Date post: | 12-Jan-2016 |
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Facultad de Ingeniería Química
DETERMINACION DE LA ALCALINIDAD (PARCIAL Y
TOTAL) EN AGUAS NATURALES: METODO
VOLUMÉTRICO
I.-Objetivos:
Determinación de la alcalinidad en el agua de mar y agua potable
Determinación de las partes por millón que tiene cada una de las aguas
analizadas
Alcalinidad: La alcalinidad de una muestra de agua es su capacidad para reaccionar
o neutralizar iones hidronio, (H3O+), hasta un valor de pH igual a 4,5. La alcalinidad es
causada principalmente por los bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos presentes en de
solución, y en menor grado por los boratos, fosfatos y silicatos, que puedan estar
presentes en la muestra. En un sentido estricto las principales especies causantes de
alcalinidad y su asociación con la fuente, es la siguiente: Hidróxidos, OH─(Aguas
naturales, residuales e industriales), Bicarbonatos, HCO3─ (Aguas naturales y
residuales) Carbonatos CO3= (Aguas Naturales y residuales).
Las aguas subterráneas relativamente antiguas que discurren por estratos arenosos,
constituyen una buena excepción, en donde la alcalinidad también se halla relacionada
a los silicatos disueltos.
La alcalinidad en la mayoría de los cuerpos de aguas naturales tiene su origen en el
sistema carbonato, debido a que el bióxido de carbono y los bicarbonatos forman parte
del metabolismo de los organismos vivos, aeróbicos o anaeróbicos, donde quiera que
halla agua, materia orgánica y unas condiciones mínimas de supervivencia.
La alcalinidad en el agua se expresa como la cantidad equivalente de CaCO3, en mg/l.
La alcalinidad, entendida como la concentración de metales alcalinotérreos, tiene
importancia en la determinación de la calidad del agua para riego y es además, un
factor importante en la interpretación y el control de los procesos de purificación de
aguas residuales.
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II.-PARTE EXPERIMENTAL
Tiosulfato de sodio 0.1 N
Indicador de Fenolftaleina al 1% en etanol o metanol
Ácido sulfurico0.02 N
Morado de metilo: solución conformada por Rojo de metilo 0.1N y Azul de
metilo
Preparación de la Fenolftaleina
Disolver 5.0 gr de fenolftaleina en un litro de alcohol al 50% neutralizar la
solución con NaOH 0.02 N (aparición de una ligera coloración rosa )
III.-PROCEDIMIENTO
Mida 100 ml de agua a analizar y coloque en un matraz de 250 ml de
capacidad agregue 2 gotas de Tiosulfato 0.1N Y 2 gotas de fenolftaleina, si la
muestra no cambia de color esto nos indica que la alcalinidad es cero, si
cambia a rojo grosella titular con H2SO4 0.02N hasta que la solución sea
incolora.
Anote el volumen gastado en ml (P). Luego agregar 3 gotas del indicador
morado de metilo, si hay presencia de bicarbonatos toma un color verde titule
con H2SO4 0.02N hasta q vire a morado A note el volumen gastado en ml. (M)
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OBS: Como en nuestro caso se trata de agua de mar, solo tomamos 0.5 ml y lo
diluimos a 100ml con agua desionizada y se procede con la parte experimental.
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IV.-CALCULOS
De las respectivas valoraciones
P=0 , M= 0.9ml
Para la determinación de la alcalinidad del agua de mar se utiliza la siguiente fórmula:
ppmCO3−2=
2 P×N H 2 SO4×30×103
VMUESTRA(mg L)
= 0
Por lo tanto no hay presencia de CO3-2 en el agua de mar
ppmHCO3−=
(M−2 P)×N H 2 SO 4×61×103
V MUESTRA(mg L)
El gasto de H2SO4 en la titulación del agua de mar fue de 0.9ml de H2SO4 (0.02N)
para una muestra de agua de mar de 100ml
ppmHCO3−=
(0 . 9−0 )×0. 01×61×103
100 (mgL)
ppmHCO3−=5 .49(mg L)
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Pero esto es para 0.5ml de agua de mar, por lo tanto para 100ml de agua de mar será
1098mg/l
V.-CONCLUSIONES:
Como pudimos observar no hay presencia de CO3-2 en el agua de mar
Con respecto al HCO3- se determino que hay una concentración de 1098mg/l
VI.-BIBLIOGRAFIA:
www.uprm.edu/biology/profs/massol/.../p3-oxigeno.pdf - Puerto Rico. atenea.udistrital.edu.co/grupos/fluoreciencia/.../calaguas_cap3.pdf
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COAGULACIÓN – FLOCULACION
I. OBJETIVOS
Conocer los diferentes tipos de floculantes utilizados para el tratamiento
de aguas.
