remoción de metales pesados,detergentes y grasas en el agua

Control de la Contaminacion AmbientalAlumno: Sedano Cardona Abigail Buenaventura

Tratamientos para la remoción de metales pesados

Materiales orgánicosLa utilización de materiales orgánicos como adsorbentes no convencionales es consideradaComo una alternativa viable para la remoción de metales pesados desde aguas residuales.En general, estos adsorbentes pueden ser abundantes como material de desecho de una actividad agrícola o industrial, o simplemente pueden ser un producto utilizado para actividades agrícolas.

Quitina y quitosanoLa quitina y el quitosano son polímeros naturales que, a diferencia de otros polímeros que se encuentran disponibles comercialmente, presentan características básicas. Esta basicidad les otorga propiedades tanto químicas como biológicas particulares, tales como biocompatibilidad, propiedades antibacterianas, adsorción de metales y propiedades de formación de geles.La quitina se puede encontrar en una amplia gama de fuentes naturales tales como crustáceos, hongos e insectos, en donde tiene un rol estructural. Sin embargo, y a pesar de su abundancia en la naturaleza, tanto la quitina como el quitosano que existen comercialmente son extraídos desde el exoesqueleto de crustáceos, el que es considerado como material de desecho y por ende se encuentran disponibles en gran cantidad en la industria de alimentos.

En general, el quitosano es un material muy versátil, debido a que puede ser utilizado de diversas formas, tales como escamas, pellets, fibras, membranas y en polvo.

BiomasaLa utilización de biomasa de algas, hongos y bacterias como material adsorbente está siendo cada vez más considerada como una alternativa viable para la remoción de compuestos tóxicos desde aguas residuales. En general, es un material que se


encuentra disponible en gran cantidad en procesos de fermentación, tales como los de producción de ácido cítrico y de penicilina. Un ejemplo claro de la posible utilización de biomasa como adsorbente de bajo costo es el de la industria productora de antibióticos, en donde la biomasa obtenida en forma de un desecho semisólido es mayoritariamente eliminada por medio de incineración.El proceso de acumulación de metales pesados en la biomasa puede ser dividido principalmente en dos categorías: biosorción por medio de biomasa inactiva, y bioacumulación por células vivas. En general, la utilización de biomasa inactiva presenta mejores propiedades como adsorbente debido a que no se ve afectada por la toxicidad del efluente, no requiere suministro de nutrientes para mantener a los microorganismos en condiciones óptimas de crecimiento, puede ser almacenada por largos periodos a temperatura ambiente y puede ser regenerada y por lo tanto reutilizada un sinnúmero de veces.

TurbaLa turba es un material poroso compuesto de materia orgánica en distintos estados de descomposición. En relación a la naturaleza de su material parental puede ser clasificada como turba de musgo, turba herbácea, turba de madera, y turba sedimentaria. Por otro lado la turba puede ser clasificada como turba oligotrófica (alto


contenido de materia orgánica) y turba eutrófica (pobre contenido de celulosa y rica en sustancias húmicas). Entre sus principales constituyentes se encuentran lignina, celulosa, ácidos fúlvicos y húmicos. Estos constituyentes, principalmente la lignina, presentan diversos grupos funcionales tales como alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, hidróxidos fenólicos y éteres que otorgan a este material excelentes propiedades para la adsorción de metales pesados.La principal ventaja de la utilización de turba como adsorbente no convencional para la remoción de metales pesados es que es abundante y relativamente económica comparada con los materiales convencionales utilizados para la remoción de metales pesados.

Materiales inorgánicosEn general, estos adsorbentes pueden ser de origen natural o pueden ser un material de desecho de alguna actividad industrial.

ArcillaLas arcillas son consideradas como una buena alternativa a utilizar como adsorbentes no convencionales debido a que son abundantes en la mayoría de los continentes y presentan propiedades óptimas de adsorción e intercambio iónico. Es un material de naturaleza inorgánica, de baja granulometría, constituido por partículas pequeñas (< 2 μm) y que presenta gran plasticidad cuando es mezclado con cierta cantidad de agua. Las arcillas están químicamente constituidas por Si, Al, H2O y frecuentemente Fe, así como por metales alcalinos y alcalino-térreos, de materia orgánica y otros compuestos amorfos.


Su gran capacidad de adsorción es atribuida principalmente a su estructura cargada negativamente, elevada área superficial y gran porosidad.

ZeolitaLas zeolitas son aluminosilicatos minerales que pueden ser resultado de procesos naturales, tales como la alteración de rocas volcánicas ricas en vidrio o pueden ser producidas sintéticamente. La estructura de un cristal de zeolita se basa en un tetraedro que está formado por cuatro átomos de oxígeno enlazados con un átomo de silicio por medio de sus cuatro electrones de valencia. Formado por cuatro átomos de oxígeno enlazados con un átomo de silicio por medio de sus cuatro electrones de valencia.

Cenizas volantesLa ceniza volante es un material particulado producido en la combustión de carbón en plantas termoeléctricas. Durante la combustión del carbón los componentes orgánicos


son oxidados y volatilizados, mientras que una gran parte de la materia mineral es transformada en subproductos residuales sólidos tales como cenizas volantes y escorias. Las cenizas volantes son arrastradas por el flujo de gases que se generan durante la combustión y pueden ser retenidas por medio de filtros de tejidos especiales, colectores mecánicos (ciclones), depuradores por vía húmeda y precipitadores electrostáticos. Posteriormente, y una vez que este material es retenido, son recolectados en tolvas, desde donde son transportadas a lugares de almacenamiento.

