Informe Dosis Óptima DE Ayudante DE Coagulación PDF

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Informe del calculo de dosis optima para potabilizar agua....

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AYUDANTE DE COAGULACIÓN PROCESOS UNITARIOS DE POTABILIZACIÓN- GRUPO 1-11 Karym Daniela Nova Velandia, Ángela Yulieth Tarazona Pinto, Nayely Gwyneth Rincón Abril, Diana Lorena Ramírez Torres, Yeimy Paola Barón Corredor. 55114004, 55514023, 55512026, 55511063 UNIVERSIDAD DE BOYACÁ TUNJA _______________________________________________________________ Frentes de Trabajo: • • • • •

Coordinadora: Karym Daniela Nova Velandia Manejo de muestras: Nayely Gwyneth Rincón Abril. Manejo de dosis: Diana Lorena Ramírez Torres Medición de Parámetros iniciales: Ángela Yulieth Tarazona Pinto Protocolo: Yeimy Paola Barón Corredor

Coagulante: Sulfato de Aluminio Al2(SO4)3. Dosis óptima determinada de Coagulante: 30 mg/L Concentración óptima de Coagulante: Al2(SO4)3 al 7%. Ayudante de Coagulación: Polielectrolito Catiónico, Superfloc c 573 al 1%

RESUMEN Se realizaron los procedimientos pernitentes para la muestra de agua, en cada frente de trabajo (manejo de muestra, manejo de dosis, medición de parametros físico-químicos y protocolo). Teniendo en cuenta la determinación de la concentración del coagulante, Sulfato de Aluminio al 7% con una dosis del 30 mg/L, se calculó el volumen de coagulante para ser añadido a las 6 jarras, el cual fue 0.9 mL, posteriormente se adicionó el ayudante de coagulación (Polielectrolito Cationico-Superfloc c 573 al 1%) con el fin de ayudar y mejorar la acción del coagulante, que generó visiblemente una mejor sedimentación evidenciada en la clarificación del agua traída del pozo de Donato de la ciudad de Tunja.

INTRODUCCIÓN Los Ayudantes polímeros

eficiencia del mismo en la clarificación de

de

aniónicos,

coagulación

son

catiónicos

(de

polaridad muy variable) o neutros, los cuales pueden presentar forma sólida (polvo) o líquida, son sustancias de un alto peso molecular, de origen natural o sintético. (Martel, A. B, s.f.) Los polímeros naturales son los que se producen en las reacciones bioquímicas naturales de animales y plantas, tales como

proteínas,

carbohidratos

y

polisacáridos y, los polímeros sintéticos son compuestos orgánicos producidos por medio de la transformación química de derivados del carbón y del petróleo. Un polímero puede tener o no carga eléctrica, los que no la tienen se llaman no iónicos, los que la tienen pueden ser catiónicos (carga positiva) o aniónicos (carga

negativa)

y,

debido

a

la

multiplicidad de grupos iónicos presentes en las cadenas poliméricas, reciben el nombre de polielectrolitos. (Rojas, J. A, 2005) Dentro del proceso de coagulación de la muestra de agua cruda del pozo Donato se realizó la adición de polielectrolito catiónico como ayudante de coagulación, en el cual, mediante la experimentación se evaluó su rendimiento a partir de la formación del floculo para que a través del proceso de coagulación, floculación y sedimentación

se

evidenciara

la

la muestra de agua y, comparando los datos

obtenidos

polielectrolito

sin

catiónico

adición

de

determinar

la

necesidad de adición del ayudante de coagulación. Requieren ensayos de coagulación y floculación antes de su elección. Los polímeros en polvo se usan bajo la forma de suspensión, que puede contener entre 2

y

10

g/L;

la

duración

de

las

suspensiones es inferior a una semana. Por lo general, requieren un tiempo de contacto entre 30 y 60 minutos. Por lo general, se usan dosis pequeñas (0,1 a 1 g/L). Para los polímeros líquidos, la distribución se hace a las mismas concentraciones,

expresadas

en

producto seco. La solubilidad de los polímeros es variable y su viscosidad elevada

(hasta

100

poises

para

concentraciones de 5 g/L). La masa volumétrica aparente varía de 300 a 600 kg/m3 ejercen

Los

polímeros

acción

protegido.