Reconocer el floculante de mayor eficiencia en función de la velocidad,
el tiempo y el pH de trabajo.
II. FUNDAMENTO TEORICO
II.1. Coagulación
Desestabilización de un coloide producida por la eliminación de las dobles
capas eléctricas que rodean a todas las partículas coloidales, con la formación
de núcleos microscópicos.
II.2. Floculación
Aglomeración de partículas desestabilizadas primero en microflóculos, y más
tarde en aglomerados voluminosos llamados flóculos.
II.3. Explicación del proceso coagulación - floculación
En la Figura 1 se muestra como los coagulantes cancelan las cargas eléctricas
sobre la superficie del coloide permitiendo la aglomeración y la formación de
flóculos. Estos flóculos inicialmente son pequeños, pero se juntan y forman
aglomerados mayores capaces de sedimentar. Para favorecer la formación de
aglomerados de mayor tamaño se adicionan un grupo de productos
denominados floculantes. Cuando se aproximan dos partículas semejantes, sus
capas difusas interactúan y generan una fuerza de repulsión, cuyo potencial de
repulsión está en función de la distancia que los separa y cae rápidamente con
el incremento de iones de carga opuesta al de las partículas. Esto se consigue
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sólo con los iones del coagulante (Figura 2). Existe por otro lado, un potencial
de atracción “Ea” entre las partículas llamadas fuerzas de Van der Waals, que
dependen de los átomos que constituyen las partículas y de la densidad de
estos últimos. Si la distancia que separa a las partículas es superior a “L” las
partículas no se atraen. “E” es la energía que las mantiene separadas.
Reacciones química
Al2(SO¿¿4 )3 .14H 2O+3Ca (HCO3 )2→2 Al (OH )3+3CaSO 4+6CO2+14H 2O ¿
Al2(SO¿¿4 )3 .14H 2O+6NaHCO3→2 Al (OH )3 (floc)+3NaSO4+6CO2+14H 2O ¿
Al2(SO¿¿4 )3 .14H 2O+3Na2CO3→2 Al (OH )3 (floc)+3Na2SO 4+3CO2+14H 2O ¿
Al2(SO¿¿4 )3 .14H 2O+3NaOH→2 Al (OH )3 (floc)+3Na2SO 4+14H 2O ¿
Al2(SO¿¿4 )3 .14H 2O+3Ca(OH )2→2 Al (OH )3 (floc)+3CaSO 4+14H 2O ¿
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II.4. Factores que influyen en el proceso de coagulación
II.4.1. Valencia
Entre mayor sea la valencia del ion, más efectivo resulta como coagulante.
II.4.2. Capacidad de cambio
Es una medida de la tendencia a remplazar cationes de baja valencia por otros
de mayor valencia, provocando la desestabilización y aglomeración de
partículas en forma muy rápida.
II.4.3. Tamaño de las partículas
Las partículas deben poseer el diámetro inferior a una micra. Las partículas con
diámetro entre una y cinco micras, sirven como núcleos de floc, en cambio de
diámetro superior a cinco micras, son demasiado grandes para ser
incorporadas en el floc.
II.4.4. Temperatura
La temperatura cambia el tiempo de formación del floc, entre más fría el agua,
la reacción es más lenta y el tiempo de formación del floc es mayor.
II.4.5. Concentración de iones H+ o pH
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Para cada coagulante hay por lo menos una zona de pH óptima, en la cual una
buena floculación ocurre en el tiempo más corto y con la misma dosis de
coagulante.
II.4.6. Relación cantidad-tiempo
La cantidad de coagulante es inversamente proporcional al tiempo de
formación del floc.
II.4.7. Alcalinidad
La alcalinidad guarda la relación con el pH y por lo tanto el contenido de
alcalinidad del agua es uno de los factores por considerar en la coagulación.
II.5. Factores que influyen en el proceso de floculación
II.5.1. Concentración y naturaleza de las partículas
La velocidad de formación del floc es proporcional a la concentración de
partículas en el agua y del tamaño inicial de estas.
