Parámetros de Química de Superficie en la Limpieza Ecológica de Aguas Residuales Oleosas

Parámetros de Química de Superficie en la Limpieza Ecológica de Aguas Residuales Oleosas
Las aguas residuales oleosas que se acumulan en los buques deben:
Liberado de aceite antes de descargar por la borda para cumplir con las regulaciones ambientales. La tecnología actual emplea filtros coalescentes, normalmente compuestos de fibras de vidrio unidas por aglutinantes resinosos. Las gotitas de aceite emulsionado se adhieren a las fibras y se unen, separando así el aceite del agua efluente. Sin embargo, los tensioactivos en el agua residual interfieren con la separación. Se estudiaron seis sustratos sólidos, cinco aceites típicos, agua de mar, agua destilada, dos formulaciones detergentes de especificación militar y una formulación detergente no especificada en diversas combinaciones. Los parámetros de la química superficial medible pertinentes fueron la tensión interfacial de aceite-agua, el ángulo de contacto aceite-sólido y la energía de adhesión aceite-sólido. El vidrio y los aglutinantes fueron los sustratos menos efectivos para la
Polipropileno y politetrafluoroetileno fueron los
eficaz. La formulación de detergente más prometedora era el limpiador no específico.

        Los aceites de diversas fuentes en naves navales encuentran su camino, por fugas y derrames, en la sentina. Los tensioactivos naturalmente presentes y compuestos intencionalmente en aceites, y otros utilizados a bordo de los buques para una variedad de fines de limpieza también se acumulan en la sentina. Estos y los detergentes de limpieza de sentina conducen a dispersiones estables de aceite en el agua de sentina. Periódicamente, se debe vaciar la sentina, pero los requisitos ambientales prohiben la contaminación de las aguas naturales con aceite, y es necesario eliminar el aceite de las aguas de sentina antes de su descarga por la borda.
En ausencia de cualquier tratamiento del contenido de sentina, el aceite se dispersa en el agua en tres modos distintos, a saber, solubilidad simple, solubilización (1-3) y emulsificación
(3, 4).
Las solubilidades simples de los hidrocarburos parafınicos puros del número de carbonos 1-8 oscilan entre menos de 1 ppm y aproximadamente 60 ppm (5). Entre estas parafinas, las solubilidades suelen disminuir con el aumento del número de carbonos, y aumentan con el aumento de la ramificación. Los hidrocarburos olefínicos, acetilénicos, cicloparafínicos y aromáticos varían en solubilidad de aproximadamente 3 - 3600 ppm. Sin embargo, no debe esperarse que estas especies más solubles en agua se extraigan por agua en forma molecularmente dispersada (disuelta) a partir de un aceite práctico hasta el grado de su solubilidad. Son
Mucho más soluble en el aceite que en el agua. El grado en que se extraerían agua en solución verdadera sería mucho menor y dependería de sus concentraciones en el petróleo, de sus solubilidades relativas en el aceite y el agua, y
Agua / aceite (6). Sin embargo, otras especies orgánicas, usualmente polares, que pueden o no contribuir a la solubilización o emulsificación, están presentes en los aceites de petróleo y se ha observado que son extraídas en un grado mucho mayor por el agua con la que el aceite está en contacto debido a Su mayor solubilidad en agua que en aceite (6). Estas sustancias pueden constituir también una fuente de contaminación,
De los cuales depende de sus diversas toxicidades individuales, y sus concentraciones.
La contribución del aceite solubilizado al contenido total de carbono del agua de mar artificial puede ser tan alta como 5000 ppm (3) y es probable que esta cantidad pueda ser excedida,
Dependiendo del agente solubilizante, su concentración y la relación agua-aceite. Los agentes solubilizantes son usualmente también agentes emulsionantes, y pueden emulsionar establemente el aceite.
Las emulsiones son turbias debido a que los tamaños de las gotitas de aceite dispersado superan suficientemente la escala molecular y dispersan la luz apreciablemente. Los tensioactivos promueven la emulsificación debido a que sus moléculas polares rodean las pequeñas gotitas de la fase oleosa que luego se repelen debido a las cargas eléctricas de similar polaridad mantenidas por las vainas de las moléculas de tensioactivos polares que envuelven las gotitas.
En ausencia de surfactante añadido intencionalmente, el método coalescente de separación de mezclas de aceite en agua ha sido razonablemente exitoso experimentalmente. Aquí la mezcla se hace pasar a través de un filtro coalescente, normalmente compuesto de fibras de vidrio fijadas entre sí con un aglutinante resinoso. Las gotitas de aceite dispersadas se unen a las fibras a medida que pasa el agua. A medida que quedan atrapadas gotitas adicionales
Por la unidad que se unen con los previamente unidos. Cuando se acumulan gotas grandes, se canalizan a través y se elevan para formar una capa separada de aceite que se puede drenar. No obstante, si el detergente está presente en cantidades
Utilizado para operaciones de limpieza a bordo de buques, el sistema falla. Las gotitas de aceite no se unen, sino que pasan dispersas esencialmente como estaban en el influente al coalescente. El objetivo de la presente investigación es estudiar esta falla y, en última instancia, eludir los obstáculos a una separación viable del aceite de las aguas de sentina en presencia de detergente. Una solución satisfactoria al problema requiere una
Equilibrio cuidadoso de dos objetivos antipáticos. Por un lado está la necesidad de utilizar formulaciones eficaces de limpieza a bordo de los buques. Estos materiales cumplen su función de limpieza emulsionando y solubilizando el aceite. Por otra parte, para mantener una ecología satisfactoria, las aguas residuales deben ser liberadas de aceite, pero los detergentes interfieren con la separación.