Si

sobre un

generalmente el

polímero

acero

no

contiene

grupos ionizantes, se lo conoce Como polielectrolito. Los polímeros sólidos son generalmente

poliacrilamida

o

poliacrilamida hidrolizada Coagulación 185 y son no iónicos. Los líquidos son generalmente soluciones catiónicas, que

contienen de 10 a 60% de polímero

coágulos mayores; de esta forma las

activo.

partículas

sedimentan

remoción

de

OBJETIVO GENERAL Determinar

la

ayudante

dosis de

los

y

ocurre

materiales

la en

suspensión, lo que permite que el agua

óptima

del

coagulacion

Polielectrolito Catiónico, Superfloc c

alcance

la

características

físicas

y

organolépticas idóneas para ser llamada potable.

(Castrillon

Bedoya,

D.,

&

Giraldo, M. ,2012).

573 al 1%, para la muestra de agua

La desestabilización de los coloides por

proviniente del pozo Donato de la

polímeros orgánicos ha sido objeto de un

cuidad de tunja.

trabajo reciente y de un simposio. El último fue el seminario de la EPA-AWWA

MARCO TEÓRICO

sobre “polielectrolitos. –ayudas para una

El proceso de coagulación-floculación

mayor calidad del agua”, realizado el 4

consiste en que las partículas coloidales

de julio de 1972 en Chicago. Las

presentes en el agua se aglomeren

memorias de este simposio pueden

formando pequeños gránulos con un

obtenerse en las oficinas de la AWWA en

peso específico superior al del agua

Nueva York.

llamados floc. La carga eléctrica de la

El uso de los polímeros orgánicos está

superficie de las partículas coloidales es

basado en el hecho de que las largas

el factor que contribuye, en la mayor

cadenas

medida, a su estabilidad a largo plazo, ya

trabajadas para que se adapten a los

que las partículas que tendrán tendencia

requerimientos físicos y químicos de un

a formar aglomerados son repelidas

coagulante o floculante. Estos polímeros

mutuamente por sus cargas eléctricas

pueden ser de cuatros tipos básicos, cd

(Steel, E., & McGhee, T, 1991); en la

uno de los cuales se compone de

coagulación ocurre la desestabilización

subunidades orgánicas que se repiten,

de estas partículas suspendidas, o sea la

conocidas como “monómeros”. Tres de

remoción

los

de

las

fuerzas

que

las

moleculares

cuatros

pueden

suelen

ser

llamarse

mantienen separadas, mientras que en el

“polielectrolitos” porque tienen una carga

proceso

el

múltiple en la cadena. Los polímeros

transporte de ellas dentro del líquido para

pueden ser clasificados como: (1) no

que las partículas ya desestabilizadas

iónicos, que no tienen sitios ionizables;

choquen unas con otras para formar

(2) catiónicos, que tienen sitios que

de

floculación

ocurre

pueden estar positivamente cargados

de los Estados Unidos (EPA) a partir de

después que un pequeño anión se haya

datos

perdido por ionización; (3) anicónicos,

presentados

que

productoras.

tienen

sitios

negativamente

toxicológicos por

confidenciales las

industrias

cargados; (4) amfoliticos, que tienen

Son polímeros aniónicos, catiónicos (de

sitios tanto positivos como negativos.

polaridad muy variable) o neutros, los

Los

polímeros

posibles

orgánicos

tiene

tres

cuales pueden presentar forma sólida

aplicaciones:

(1)

como

(polvo) o líquida. Son sustancias de un

primarios,

(2)

como

alto peso molecular, de origen natural o

coagulantes

ayudantes de coagulación y (3) como

sintético.

sistemas de acondicionamiento de los

coagulación y floculación antes de su

lodos. El mecanismo más importante es

elección. Los polímeros en polvo se usan

entonces la adsorción del polímero en la

bajo la forma de suspensión, que puede

superficie de los colides, seguida por la

contener entre 2 y 10 g/L; la duración de

reducción de la carga y por el efecto de

las suspensiones es inferior a una

puente entre las partículas. (Singley, J.,

semana. Por lo general, requieren un

2010)

tiempo de contacto entre 30 y 60

ayudas

generalmente agregadas

de para

de

pequeñas (0,1 a 1 g/L). Para los son

polímeros líquidos, la distribución se

químicas

hace a las mismas concentraciones,

coagulación

sustancias

ensayos

minutos. Por lo general, se usan dosis

AYUDANTES DE COAGULACIÓN. Las

Requieren

optimizar

el

expresadas en producto seco.

