Informe Lab.8 Química II.Informe Lab.8 Química II.Informe Lab.8 Química II.Informe Lab.8 Química...

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL

LABORATORIO N8: ABLANDAMIENTO DEL AGUA INTEGRANTES : -MALDONADO ZAPATA, DAVID 20112175A -BECERRA-PACHAS, GONZALO 20112169A - CORDOVA GUILLEN, CRISTHOPER 20101409F Curso: QUIMICA II PROFESOR : ING. CESAR AUGUSTO MASGO SOTO

LIMA PER

2014-II

LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA

ABLANDAMIENTO DEL AGUA

1. OBJETIVO:

Observar e interpretar el proceso de Ablandamiento del agua, mediante el tratamiento de resinas se intercambio inico y el mtodo EDTA. identificar experimentalmente las caractersticas del agua blanda y los iones

que intervienen. Determinar la dureza total en la muestra de agua y expresarla en sus correspondientes

unidades. Reconocer la importancia del titulante EDTA en las volumetras por formacin de

complejos. Estudiar las variaciones en la dureza de las distintas muestras de agua, para as hallar

conclusiones.

2. FUNDAMENTO TERICO:

LA DUREZA del agua es causada por ciertas sales. Los iones principalmente causantes de la dureza son los de calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+) y bicarbonato (HCO3-). Estos iones o minerales son los causantes de las formaciones slidas que producen las obstrucciones en las tuberas y el equipo en los sistemas de agua potable y de agua de proceso.

Las unidades ablandadoras ofrecen una solucin de purificacin del agua para la eliminacin del agua dura y de la cal.

La dureza del agua es importante en muchas aplicaciones, por ejemplo en la depuracin del agua potable, en el agua de cerveceras y sodas, y tambin en agua de refrigeradores y calderas.

La dureza se mide normalmente en dureza Alemana o Francesa o por la concentracin equivalente de Ca2+. Los ablandadores son intercambiadores inicos especficos diseados para eliminar iones con mltiples cargas positivas.

Las unidades ablandadoras de agua son automticamente regeneradas con sal. (Para mantenimiento, reparacin o preguntas acerca de partes de los ablandadores o test kits para comprobar la dureza de su agua).

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- La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado domstico e industrial, provocando que se consuma ms jabn, al producirse sales insolubles. Adems le da un sabor indeseable al agua potable. - Grandes cantidades de dureza son indeseables por razones antes expuestas y debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias de bebidas, lavanderas, acabados metlicos, teido y textiles. - La mayora de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l de dureza. - Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso domstico. - La dureza es caracterizada comnmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalente. Existen dos tipos de DUREZA: Dureza Temporal: Esta determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullicin del agua y posterior eliminacin de precipitados formados por filtracin, tambin se le conoce como "Dureza de Carbonatos". Dureza Permanente: est determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullicin del agua y tambin se le conoce como "Dureza de No carbonatos". Interferencias En la tabla se encuentran la lista de la mayor parte de las sustancias que interfieren. S existen ms de una sustancia interferentes, los lmites dados en la tabla pueden variar. La turbidez se elimina por filtracin.

INTERFERENCIAS CON. MAX. SIN INTERFERIR Aluminio 20 ppm Cadmio * Cobalto 100 ppm Cobre 50 ppm

Fierro(+3) 50 ppm Fierro (+2) 50 ppm

Plomo * Manganeso 1ppm

Nquel 100 ppm Zinc *

Polifosfatos 10 ppm

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Si estn presentes son titulados como dureza. EDTA

El cido etilendiaminotetractico (EDTA) es un titulante hexadentado complejomtrico muy utilizado. Peso Molecular del EDTA: 292 g/mol Frmula condensada: C10H16O8N2

En agua potable El lmite mximo permisible es de 300 mg/l de dureza. En agua para calderas El lmite es de 0 mg/l de dureza

NEGRO DE ERICROMO T El negro de ericromo t, tambin conocido como net, es un indicador de iones metlicos, muy utilizado para titular diversos cationes comunes, comportndose como un cido dbil. Los complejos metlicos del net frecuentemente son rojos en un rango de pH entre 4 a 12, cuando est libre en solucin en un rango de pH menor a 10 su color es rosado, a pH igual a 10 es de color azul.