II.5.2. Tiempo de detención
La velocidad de aglomeración de las partículas es proporcional al tiempo de
detención. Debe estar lo más cerca posible al óptimo determinado por medio
de ensayos de jarras, esto se puede lograr dividiendo la unidad de floculación
en cámaras. Se puede decir que una eficiencia dada, se obtiene en tiempos
cada vez menores a medida que se aumenta el número de cámaras de
floculación en serie. Por razones de orden práctico el número de cámaras no
puede ser muy grande, estableciéndose un mínimo de tres (3) unidades.
II.5.3. Gradiente de velocidad
Este es un factor proporcional a la velocidad de aglomeración de las partículas.
Existe un límite máximo de gradiente que no puede ser sobrepasado, para
evitar el rompimiento del floc. El gradiente a través de las cámaras debe ser
decreciente y no se deben tener cámaras intermedias con gradientes elevados.
II.6. Reactivos coagulantes y floculantes más comunes
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II.6.1. Coagulantes metálicos
Históricamente, los coagulantes metálicos, sales de Hierro y Aluminio, han sido
los más utilizados en la clarificación de aguas y eliminación de DBO y fosfatos
de aguas residuales. Tienen la ventaja de actuar como coagulantes-floculantes
al mismo tiempo. Forman especies hidratadas complejas cargadas
positivamente:
Fe (H2O) 63+ , Al(H2O)6
3+
Sin embargo tienen el inconveniente de ser muy sensibles a un cambio de pH.
Si éste no está dentro del intervalo adecuado la clarificación es pobre y pueden
solubilizar Fe ó Al y generar problemas. A continuación vemos los más
utilizados:
Sulfato de Alúmina: Conocido como Alumbre, es un coagulante
efectivo en intervalos de pH 6 a 8. Produce un flóculo pequeño y
esponjoso por lo que no se usa en precipitación previa de aguas
residuales por la alta carga contaminante del agua. Sin embargo su uso
está generalizado en el tratamiento de agua potable y en la reducción de
coloides orgánicos y fósforo.
Sulfato Férrico: Funciona de forma estable en un intervalo de pH de 4 a
11, uno de los más amplios conocidos. Producen flóculos grandes y
densos que decantan rápidamente, por lo que está indicado tanto en la
precipitación previa como en la coprecipitación de aguas residuales
urbanas o industriales. Se emplea también en tratamiento de aguas
potables aunque en algún caso puede producir problemas de coloración.
Cloruro Férrico: Es similar al anterior aunque de aplicación muy
limitada por tener un intervalo de pH más corto. Es enérgico aunque
puede presentar problemas de coloración en las aguas.
Aluminato sódico: Se emplea poco. Su uso más habitual es eliminar
color a pH bajo. Además se puede usar en el ablandamiento de agua
con cal.
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II.6.2. Coadyuvantes de la floculación
Las dificultades que pueden presentar algunos coloides desestabilizados para
formar flóculos pesados que sedimentan bien han dado lugar a la búsqueda de
sustancias que ayudan a la formación de estos flóculos.
Entre las dificultades que se pueden presentar en un proceso de floculación
están:
Formación de flóculos pequeños de lenta sedimentación.
Formación lenta de flóculos.
Flóculos frágiles que fragmentan en los procesos de acondicionamiento
del lodo.
Formación de microflóculos que pasan por los filtros.
Para eliminar estas dificultades y lograr flóculos grandes y bien formados de
fácil sedimentación se han utilizado sustancias y procedimientos muy variados.
Los más usados son los siguientes:
Oxidantes: Como la percloración, que en parte oxida la materia
orgánica y rompe enlaces en los coloides naturales, ayudando a una
mejor floculación posterior.
Adsorbentes: Las aguas muy coloreadas y de baja mineralización en
que los flóculos de aluminio ó hierro tienen muy poca densidad,
coagulan muy bien al añadir arcilla que da lugar a que se adsorba y
origine flóculos pesados de fácil sedimentación. Otros adsorbentes son
la caliza pulverizada, sílice en polvo y carbón activo.
Sílice activa: Algunos compuestos inorgánicos pueden ser
polimerizados en agua para formar polímeros floculantes inorgánicos.
Este es el caso de la sílice activa que presenta una alta efectividad como
auxiliar del tratamiento con Alumbre.
II.6.3. Poli electrolitos o Polímeros
Son polímeros orgánicos con carga eléctrica. Inicialmente se utilizaron los de
origen natural, como almidón, celulosa, gomas de polisacáridos, etc. Hoy se
usan una gran variedad de poli electrolitos sintéticos. Pueden actuar solos o
como coadyuvantes para floculación.
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Los poli electrolitos pueden clasificarse en:
Catiónicos: Cargados positivamente.
