Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Laboratorio de Operaciones Unitarias

Trabajo Práctico Nº 10

Calidad de Agua

Objetivos

• Determinar la calidad de agua de los diferentes tipos de agua producidos en la Planta Piloto de Ingeniería Química.

Introducción

En el presente informe se analiza la conductividad y el pH de distintas calidades de agua que fueron proporcionadas por la cátedra; las mismas son: agua de red, agua ablandada, agua destilada, agua bidestilada y agua de osmosis.

Lo que se persigue con estas mediciones es evaluar la calidad del agua y determinar su utilización para distintas operaciones industriales, ya que según el tratamiento recibido previamente va a satisfacer determinadas operaciones industriales.

El pH es una medición de la cantidad relativa de iones de hidrógeno e hidróxido en el agua. El agua que contiene más iones de hidrógeno tiene una acidez mayor, mientras que el agua que contiene más iones de hidróxido indica un rango básico.

La conductividad depende de la presencia de iones; de su concentración, movilidad, y de la temperatura.

 La dureza es otro parámetro fundamental para definir la calidad del agua y su uso, ya que determina la cantidad de iones Calcio y Magnesio en el agua. Esta medición es de suma importancia ya que una alta concentración de iones producirá deterioro en las cañerías y equipos. Lo que sucede por ejemplo en la caldera es que al irse evaporando el agua los iones quedan depositados en el inferior de la misma ocasionando una resistencia a la transferencia de calor.

En la práctica, se realizó la medición de pH, conductividad y dureza a distintas muestras de agua tratadas y usadas en el laboratorio de la facultad.

Para medir los parámetros mencionados anteriormente se utilizó un multímetro para determinar la temperatura, un pH metro para medir el pH de las muestras. El pH se midió con el pH metro PH-03(II) Pen type y la conductividad con el conductímetro SPER SCIENTIFIC. Para el caso de dureza, se realizó una titulación con EDTA utilizando un indicador metalocrómico (NET).

Fundamento teórico

El agua es sometida a diversos procesos tecnológicos que permiten obtener diferentes calidades haciéndola apta para llevar a cabo un determinado proceso industrial.

Se denomina conductividad a la capacidad de una solución para transmitir corriente eléctrica y depende de la cantidad de sales disueltas en la solución. Es por esto que es un parámetro importante de la calidad de agua.

Se dice que un agua es “dura” cuando contiene en disolución de cantidades apreciables de sales cálcicas y magnésicas, fundamentalmente como cloruros, sulfatos y bicarbonatos. La dureza debida a la presencia de bicarbonatos se conoce como “dureza temporal”, ya que puede eliminarse por simple ebullición o por adición de alcalis en disolución que transforma los bicarbonatos en carbonatos solubles. Por el contrario, la dureza producida por los sulfatos y cloruros no puede eliminarse y por esta razón se denomina “dureza permanente”.

 La misma se expresa como ppm (partes por millón) de CaCO3. La dureza es indeseable en muchas ocasiones, como es el caso de calderas, ya que, (como se dijo previamente) producen incrustaciones en las tuberías y, por lo tanto, una pérdida en la eficiencia de la transferencia de calor (disminuye el coeficiente global de transferencia de calor U).

La dureza del agua se determina, generalmente, mediante una valoración EDTA (que suele representarse por H4Y) compuesto que actúa como ligante frente a numerosos iones metálicos, con los que origina diferentes complejos quelatos de distinta estabilidad en función del pH del medio. El punto final de la valoración se pone de manifiesto mediante la utilización de un indicador metalocrómico.

Los iones Ca(+2) y Mg(+2) forman compuestos quelatos de estequiometría 1:1 con el EDTA. Para poner en manifiesto el punto final de la valoración se usa como indicador el NeT (negro de eriocromo T). El NeT, cuando se encuentra sólo, muestra un color azul puro, pero en presencia de Mg(+2), forma con este ión un complejo de color rojo vinoso.

En las titulaciones con EDTA debe trabajarse en un medio cuyo pH es 10 para que la especie predominante en el equilibrio de disociación de la especie hexaprótica sea la que se encuentra completamente disociada y aquella en la que coexisten en disolución los iones Ca(+2) y Mg(+2). Si el pH fuera mayor a 10 precipita el hidróxido de magnesio, pero si el pH es menor a 10 el indicador no completará con los magnesios. Los complejos del EDTA con los cationes divalentes son muy estables en soluciones básicas. Por ello, se le agrega a la solución a titular, otra amortiguadora que regula la acidez del medio alrededor de dicho valor de pH. Asimismo, esto se requiere para poder observar el viraje del indicador metalocrómico.

 Al adicionar inicialmente el indicador (NET) se origina el color rojo vinoso correspondiente al complejo Mg-NeT. Al ir agregando EDTA desde la bureta, éste va complejando primeramente los iones Ca(+2) libres y luego Mg(+2) libres en la disolución y cuando éstos se agotan, la adición de una gota de EDTA desplaza el NeT de su complejo con Mg(+2), debido a que forma con este ión un complejo más estable que el NeT. Cuando todos los iones calcio y magnesio complejaron con el EDTA el indicador queda libre por lo que aparece el color azul puro propio del indicador libre, permitiendo así visualizar el punto final de la valoración.

Afinidad NET: Ca(II) < Mg(II)

Afinidad EDTA: Ca(II) >Mg(II)

HOOC – H2C                               CH2 – COOH

\                             /

N - CH2 - CH2 – N

/                             \

HOOC – H2C                               CH2 – COOH

Figura 1. Estructura química del EDTA

Mg+2   +    NET (azul)  MgNET+2 (rojo vinoso)[pic 1]

A continuación, comienza a agregarse el EDTA. Las reacciones de titulación son:

Y-4    +    Ca+2  YCa-2     (el EDTA compleja primero con el calcio)[pic 2]

Y-4    +    Mg+2   YMg-2[pic 3]

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