Guia 1 Tratamiento de Riles

Guía de ejercicios N°1

1. Utilizando los principios de estequiometria,

1. Balancear la reacción para la coagulación de 50[mg/L] de sulfato férrico hidratado Fe2(SO4)3·9H2O mostrada a continuación:

[pic 4]

1. Calcular la cantidad en [mg/L] de Fe(OH)3 precipitado.
2. Calcule la cantidad en [meq/L] de alcalinidad consumida, sabiendo que la alcalinidad consumida es igual al sulfato generado.
3. Estime el consumo de CaCO3 que compensa que compensaría la generación de protones (pérdida de alcalinidad)

1. Grafique los coeficientes de actividad de Na+, Ca2+ y Al3+ para fuerzas iónicas, desde 0.001M (agua muy pura) hasta 0.5M (agua de mar). Determine las fuerzas iónicas y los Sólidos Disueltos Totales en el punto en que la corrección de coeficientes de actividad se hace considerable (coeficientes menores a 0.95) para iones monovalentes, divalentes y trivalentes.

Desarrollo:

Las fórmulas utilizadas para el desarrollo del ejercicio fueron las siguiente:

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

Siendo .[pic 8]

        A través de una sucesión de concentraciones desde 0,001[M] a 0,5[M] se obtuvo la siguiente curva de coeficiente de actividad vs fuerza ionica:

[pic 9]

El coeficiente de actividad tiene relación con la interacción de las especies en la solución, siendo 1 el valor en el que no existe relación con el medio y, por ende, no se requiere corrección. Por lo mismo se obtienen los valores mínimos de coeficiente de actividad, con los parámetros de interés:

1. El amoniaco (NH3) es tóxico para los peces a bajas concentraciones. La constante de equilibrio para la disociación de amonio en agua es 𝑝𝐾𝑎 = 9.5, y su reacción es la siguiente:

[pic 10]

Calcule y grafique las concentraciones de amoniaco y amonio para un rango de pH entre 6 y 10, si la concentración total (NH3 + NH4+) es 1[mg/L] de nitrógeno.

1. Determine la DBO 1-d y la DBOu para un agua residual con una DBO 5-d (20°C) de 200[mg/L]. ¿Cuánto habría sido la DBO 5-d si la prueba hubiese sido realizada a 25°C? la constante de reacción es de 0.23 d-1 y un 𝜃 de 1.047
2. Determine a demanda teórica de oxígeno (ThOD) para la glicina [CH2(NH2)COOH] considerando los siguientes supuestos:

• En la primera etapa, el carbono orgánico y nitrógeno son convertidos a dióxido de carbono.
• En una segunda y tercera etapa, el amoniaco es oxidado secuencialmente a nitrito y a nitrato.

• La ThOD es la suma del oxígeno requerido en las tres etapas.

Desarrollo:

La reacción involucrada es la siguiente:

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Estequiométricamente se obtiene que para la etapa 1 se requieren 1,5 moles de  por cada mol de glicina y en la etapa 2 y 3 un 3,5 mol de  por cada mol de glicina, lo cual es 0,64[g] de  y 1,50,64[g] de  por gramo de glicina, respectivamente para cada etapa[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

1. Determine las razones teóricas entre DBO/DOQ, DBO/COT y COT/DBO para el C5H7NO2. Considere que la constante cinética para la reacción de primer orden de DBO es 0.23[d-1]
2. Los siguientes resultados de la prueba se obtuvieron para tres muestras de efluentes de aguas residuales tratadas.

1. Determine la fuerza iónica y los coeficientes de actividad y actividades para los constituyentes de una de las muestras.
2. Estime la alcalinidad, expresada en mg/L de CaCO3 para una de las muestras.
3. Estime la cantidad de SDT para una de las muestras y sumando la masa de cada especie iónica. Compare los valores obtenidos y comente.

[pic 18]

𝐼 = 2,5 × 10−5 ⋅ 𝑇𝐷𝑆

1. Determine la fracción molar de Ca+2, Mg+2 y SO4-2 para las siguientes muestras de aguas residuales.

[pic 19]

1. Utilizando la expresión propuesta, determine la concentración en [mg/L] de Sólidos totales y Sólidos Volátiles para dos de las siguientes muestras de agua residual

[pic 20]

Desarrollo

Para la muestra 3 se tienes:

[pic 21]

[pic 22]

1. Los siguientes resultados de la prueba se obtuvieron para una muestra de aguas residuales tomada en la cabecera de una planta de tratamiento de agua. Todas las pruebas se realizaron con un tamaño de muestra de 50 mL.

1. Determine la concentración de Sólidos Totales (ST), Sólidos Volátiles Totales (SVT), Sólidos Suspendidos Totales (SST), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV), y Sólidos Disueltos (SD) para una de las muestras.[pic 23]

Desarrollo

Para la muestra 3 se tiene:

• Cálculo de sólidos totales (ST):

[pic 24]

[pic 25]

[pic 26]

Cálculo de sólidos volátiles totales (SVT):[pic 27][pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

• Cálculo de sólidos suspendidos totales (SST):

[pic 31]

[pic 32]

[pic 33]

Cálculo de sólidos suspendidos volátiles (SSV):[pic 34][pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

Cálculo de sólidos disueltos (SD):[pic 38][pic 39]

[pic 40]

1. Utilizando la ley de Henry, determine la concentración de saturación para el O2, N2 o CO2 en agua a 0, 10, 20, 30, 40 y 50[°C]. Grafique dicha concentración como función de la temperatura.
2. El agua de soda embotellada se produce al aumentar la presión del gas y el contenido de dióxido de carbono. Para una botella de gas total de 2 atm. Determine el pH del agua de soda a 25 °C, si la composición del gas en el espacio superior es 95% de dióxido de carbono en volumen.

Desarrollo:

Las ecuaciones descritas a continuación son la relación que contiene el dióxido de carbono con el ácido carbónico, el cual este último se descompone en bicarbonato y carbonato liberando protones, los cuales son los responsables del pH que contienen las bebidas

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