espesamiento, formar un floc más fuerte

La solubilidad de los polímeros es

y más sedimentable, superar las caídas

variable y su viscosidad elevada (hasta

de temperatura que retardan la formación

100 poises para concentraciones de 5

de

cantidad

de

g/L). La masa volumétrica aparente varía

disminuir

la

de 300 a 600 kg/m3. Los polímeros

cantidad de lodo producido. (Reyes

generalmente ejercen acción sobre el

Castro, E., & Carvajal Suescún, M.,

acero no protegido. Si un polímero

2016)

contiene grupos ionizantes, se lo conoce

Su uso es bastante generalizado en los

como

países desarrollados; para ser usados,

sólidos son generalmente poliacrilamida

deben ser aprobados, previa evaluación,

o poliacrilamida hidrolizada y son no

por la Agencia de Protección Ambiental

iónicos. Los líquidos son generalmente

mismo,

reducir

coagulante requerido

la y

polielectrolito.

Los

polímeros

soluciones catiónicas, que contienen de 10 a 60% de polímero activo.

SUPERFLOC

Los polielectrolitos pueden usarse, según

La

el tipo, como coagulantes primarios o

coagulantes

como ayudantes de coagulación. Como

catiónicos

coagulantes primarios, la concentración

moleculares. Trabajan de forma eficaz

empleada generalmente oscila entre 1 y

como coagulantes primarios y agentes

5 mg/L, mientras que como ayudantes de

de neutralización para carga en procesos

coagulación la concentración es menor:

de separación líquido-sólido en una

entre 0,1 y 2 mg/L.

amplia variedad de industrias. La gama

La

sílice

activada

es

un

polímero

de

serie

SUPERFLOC

C-500

líquidos, de

productos

son

polímeros

diferentes

químicos

pesos

disponibles

especial que se ha utilizado en el

garantiza la existencia de un producto

tratamiento de agua por algún tiempo. La

adecuado

figura 4-18 muestra la relación que existe

individual. [ CITATION Kem00 \l 9226 ]

entre las especies de sílice y el pH. La sílice activada se prepara neutralizando

para

cada

aplicación

APLICACIONES

soluciones comerciales de silicato y

• Deshidratación de lodos por medio de

sodio

filtros banda, centrífugas y filtros-prensa

(pH

cerca

de

12

en

concentraciones en exceso de 2 x 10-3

• Desemulsificación

molar) con ácido hasta alcanzar un pH

• Flotación por medio de aire disuelto.

menor de 9.

• Filtración.

Se ha demostrado que bajo ciertas

• Coagulación de látex.

condiciones, la sílice activada puede

• Clarificación del agua.

funcionar como único coagulante para coloides con carga positiva o negativa. 1. Es posible volver a estabilizar con sílice activada coloides con carga positiva o negativa. 2. La concentración de sílice activada

que

se

requiere

para

desestabilizar un coloide está en relación directa con la concentración del coloide. (Anonimo, s.f.)

BENEFICIOS • Efectivos en un amplio rango de pH, no modifica el pH del sistema. • Elimina o reduce el uso de sales inorgánicas. •

Alta

solubilidad

a

cualquier

concentración • Disponibles en amplios rangos de peso molecular.

REACTIVOS, MATERIALES Y EQUIPOS

&BIRD con referencia PB-700

✓ Solución Coagulante: Sulfato de

✓ Equipo de Jarras. PHIPPS

Aluminio,

Al2(SO4)3,

de

catiónico,

Superfloc c 573 1% ✓ Reactivos

para

la

▪ Fenolftaleína. ▪ Indicador Mixto. ▪ H2SO4 (0,02N). ✓ Vasos desechables, jeringas de 1, 2, 3, 5, 10 y 20 mL. ✓ Pipetas de 1, 2, 5 y 10 mL. ✓ Probeta. ✓ Cronómetro. ✓ 6 Erlenmeyer, 6 embudos de vidrio y 6 Papeles filtro (0,45

✓ Vaso Precipitado. ✓ Agitador de vidrio.

