NEUTRALIZACION DE UN EFLUENTE INDUSTRIAL CON DIOXIDO DE CARBONO

OBJETIVOS- Comprobar que mediante este método se puede neutralizar un efluente industrial con CO2, ahorrando la economía de las empresas y también mejorando la calidad de la muestra neutralizada, buscando así que esta no sea muy acida y traiga problemas al medio ambiente.

FUNDAMENTO TEORICO

La utilización de procesos físico químicos y/o bioquímicos para el tratamiento de efluentes industriales líquidos ocurrió, históricamente, con posterioridad a la utilización masiva de procesos industriales; es decir, fue de interés para la humanidad la producción industrial antes de tomar nota de que los procesos de transformación de los materiales producían un impacto negativo sobre el medio ambiente.Los objetivos de la neutralización de efluentes líquidos son: Amortiguar las variaciones de carga orgánica, evitando las descargas de golpe (schock loading). Minimizar requerimientos de neutralizante (pH variante). Minimizar cambios bruscos en la carga de sistemas físico químicos (dosificaciones dentro de un rango dado). Mantener procesos biológicos aun cuando la planta pare. Prevenir cargas tóxicas puntuales (tip. fenol).

¿Qué es un Efluente industrial?Deben considerarse como tal, todas las descargas residuales derivadas de los procesos industriales, como así también los vertidos originados por distintos usos del agua industrial, como ser los provenientes de las purgas de circuitos cerrados o semicerrados de la refrigeración, de producción de vapor, de recirculación de aguas de proceso, aguas de condensados, de limpieza de equipos y utensilios, etc.; evacuados a cualquier destino fuera de la industria.

Neutralización Un sinnúmero de descargas industriales ocurren en condiciones de acidez o alcalinidad que son incompatibles con las normas de descarga o con los procesos biológicos o físico químicos posteriores. En particular, los Sistemas biológicos requieren un pH entre 6,5 y 8,5 y además Producen CO2.

Para procesos biológicos, el grado de pre-neutralización requerido es una función de la DBO ("demanda bioquímica de oxígeno) y del contenido de alcalinidad o de acidez (capacidad de producción o de consumo de ácido, que es distinto del pH).

Procesos típicos de neutralización Mezclar efluentes ácidos y alcalinos en un ecualizador y disponer de alguna capacidad de retención de cargas fuertes en ácido o álcali. Si la actividad industrial del caso genera desechos tanto ácidos como alcalinos, se deben utilizar tanto la acidez como la alcalinidad excedentes para producir un efluente neutro.

Neutralizar ácidos en lechos de caliza. La caliza se da en forma natural como piedras y tal nombre se refiere al carbonato de calcio; la disolución del carbonato genera alcalinidad. Los lechos pueden ser tanto de flujo ascendente como descendente, la tasa de carga de diseño -sin información adicional de laboratorio-

es del orden de los 4*10-2m3/(min*m2); esta tasa está definida por las constantes de la caliza y por el tiempo de residencia típico de neutralización de caudales ácidos del tipo industrial.

Si hay ácido sulfúrico, la concentración de ácido no debiera exceder un 0,6% de H2SO4 para no formar una capa excesiva de CaSO4 (no reactiva) y se debe vigilar que la evolución de CO2 no sea excesiva (pues produce un efecto tampón)

Mezcla de ácidos con lodos de cal. Se suele llamar "cal" al hidróxido de calcio, también citado como "cal viva" (cuando la "cal apagada" es el óxido de calcio). El grado de neutralización dependerá del tipo de cal utilizada. Si hay una fracción magnésica, la reacción de neutralización es muy rápida y llega a pH bajo 4,2. El diseño depende de la curva de titulación de la cal a utilizar.

La reacción de la cal se acelera -como muchas otras- por calor y por agitación física. En sistemas altamente reactivos, se requieren unos diez minutos. La cal se utiliza en lodos al 8 a 15 %.

Otros agentes neutralizantes (alcalinos) típicos son el NaOH, el Na2CO3 o el NH4OH.

Residuos alcalinos, también llamados básicos. Se puede utilizar cualquier ácido fuerte. Por consideraciones prácticas, la elección se limita a considerar el ácido sulfúrico (en la máxima dosis tolerable sin exceder la norma de descarga de sulfatos) y el ácido clorhídrico (para completar la neutralización). La reacción es prácticamente instantánea, pero el grado de mezcla no es instantáneo.

Si se dispone de gases de combustión con CO2 en el orden del 14%, se puede burbujear este gas en la solución alcalina. El CO2 establece un equilibrio con gas carbónico, HCO3

- cuya capacidad ácida se utiliza para neutralizar la carga alcalina. La reacción es -naturalmente- más lenta que la de los ácidos fuertes en fase líquida pero suele ser de mucho menor costo y aporta –aunque mínimamente- al abatimiento de la carga atmosférica de gases invernadero.