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AGUA DURA Se denomina agua dura aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio. El grado de dureza de un agua aumenta, cuanto ms calcio y magnesio hay disuelto. En general el lmite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO3/L

UTILIZACION En muchos procesos industriales el agua dura tiene un valor importante, tales como la preparacin de agua potable, en cerveceras y en sodas, pero tambin para el agua de refrigeracin y de alimentacin de la caldera la dureza del agua es muy importante.

PROBLEMAS

Las aguas duras traen consigo una serie de inconvenientes, con incidencia fundamentalmente econmica: mayor consumo de jabn, incrustaciones en caeras y tanques de agua, aumento de costos en las industrias debido a la necesidad de efectuar tratamientos para ablandar el agua, etc. Son perjudiciales para la salud

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AGUA BLANDA

Es aquella agua que posee un bajo nivel de minerales especialmente libre de los iones calcio y magnesio en general.

VENTAJAS Muy utilizado por las industrias para el lavado de sus productos e instrumentos de

produccin (tanques, calderas, etc.) Se utiliza menor cantidad de detergente para lavar utensilios domsticos y ropa. Menor cantidad de minerales depositados en tuberas, calentadores de agua, etc. Hacer ms eficientes los calentadores de agua, disminuyendo el consumo de gas o

electricidad. Disminuyen las manchas de agua en los platos y vasos que se secan al aire y en el

acabado de automviles. Resulta ms agradable tanto para la piel como para el cabello

Protege a los aparatos y a las tuberas que atraviesa. Proporciona mayor comodidad personal y evita la calcificacin de las instalaciones,

sobre todo de aquellas destinadas al agua caliente. USOS PRINCIPALES DEL AGUA BLANDA

Para prevenir la formacin de sarro en calderas, calentadores de agua, planchas de vapor y mquinas de lavar platos, etc.

Para pre-tratar el agua de alimentacin para equipos de smosis inversa

En resumen, el agua blanda se caracteriza por tener una concentracin de cloruro de sodio nfima y una baja cantidad de iones de calcio y magnesio.

Curva de la disolucin de CaCO3 (cal) en el agua, en funcin de la temperatura (T): cuanto ms caliente est el agua, menos cal se disuelve y, por consiguiente, se agrava el proceso de calcificacin.

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA ABLANDAMIENTO DEL AGUA DURA Cuando el agua contiene una cantidad significante de calcio y magnesio, es llamada agua dura. El agua dura es conocida por taponar las tuberas y complicar la disolucin de detergentes en agua. El ablandamiento del agua dura es una tcnica utilizada para eliminar los iones que hacen que un agua sea dura, stos especficamente estn diseados para eliminar aquellos que estn cargados positivamente. Estos dispositivos eliminan mayormente a los iones de calcio y magnesio, es decir, a los minerales duros, convirtiendo el lquido en agua blanda. Por qu se aplica el ablandador de agua? El ablandamiento del agua es un proceso importante porque la dureza del agua en las casas y en las compaas es disminuida durante este proceso. Cuando el agua es dura, puede atascar las tuberas y el jabn se disolver menos fcilmente. El ablandamiento del agua puede prevenir estos efectos negativos. El agua dura causa un alto riesgo de depsitos de cal en los sistemas de agua de los usuarios. Debido a la deposicin de la cal, las tuberas se bloquean y la eficiencia de las calderas y los tanques se reduce. Esto incrementa los costes de calentar el agua para uso domstico sobre un 15 a un 20%. Otro efecto negativo de la precipitacin de la cal es que tiene un efecto daino en las maquinarias domsticas, como son las lavadoras. El ablandamiento del agua significa aumentan la vida media de las maquinarias domsticas, como son las lavadoras, y aumentar las vida de las tuberas, incluso contribuye a incrementar el trabajo, y una expansin en la vida de los sistemas de calefaccin solar, aires acondicionados y muchas otras aplicaciones basadas en agua. Qu hace un ablandador en el agua? Los ablandadores de agua son especficos intercambiadores de iones que son diseados para eliminar iones, los cuales estn cargados positivamente. Los ablandadores mayormente eliminan los iones de calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2). Calcio y magnesio son a menudo referidos como minerales duros. Los ablandadores son algunas veces incluso aplicados para eliminar hierro, cuando el hierro causa la dureza del agua. Los mecanismos de ablandamiento son capaces de eliminar ms de cinco miligramos por litro (5 mg/l) de hierro disuelto. Los

