilbenzil alcohol Tetracloroftalato

* El factor de bioconcentracin es igual a la relacin de la concentracin en el organismo versus

la concentracin en el agua. Estos factores son obtenidos en el laboratorio por medio de

experimenos de bioensayo con organismos especficos. Por esta razn, los nmeros no

deben de ser tomados como absolutos.

LMPARAS DE LUZ ULTRAVIOLETA

Es un proceso germicida que logra erradicar la contaminacin microbiolgica. Con una tecnologa simple

(sin adicin de qumicos ni cambios en la qumica general del agua), se hace pasar el influente por un

cmara donde se encuentran las lmparas que emiten rayos de luz ultravioleta. Cuando los

microorganismos tienen contacto con la radiacin UV son automticamente destruidos, logrando una

exterminacin del 99.99%. No necesita mantenimiento, 100% automtica, no daa al medio ambiente,

fcil de instalar, ms efectiva que el cloro.

El ultravioleta es una regin de energa del espectro electromagntico que yace entre la regin de

radiografa y la regin visible. UV por s misma yace en las gamas de 200 nanmetros (1.0 nanometro

(nm) = 10 metros) a 390 nanmetros. Como los niveles de energa aumentan como los aumentos de

longitud de onda, las radiografas tienen ms energa que UV y UV tiene ms energa que el espectro luz

visible.

El espectro UV se divide en cuatro regiones, que se designa el vaco UV, UV-A, UV-B, y UV-C.

Nosotros particularmente nos enfocamos en los tres ltimos.

UV-A u onda larga ultravioleta, ocurre entre 325 y 390 nm, es representado por la luz solar. Este rango

tiene poco valor germicida.

UV-B u onda media ultravioleta ocurre entre 295 y 325 nm y es mejor conocido para su uso en lmparas.

Estas ondas medias tambin se encuentran en la luz solar y proveen de algn efecto germicida si la

exposicin es suficiente.

UV-C u onda corta ultravioleta ocurre entre 200 y 295 nm y es donde ms ocurre el efecto germicida. La

ptima accin UV germicida ocurre en 265 nm.

EFECTO DEL ULTRAVIOLETA

Cuando un microorganismo se expone a UV, los ncleos de las clulas, debido a los procesos photolytic,

esto modifica la; divisin de la clula, y por lo tanto la reproduccin es prevenida.

UV-C PRODUCTION

La fuente de ultravioleta es basicamente una fusion de un tubo de silicio cuarzo, tipicamente de con un

diametro comprendido entre 15mm y 25mm y con una longitud que va desde 100mm hasta 1200mm. El

gas inerte con el cual el tubo es llenado proporciona la descarga primaria y la accion necesaria para

excitar y vaporizar los minusculos depositos de mercurio.

La baja presion de la lampara UV es solo capaz de producir lineas entre 185nm y 254nm. Un aumento en

el suministro presente causa que la lampara de UV se caliente rapidamente aumentando la presion del

mercurio para producir la tipica presion media espectral de salida.

DOSIS ULTRAVIOLETA

La dosis UV es el producto de la intensidad de UV (expresado como energia por unidad de area)

Por lo que:- DOSIS = I x T

Esto es comunmente expresado como 1mj/cm=2 micro vatio segundo/cm2

La minima dosis pared expresada por Willand da al usuario el aseguramiento garantizado del exito del

suceso. Las dosis medias y acumulativas son ofrecidas por otros dependiendo de las caracteristicas de

turbulencia del flujo las cuales pueden desaparecer cuando el flujo es variable.

Willand recomendara la dosis de UV apropiada para cada aplicacion dentro de la calidad del agua,

envejeciendo tubos de arco , standar industriales y desafios microbiologicos.

APLICACIONES DESINFECCION

LIQUIDOS :- Agua, Siropes, Emulsiones,Sal. SUPERFICIE :- Empaquetando, Transportadores,

Alimento, Superficies De trabajo. GASES/AIRE :- Preoaracion de comida, limpieza de cuartos, Aire

acondicionado. REACCIONES FOTOQUIMICAS

OXIDACION :- TOC reduccion, Ozono destruccion, Separacion del cloro. CATALiSIS :- Separacion del

pesticida, tratamiento de aguas residuales, recuperacion del suelo. DESODORIZACIN:- Aguas

residuales y emisiones industriales.