Aniónicos: Cargados negativamente.
No iónicos: No son polielectrolitos en sentido estricto aunque exhiben
en disolución muchas de las propiedades floculantes de los anteriores.
Los polielectrolitos catiónicos son poliaminas que se hidrolizan en agua como
sigue:
R1 R2 NH + H2O R1 R2 NH2+ + OH-
Puesto que la hidrólisis da OH- , a pH alto se fuerza la reacción a la izquierda y
el polímero se vuelve no iónico.
De forma semejante, los polímeros aniónicos incorporan a su estructura un
grupo carboxilo que en agua se ioniza del siguiente modo:
RCOOH RCOO- + H+
Un pH bajo fuerza la reacción a la izquierda y transforma el polímero aniónico
en no iónico. Según esto, generalmente se usan los polímeros catiónicos a
bajos pHs y los aniónicos a altos pHs. Esto no significa que en caso contrario
dejen de funcionar, lo que ocurre es que se transforman en no iónicos, lo que
hará variar en cierto modo su efectividad en el tratamiento concreto a que se
aplican.
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III. MATERIALES Y REACTIVOS
Materiales
3 Matraz Erlenmeyer
Pipeta de 1 ml
Probeta de 1000 ml
Reactivos
Muestra de agua : Agua de mar
Sulfato de aluminio(Coagulante)
Superfloc
Floc ionico
Floc no ionico
Sulfato de cobre
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Agregamos 200 mL de nuestra muestra (agua de mar) en un matraz
erlenmeyer. Luego agregamos en la probeta lo mezclamos con aprox
10 g de partículas finas y dejamos sedimentar.
Tomar el tiempo de sedimentación y medir los mililitros de
sedimentación.
Luego le agregamos 3 gotas de coagulante (policloruro de aluminio,
sulfato de aluminio) y 1 gota de floculante (amónico 1%, solo cuando
trabajamos con policloruro de aluminio).
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Agitamos por 5 minutos y dejamos reposar.
V. CALCULOS Y RESULTADOS
OBSERVACION
Al agregarle el policloruro de aluminio se observo después de haberlo agitado
constantemente la formación de flocs que comenzaron a sedimentar, habiendo
también microflocs en suspensión que sedimentaran también en un tiempo mas
prolongado.
Resultados
Coagulante Floculante Observación TiempoClarificación
del agua
Policloruro de aluminio
Amónico 1%
Hay presencia de flocs y microflocs
(partículas blancas) y grasa (partículas
sobrenadantes)
Se forma rápido los
flocs y microflocs
Aspecto clarificado
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VI. CONCLUSIONES.
Conocimos y aprendimos que la importancia del proceso de
coagulacion-floculacion en el tratamiento de aguas consiste en disminuir
el tiempo de sedimentación de las partículas.
Aprendimos que cuanto más rápido es el proceso de coagulación-
floculación es mas eficiente, en nuestro análisis resulto utilizando como
coagulante el policloruro de aluminio ya que luego de una fuerte
agitación se observo rápidamente la formación de flocs, microflocs,
mientras que con el sulfato de aluminio solo se observo una solución
turbia por lo que tardará más en su formación.
Estimamos la dosis óptima para una muestra de agua de mar: 3 gotas
de policloruro de aluminio y 1 gota de floculante de amónico al 1 % el
cual nos dio un resultado satisfactorio un agua más cristalina y rápida
formación de flocs.
VII. RECOMENDACIONES
El tricloruro de aluminio es un coagulante muy eficiente sin embargo por
su alto costo no es muy empleado.
Tomar en cuentas los factores que afectan a la coagulación.-floculación
tales como la velocidad, pH, tiempo ya que esto nos ayudara a
seleccionar cual tipo de coagulante, floculante deba emplear según sea
el caso.
VIII. BIBLIOGRAFIA
http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/fluoreciencia/
capitulos_fluoreciencia/calaguas_cap21.pdf
http://www3.uclm.es/profesorado/giq/contenido/dis_procesos/tema5.pdf
www.bdigital.unal.edu.co/877/1/15372239_2009.pdf
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INTRODUCCION
Una mezcla es un sistema material formado por dos o más sustancias puras no
combinadas químicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y
cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas.
No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas, es decir, que sus
componentes pueden reaccionar entre sí en determinadas condiciones
ambientales, como una mezcla aire-combustible en un motor de combustión
interna.