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA ablandadores pueden operar de forma automtica, semiautomtica, o manual. Cada tipo tiene un ratio de actuacin. Un ablandador de agua colecta los minerales que causan la dureza y los contiene en un tanque colector y este es de vez en cuando limpiado de su contenido. Los Intercambiadores inicos son a menudo usados para ablandar el agua. Cuando un intercambiador inico es aplicado para ablandar el agua, este reemplazar los iones de calcio y magnesio por otros iones, por ejemplo sodio y potasio. Los intercambiadores inicos son aadidos desde un tanque de intercambiadores de iones que contiene sales de sodio y potasio. (NaCl y KCl) Cunto tiempo dura un ablandador de agua? Un buen ablandador de agua durar muchos aos. Los ablandadores que fueron provistos en los aos 80 trabajan actualmente, y muchos necesitan poco mantenimiento, solamente requieren llenarlos con la sal de vez en cuando.

SALES QUE ABLANDAN

Qu tipos de sales se venden para ser usada en los procesos de ablandamiento? Para ablandar el agua, tres tipos de sales se venden generalmente: sal de roca sal solar sal evaporada La sal de roca como mineral ocurre naturalmente en la tierra. Es obtenida de depsitos subterrneos por mtodos tradiciones de minera. Contienen entre el noventa y ocho y noventa y nueve por ciento de cloruro de sodio. Tiene un nivel de insolubilidad en agua de cerca de 0,5-1,5% siendo principalmente sulfato clcico. Su componente ms importante es sulfato de calcio. La sal solar como producto natural se obtiene principalmente con la evaporacin del agua de mar. Contiene cloruro de sodio al 85%. Tiene un nivel de insolubilidad en agua de menos de 0,03%. Se vende generalmente en forma cristalina. Tambin se vende a veces en pelotillas. La sal evaporada se obtiene a travs de procesos de minera de depsitos subterrneos que contienen la sal, esta sal se disuelve. La humedad se evapora, usando energa como es el gas natural o el carbn. La sal evaporada contiene cloruro de sodio entre un 99,6 y 99,99%.

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA Debemos utilizar la sal de roca, la sal evaporada o la sal solar en un ablandador de agua? La sal de roca contiene mucha materia que no es soluble en agua. Consecuentemente, los depsitos que ablandan tienen que ser limpiados mucho ms regularmente, cuando se utiliza la sal de roca. La sal de roca es ms barata que la sal evaporada y la sal solar, pero la limpieza del depsito puede tomar mucho tiempo y energa. La sal solar contiene un poco ms de materia insoluble que la sal evaporada. Cuando uno toma la decisin sobre que sal usar, la consideracin debe basarse en cuanta cantidad de sal es usada, con qu frecuencia el ablandador necesita ser limpiado, y el diseo de la unidad de ablandador. Si el uso de sal es bajo, otros productos pueden ser usados alternativamente. Si el uso de sal es alto, sales insolubles pueden ser rpidas cuando se usa sal solar. Adicionalmente, el reservorio necesitar mayor frecuencia de limpiado. En este caso la sal evaporada es recomendada. Es daino mezclar diversas clases de sal en un ablandador de agua? No es generalmente daina, pero hay tipos de ablandadores que se diseen para productos especficos para el ablandado del agua. Al usar productos alternativos, estos ablandadores no funcionarn bien. La sal evaporada que se mezcla con la sal de roca no se recomienda, pues sta podra estorbar el depsito que ablandaba. Se recomienda que usted permita que su unidad este vaco de un tipo de sal antes de agregar otra para evitar la aparicin de cualquier problema. Con qu frecuencia debe uno agregar la sal al ablandador? La sal se agrega generalmente al depsito durante la regeneracin del ablandador. Cuanto ms a menudo el ablandador se regenera, ms a menudo la sal necesita ser agregada. Los ablandadores de agua se comprueban generalmente una vez al mes. Para garantizar una produccin satisfactoria de agua blanda, el nivel de sal se debe mantener por lo menos lleno hasta la mitad siempre. Por qu a veces el agua no se ablanda cuando se la agrega la sal? Antes de que la sal comience a trabajar en un ablandador de agua, este necesita un pequeo rato de residencia dentro del depsito, desde que la sal se disuelve lentamente. Cuando uno comienza inmediatamente la regeneracin despus de agregar la sal al depsito, el ablandador de agua puede no trabajar segn estndares. Cuando no ocurre el ablandado del agua puede tambin indicar el malfuncionamiento del producto ablandador, o un problema con la sal que es aplicada.