CORRELACIONES

Neutralización de el Acido Carboxílico con el NaOH aplicaremos:

En el momento de la neutralización se cumple que el número de equivalentes de ácido que han reaccionado (N • V) es igual al número de equivalentes de la base (N' • V'):

N • V = N' • V'#eq-NaOH=#eq-H2CO3

# de eq- H2CO3 = nº de moles de ácido · nº de protones cedidos por el ácido

# de eq- NaOH = nº de moles de base · nº de protones captados por la base

PARTE EXPERIMENTAL

REACTIVOS Y MATERIALES Acido Clorhídrico: densidad 1.08 g/ml y al 16.5% de pureza. Carbonato de Calcio: 98% Gradilla Tubo de ensayo (o2) pH metro o papel pH Erlenmeyer Vaso de precipitado Tapón oradado Manguera Bagueta Muestra a neutralizar

DATOS/INFORMACIÓN SOLICITADOS:

Masa del carbonato a utilizar:Volumen de ácido clorhídrico a utilizar:Moles del dióxido decarbono producido:pH de la muestra neutralizada:

CONCLUSIONES:- No se llego a neutralizar la muestra debido a que el H2CO3 es un ácido

débil para neutralizarlo con el NaoH siendo este una base muy fuerte.

- El PH final de la muestra obtenida fue cerca de 13.- El experimento demostró que el H2CO3 no ayuda en este experimento a

poder demostrar la capacidad del CO2 al neutralizar un efluente industrial.

RECOMENDACIONES:-Conocer las propiedades de los compuestos que usamos, para prevenir accidentes.- Cuidarse del desprendimiento violento de gas que se genera, al momento de echar el HCl al CaCO3. - Al hacer los cálculos tener en cuenta los porcentajes de pureza y

concentración, con los que se trabaja.

CUESTIONARIO

1.- Sobre el Dióxido de Carbono:- Obtención

El anhídrido carbónico o dióxido de carbono es un gas resultante de la combinación de dos cuerpos simples: el carbono y el oxígeno.Se produce por diversos procesos: por combustión u oxidación de materiales que contienen carbono, como el carbón, la madera, el aceite o algunos alimentos; por la fermentación de azúcares, y por la descomposición de los carbonatos bajo la acción del calor o los ácidos. Comercialmente el dióxido de carbono se recupera de los gases de hornos de calcinación, de los procesos de fermentación, de la reacción de los carbonatos con los ácidos, y de la reacción del vapor con el gas natural, una fase de la producción comercial de amoníaco. El dióxido de carbono se purifica disolviéndolo en una solución concentrada de carbonato alcalino y luego calentando la disolución con vapor. El gas se recoge y se comprime en cilindros de acero.

- Propiedades y características.

El CO2 es un gas de olor ligeramente picante, incoloro y más pesado que el aire. No es esencial para la vida. Solidifica a temperatura de -78,5°C, formando nieve carbónica. En solución acuosa el gas crea el ácido carbónico, muy inestable para ser aislado de forma sencilla. El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco, se usa mucho como refrigerante. Su capacidad para enfriar es casi el doble que la del hielo del agua; sus ventajas son que no pasa a líquido sino que se convierte en un gas, produciendo una atmósfera inerte que reduce el crecimiento de las bacterias.

Propiedad Valor Masa molecular 44.01 Gravedad específica 1.53 a 21 oC Densidad crítica 468 kg/m3 Concentración en el aire 370,3 * 107 ppm Estabilidad Alta Líquido Presión < 415.8 kPa Sólido Temperatura < -78 oC Constante de solubilidad de Henry 298.15 mol/ kg * bar Solubilidad en agua 0.9 vol/vol a 20 oC

Adjuntamos Hoja de Seguridad de este compuesto.

- Problemas que genera.El Dióxido de Carbono es el mas potente vasodilatador cerebral conocido. La inhalación de grandes cantidades causa una rápida insuficiencia respiratoria conduciendo al coma y la muerte. Los efectos nocivos crónicos, de la inhalación reiterada de bajas concentraciones (3 - 5% molar), no se conocen.

2.- La obtención del dióxido de carbono en el proceso de combustión en una caldera.

Las calderas industriales queman petróleo, gas, carbón y una amplia variedad de productos y/ó subproductos, estas producen energía mecánica gracias a la grande presión de vapor que expulsan. Para que estas se calienten se debe de realizar un proceso de combustión, y es de aquí de donde se puede obtener y colectar el CO2.

3.- Caracterización de un efluente industrial (líquido) de una industria.

Efluentes líquidos, son las emisiones al ambiente que producen efectos no deseables en este. Estos líquidos contienen microorganismos

En una industria las principales fuentes de estos son: proceso de producción servicios auxiliares lavado y limpieza baños y áreas de servicios

5.- ¿Se logró neutralizar la muestra? De no ser positiva su respuesta, indicar las causas. No se llegó a neutralizar la muestra ya que esta al echarle la fenoftaleina dio color rosado indicando que era una base, con el papel ph se midió un PH = 13.La muestra no se llegó a neutralizar ya que el H2CO3 es una base muy débil como para quererla neutralizar con la muestra de NaOH que es una base fuerte.

BIBLIOGRAFIA - ANEXOS:http://www.cibernetia.com/tesis_es/CIENCIAS_TECNOLOGICAS/INGENIERIA_Y_TECNOLOGIA_QUIMICAS/TECNOLOGIA_DE_LA_COMBUSTION/3www.wikipedia.com