✓ Equipos

y

materiales

para

medición de parámetros:

determinación de alcalinidad:

micras).

(Anexo 2. Perspectivas del equipo de jarras).

concentración 7% ✓ Polielectrolito

SARTESTER.

▪ pH –metro. ▪ Termómetro. ▪ Turbidímetro. ▪ Espectrofotómetro. ▪ Para

determinación

de

alcalinidad: pipeta, cápsula, soporte universal. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

TURBIEDAD APARENTE ALCALINIDAD TOTAL

212 UPC 760 mg/ CaCo3

l

Tabla 1. Parámetros iniciales de la muestra estudio.

Dosis: JARRA 1 2 3 4 5 6

Dosis (mg/L) 30 30 30 30 30 30

Concentració n (%) 7 7 7 7 7 7

Volume n (mL) 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

Tabla 1. Determinación del volumen del coagulante.

En la tabla 1, se observan los resultados de volumen en mL para todas las jarras de acuerdo a los valores

de

concentración

óptima,

Dosis de coagulante óptimo, hallados experimentalmente

en

prácticas

RESULTADOS

anteriores. Cabe resaltar que le valor

Teniendo en cuenta el resultado de

del volumen fue de 0,86 sin embargo

Concentración óptima del coagulante

se aproximó el valor a 0,9 para tener

sulfato de aluminio (Al2(SO3)4), del 7%

mejor precisión en la medición.

con una dosis de 30mg/l; se lleva a cabo la presente práctica de ayudante de

JARR A

Dosis de Ayuda nte (Mg/l)

Dosi s (mg/ L)

Volume n (mL)

1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6

30 30 30 30 30 30

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

coagulación para la cual se utilizó polielectrolito catiónico al 1%.

Parámetros iniciales de la muestra: PARAMETRO TEMPERATURA pH COLOR REAL COLOR APARENTE TURBIEDAD REAL

VALOR 19°C 7.40 248 UPC 1184 UPC 173 NTU

Conce ntracio n del coagul ante (%) 7 7 7 7 7 7

Tabla 2. Volumen concentraciones.

En

la

tabla

de

la

dosis

en

diferentes

La muestra estudio fue tomada en el 2,

se

evidencian

los

resultados obtenidos de volumen en mL, para

el

ayudante

de

Pozo Donato el día 27 de febrero 2017, a cargo del grupo número 3.

coagulación,

teniendo en cuenta las dosis propuestas

Ubicado en la avenida Central del

en el laboratorio.

Norte, UPTC, Tunja. Presentaba un olor característico a lama, tierra, heces de peces, también presenta un color café-amarillo.

 El color de la muestra a Jarra

1 2 3 4 5 6

Color inicia l real (UPC) 248 248 248 248 248 248

Volume n (ml) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Color final real (UPC) 12 11 18 12 38 87

Color residua l (%) 4.83 4.43 7,26 4.83 15.3 35.08

Tabla 3. Resultados de color antes y después del ayudante de coagulación

trabajar está fuera del rango de

medición

del

espectofotometro; por lo tanto para color y

turbiedad se

realiza una dilusión doble es decir. 50 ml de agua destilada 50 ml de agua de la muestra

La tabla 3, presenta los resultados finales para el porcentaje de Color residual, ya que el color es el problema

principal

en

nuestra

muestra de agua, con el fin de identificar la dosis de ayudante de coagulación

más

efectiva

que

removió mayor color. (% de Color residual menor) OBSERVACIONES Y ANÁLISIS.

DILUSIÓN  La muestra al ser diluida para turbiedad y color se multiplica el valor obtenido por 2, puesto que fue una dilusión doble.  El volumen (mg/l) nos dio un valor de 0.85 por lo cual se aproximó a 0.9 ml.

 A simple vista se puedo observar la jarra número 2 presenta mayor sedimentación de partículas durante la mezcla lenta.

Fuente. Autor

Fuente.Autor

En la imagen se observa el momento de la

sedimentación,

evidenciándose

a

 Los floculos varían entre 0.5 y

simple vista que la sedimentación en las