La solubilización y la emulsificación se producen en grados variables,
Dependiendo de la naturaleza del tensioactivo en cuestión.
En general, sin embargo, la emulsificación es la más problemática
De los dos, porque su magnitud cuantitativa
Generalmente excede el de solubilización.
Principios
Las principales mediciones realizadas fueron las del contacto
Ángulos de gotas de aceite bajo el agua sobre un sólido y
Tensiones entre el petróleo y el agua. El ángulo de contacto,
0, es el ángulo subtendido por la base de la gota contra el
Superficie sólida y la tangente a su cúpula donde se encuentra
Sólido, como en la Figura 1. La tensión interfacial, la tendencia
Interfaz con el contrato, puede expresarse en términos de
Energía o fuerza. En cualquier caso, la magnitud numérica es
lo mismo. Las tensiones interfaciales en las interfaces líquido-sólido son
No experimentalmente accesible. Por consiguiente, el único
Enfoque de estudio interfacial pertinente es la consideración de
Del ángulo de contacto del aceite sobre el sólido y
La tensión interfacial en la interfase aceite-agua.
Si todos los demás efectos se consideran iguales,
Ángulo de contacto, mayor es la atracción mutua entre
El aceite y el sólido. De manera similar, cuanto menor es la interfacial
Tensión entre dos fases cualquiera, mayor es su
Atracción mútua. Una consideración matemática de la
Fenómenos pertinentes es más revelador que este
concepto.
La figura 2 representa las fuerzas interfaciales pertinentes y
Ángulo de contacto bajo el agua en la unión aceite-agua-sólido de
Una gota de aceite sobre un sólido, donde ysw, yso y yow son la interfacial
Tensiones, respectivamente, en el agua sólida, el aceite sólido,
Y las interfaces aceite-agua. En equilibrio,
Ysw = Yso + Yow cos 0 (1)
Si la interfaz entre el aceite y el sólido disminuye en 1
Cm2, se incrementan las interfaces aceite-agua y agua-sólido
Por 1 cm2 cada uno. La energía necesaria para efectuar este cambio,
entonces es
(2)
Donde WA es la energía de adhesión, o la energía de desplazamiento
De la gota de aceite del sólido. Combinación de ecuaciones
L y 2 conduce a
WA = yow (1 + cos 0) (3)

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