LOS FACTORES QUE AFECTAN LA UV

La eficiencia de un sistema UV para eliminar la contaminacin biolgica es directamente dependiente de

las calidades fsicas del influente de agua.

SOLIDOS SUSPENDIDOS o partculas ocasionan un problema de blindaje en que un microbio puede

pasar al travs del esterilizador sin realmente tener la penetracin UV directa. Este blindaje puede ser

reducido por la filtracin mecnica a por lo menos cinco micras en el tamao.

FIERRO Y MANGANESO en niveles 0.03 ppm de fierro y 0.05 ppm de manganeso ocasionarn

manchado sobre el cartucho de cuarzo o lmpara. Un apropiado pretratamiento se requiere para eliminar

este problema de manchado.

CALCIO Y MAGNESIO (Dureza) permitir formacin de incrustaciones sobre el cartucho de cuarzo o

lmpara. Este problema especialmente se magnificar cuando el flujo es bajo (o ninguno) los iones de

magnesio y calcio se unen con carbonatos y sulfatos para formar acumulacin progresiva de

incrustaciones dentro de la cmara de esterilizador y sobre la lmpara o cartucho.

OTROS COMPUESTOS ABSORBENTES tales como cido hmico y fmico, as como tambin los

taninos reducirn la cantidad de energa UV disponible para penetrar el agua y afectar el material gentico

DNA, de la cella.

La temperatura es un factor determinante. La temperatura ptima de la lmpara UV debe estar cerca de

40 C (104F). Los niveles de UV fluctuarn con niveles de temperatura excesivamente bajos o altos. Un

cartucho de cuarzo se utiliza para mediar el contacto agua/lmpara, reduciendo fluctuacin de

temperatura. Un mtodo tpico empleado en un sistema sin cartucho de cuarzo, es restringirlo

considerando estas fluctuaciones.

VENTAJAS

El bajo costo de inversin inicial, as como tambin reduccin de gastos de operacin cuando se compara con tecnologas similares tales como ozono, cloro, etcetera.

Proceso de tratamiento inmediato, ninguna necesidad que tanques de retencin.

Sumamente econmico, centenares de galones pueden tratarse por centavos de costo de operacin.

Ningn qumico para agregar al abastecimiento de agua, ningn subproducto.

Ningn cambio en el gusto, olor, pH o conductividad ni la qumica general de el agua.

La operacin automtica sin mediciones o atencin especial.

La simplicidad y facilidad de mantenimiento, perodo de limpieza y reemplazo anual de lmpara, sin partes mviles.

Ninguna manipulacin de qumicos txicos, ninguna necesidad de requerimientos especializados de almacenaje.

La instalacin fcil, dos conexiones de agua y una conexin de energa.

Ms efectivo contra virus que el cloro.

Es compatible con cualquier proceso de tratamiento de agua, por ejemplo: Osmosis Inversa, Destilacin, Intercambio Inico, etctera.

Lamparas germicidas de Luz Ultravioleta Marca Water Tec en PVC (comerciales e industriales)

MODELO DESCRIPCION GMP Watts BULBOS PRECIO

WTUV-3

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones

3/4", PVC en linea.

3 25 1 $1,773.00

WTUV-8

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones

3/4", PVC en linea.

8 25 1 $2,088.00

WTUV-12

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones

3/4", PVC en linea.

12 39 1 $ 2,655.00

WTUV-30

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 1",

PVC montaje de pared.

30 78 2 $5,831.00

WTUV-45

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 1",

PVC montaje de pared.

45 117 3 $ 8,613.00

WTUV-60

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 2",

PVC montaje de pared.

60 156 4 $ 9,765.00

WTUV-90

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 2",

PVC montajede piso.

90 234 6 $ 18,600.00

WTUV-120

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 2",

PVC montajede piso.

120 312 8 $ 22,500.00

WTUV-150

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 3",

PVC montajede piso.

150 390 10 $ 29,430.00

WTUV-180 Tubo cuarzo, balastra, con 180 468 12 $ 27,531.00

indicador LED, conexiones 3",

PVC montajede piso.

WTUV-240

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 3",

PVC montajede piso.

240 624 16 $ 37,297.00

WTUV-300

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 3",

PVC montajede piso.

300 780 20 $ 62,757.00

WTUV-300

Tubo cuarzo, balastra, con

indicador LED, conexiones 3",

PVC montajede piso.

400 930 28 $ 90,50000