Son consideradas como una buena alternativa en el tratamiento de aguas residuales debido a que están constituidas por alúmina, sílice, óxido de hierro, óxido de calcio, óxido de magnesio y carbono; presentan una porosidad entre 0,016 y 0,1 cm3/g ; un área superficial específica entre 0,4 y 485 m2/g; además su naturaleza alcalina lo hace un buen agente de neutralización.


Tratamiento de remoción de detergentes en el agua

Los detergentes se definen como agentes de limpieza que se basan en propiedades superficiales. Un detergente es una suma de productos:

Posee una materia activa que es la que tiene las propiedades superficiales, son los llamados tensioactivos. Cuenta con otros componentes complementarios que facilitan la acción de limpieza. Existen diversos tipos:

Coadyuvantes: ayudan a la acción de los tensioactivos. Principalmente lo que hacen es secuestrar el calcio y el magnesio para evitar la precipitación.

Aditivos: son los blanqueantes, suavizantes, etc. Auxiliares de presentación: como el agua, para que el gel sea líquido, o

colorantes si se desea sólido. Productos que determinan la presentación.

TENSIOACTIVOS:

Son la materia activa de los detergentes, la que limpia. Su principal propiedad es que disminuyen la tensión superficial del medio en el que está inmerso.

Tipos de tensioactivos: hay diferentes tipos dependiendo de la carga:

Tensioactivo aniónicos : se ionizan en disolución acuosa originando iones orgánicos con carga negativa. Son los mas frecuentes, usados sobre todo en el ámbito domestico.

Tensioactivo cationico : son aquellos que en disolución presenta carga positiva. Son poco frecuentes, se emplea en algunos usos industriales.

Tensioactivos no iónicos : en disolución no originan iones (no cargas), pero si se solubiliza gracias al carácter polar. Estos productos son los mayoritarios en usos industriales.

Tensioactivo anfotérico : son los que pueden presentar carga negativa o carga positiva en función de las propiedades del medio, principalmente del pH.

PROCESOS DE ELIMINACION DE TENSIOACTIVOS

Los principales métodos que se utilizan para retirarlos del medio ambiente son:

Método de eliminación por espumación : agitamos el agua o introducimos aire, generando espuma donde se acumula el tensioactivo o tiende a acumularse en ella, luego se recoge la espuma. Es un método poco usado por su escasa utilidad, además genera problemas en la depuradoras, resulta indeseable.

Eliminación por adición de detergentes cationicos : para eliminar tensioactivos aniónicos añadimos tensioactivos cationicos, produciendo una reacción que tiene como producto una sal insoluble (sin carga) que precipita y se elimina del agua. Es un método caro y además los tensioactivos cationicos son aun mas tóxicos que los aniónicos.


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Eliminación por precolación sobre el terreno : hemos visto que los tensioactivos tienen gran capacidad de adsorberse. Existen los llamados filtros verdes, los cuales consisten en regar una superficie donde hay una serie de plantas de crecimiento rápido. La materia orgánica y el tensioactivo se queda retenida en el sedimento, y el agua es utilizada por las plantas. Esto solo es valido para poblaciones pequeñas con mucha superficie de terreno.

Eliminación por adsorción : se utilizan adsorbentes, debido a la tendencia del tensioactivo a adsorberse. Por ejemplo el carbón activo, las arcillas, la sílice, etc. Se añaden estos adsorbentes en pequeñas partículas, que se vinculan al tensioactivo y luego se retira todo una vez haya colmatado, mas tarde se puede quemar, como en el caso del carbón activo que al quemarse combustiona el tensioactivo y el carbón se activa de nuevo.

Eliminación mediante coagulantes : la coagulación es el proceso mediante el cual se pretende que partículas coloidales (menos de 1 micra) se agrupen formando partículas de mayor tamaño, que pueden retirarse por procesos de sedimentación. Como coagulantes se suelen usar: Fe3+ y Al3+, pequeñas moléculas con mucha carga. Los cationes con mucha carga forman complejos de tensioactivos coagulante, interaccionando con otros, hasta alcanzar la suficiente capacidad como para sedimentar.

Eliminación por oxidación química : el tensioactivo es materia orgánica que se puede oxidar con agua oxigenada (H2O2), con ozono (O3), con oxigeno (O2), o con cualquier otro oxidante. Se hace por vía química no biológica.La reacción se da de la forma: Oxidante + LAS CO2 + H2O


Tratamiento de remoción de grasas en el agua

Eliminación de aceites y grasas

Es importante tener presente que llegan a la planta de tratamiento aceites y grasas provenientes de la basura producida por el hombre, estas grasas pueden causar daños en los procesos de limpieza pro su viscosidad, obstruyendo rejillas, ductos o impidiendo la correcta aireación de los sistemas.

Para solucionar este problema, se colocan trampas para aceites, que pueden ser tan sencillas como tubos horizontales abiertos en la parte superior dispuestos en la superficie de los tanques, con el fin de captar la película de aceite que flota en el agua.

- Desengrasado: Su objetivo es eliminar las grasas, aceites, espumas y otras sustancias

de densidad inferior a la del agua, que pudieran distorsionar los procesos de tratamiento

posteriores.

El desengrasado se realiza agregando finas burbujas de aire, para que las grasas

se dispersen y facilitando así su flotación. Normalmente, las grasas concentradas, se

almacenan en contenedores especiales y se envían a un vertedero. En el caso de que se

disponga de horno de incineración de fangos en la depuradora, las grasas pueden

incinerarse en ellos.

La mayoría de los residuos generados en el pretratamiento (arenas, grasas, sólidos grandes...) se compactan y se recogen en contenedores. Finalmente, se retiran a vertederos de residuos sólidos urbanos o a plantas de compostaje donde son tratados para que puedan ser reutilizados como abono.

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