Los componentes de una mezcla pueden separarse por medios físicos como
destilación, disolución, separación magnética, flotación, filtración, decantación o
centrifugación. Si después de mezclar algunas sustancias, éstas reaccionan
químicamente, entonces no se pueden recuperar por medios físicos, pues se
han formado compuestos nuevos. Aunque no hay cambios químicos, en una
mezcla algunas propiedades físicas, como el punto de fusión, pueden diferir
respecto a la de sus componentes.
Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Los componentes
de una mezcla pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.
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MEZCLACION
I. OBJETIVOS
Separar una muestra de liquido-liquido.
Determinar las partes por millón que se encuentra al final de la
separación.
II. FUNDAMENTO TEORICO
II.1. TIPOS DE MEZCLA
II.1.1. MEZCLA HOMOGENEA
Una mezcla homogénea es aquella donde la sustancia pierde sus propiedades
originales, se pueden separar por medios físicos. Su raíz «homo» indica
semejante. A simple vista no se pueden ver sus componentes, en comparación
de la heterogénea. Se conocen como disoluciones y están constituidas por un
soluto y un solvente, siendo el primero el que se encuentra en menor
proporción. Por ejemplo, el agua mezclada con sales minerales o con azúcar.
II.1.2. MEZCLA HETEROGENEA
Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no uniforme
en la cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada
por dos o más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual.
Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse mecánicamente. Por
ejemplo: la sal mezclada con arena.
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II.1.3. MEZCLA COLOIDAL
Los coloides son mezclas heterogéneas en que las partículas de uno o más
componentes tienen al menos dimensiones en el rango de 1 a 1000 nm, siendo
más grandes que las de una solución, pero más pequeñas que las de una
suspensión. A diferencia de las suspensiones, los coloides no dejan
sedimento[]. Los coloides producen el efecto Tyndall al ser atravesados por un
rayo de luz. Algunos ejemplos son la gelatina, leche, sangre, pintura, o el
shampoo.
III. MATERIALES Y EQUIPOS
Reactivos
Un litro de bencina, aceite
Agua destilada
Materiales y Equipos
Pera de decantación de 500 mL
Soporte universal
Embudo
Probeta de 100mL
Vaso precipitado de 100mL
Estufa
Desecador
Balanza electrónica
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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Colocamos y armamos el equipo, para ello previamente enjuagamos la
pera de decantación con la muestra (bencina, aceite).
Luego medimos 400 mL de agua y 100 mL de muestra (bencina, aceite)
y lo agregamos en un vaso de 500 mL y agitamos, hacemos estas
mediciones ya que utilizaremos una pera de decantación de 500mL.
Inmediatamente lo agregamos en la pera y lo agitamos por 5 minutos.
Luego esperamos hasta observar una total separación de fases.
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Lavamos el Erlenmeyer y secamos en cocina, luego lo colocamos en un
desecador, para posteriormente pesarlo.
Una vez observada la separación, abrimos la llave de la pera para recibir
toda el agua en un vaso. Luego colocamos nuestro erlenmeyer seco
para recibir la muestra (bencina, aceite) e inmediatamente la pesamos.
Luego calentamos el erlenmeyer con la muestra (bencina, aceite), este
paso se realiza para saber cuánto de muestra y agua hay y de esta
manera hacer los cálculos respectivos.
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V. CALCULOS Y RESULTADOS
Mediciones
Volumen de agua destilada= 400 mL
Volumen de Bencina =100 mL
Peso del erlenmeyer =124,4808g
Peso del erlenmeyer con la mezcla(antes de calentar) = 131,1991g
Peso del erlenmeyer con la mezcla (después de calentar) =127,0086g
Calculo del peso de la muestra luego de calentar
Peso muestra = 127,0086g - 124,4808g =2,528g = 2528 mg
Calculo de las ppm de la muestra
ppmmuestra=2528mg0 ,25 L
=10112 ppm
VI. CONCLUSIONES
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Aprendimos a separar una mezcla liquido-liquido utilizando como
método la evaporación, debido a que el compuesto a separar del agua
se dará ya que este presenta menor temperatura de ebullición y es más
volátil.
Aprendimos a reconocer cualitativa y cuantitativamente una mezcla de
agua con diferentes tipos de solventes orgánicos, esta prueba al igual
que las demás debemos tener presente frente a un análisis de muestra
de agua.
VII. RECOMENDACIONES
Tomar las debidas precauciones al trabajar con bencina ya que este es
un líquido altamente inflamable.
VIII. BIBLIOGRAFIA
www.wikipedia.com
www.monografias.com
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