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ABLANDAMIENTO DEL AGUA POTABLE

Las compaas productoras de agua potable siempre producen agua blanda? Aunque las compaas productoras de agua tienen la oportunidad de producir agua blanda, ellos no siempre lo hacen as. Una compaa productora de agua solo tiene que aadir al agua un ablandador en su sistema de purificacin, para producir agua blanda barata. Pero cuando los consumidores no pueden ser capaces de tener la eleccin tienen que beber agua no blanda. Los problemas del agua dura ocurren mayormente cuando el agua es calentada. Como resultado, el agua dura causa algunos problemas en los suministros de agua de las compaas, especialmente cuando solo el agua fra corre a travs de las tuberas. Es el agua ablandada segura de beber? El agua ablandada todava contiene todos los minerales naturales que necesitamos. Se priva solamente de su contenido en calcio y en magnesio, el sodio es aadido en el proceso de ablandamiento. Eso es porqu en la mayora de los casos, el agua ablandada es perfectamente segura de beber. Es recomendable que como agua ablandada contenga solamente hasta 300mg/L de sodio. En reas con aguas de alta dureza y que es ablandada no debe de usarse para preparar la leche de los nios, debido al alto contenido en sodio que se produce por el proceso de ablandamiento llevado a cabo. El ablandar el agua potable la privar de minerales esenciales? El ablandar no privar el agua de sus minerales esenciales. El ablandar priva solamente al agua potable de los minerales que hacen el agua ser dura, por ejemplo el calcio, magnesio e hierro.

MANTENIMIENTO DE LOS ABLANDADORES

Cundo necesita la resina de ablandamiento ser reemplazada? Cuando el agua no es suficientemente blanda, uno debera considerar primero los problemas de la sal que es usada, o malfuncionamiento de la maquinara, o los componentes de ablandamiento. Cuando estos elementos no son la causa de la insatisfactoria ablandacin del agua, quizs es tiempo de reemplazar la resina de ablandamiento, o incluso todo el sistema de ablandamiento.

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA Necesita el tanque de sal del ablandador ser limpiado? Usualmente no es necesario limpiar el tanque que contiene la sal, al menos que la sal producto sea usada en elevada materia orgnica, o que haya un serio malfuncionamiento de cualquier tipo. Si hay deposicin de sal en la resina, el reservorio debera ser limpiado para prevenir el malfuncionamiento del ablandador. Qu es 'mushing' y por qu debe evitarse? Cuando pelotitas de sal sueltamente o sal de tipo cbica es usada en la resina, esto puede formar pequeos cristales de la sal evaporada, los cuales son similares a la sal de mesa. Estos cristales pueden unirse, creando una masa gruesa en el tanque de la sal. Este fenmeno, comnmente es conocido como 'mushing', puede interrumpir la produccin de la sal. La produccin de la sal es un elemento importante para refresco de las gotas de resina en el agua blanda. Sin produccin de sal, un sistema de ablandamiento de agua no es capaz de producir agua blanda.

ABLANDAMIENTO EN USOS DOMSTICOS

Puede el agua ser ablandada a lo largo de su movimiento? Con sistemas de ablandamiento moderno, esto es muy posible que tenga lugar durante el movimiento. Tcnicas de instalacin envuelven rpidas conexiones, similar a estas, usadas en las lavadoras. Todo lo que hay que hacer es cerrar la entrada y la salida con vlvulas del ablandamiento y mantener abierta la vlvula del bypass, permitiendo al agua dura fluir hacia el tanque de almacenaje y los grifos de los usuarios. Despus el ablandamiento puede ser desconectado, movindolo hacia su nueva localizacin y colocarlo all. Pueden los residuos del agua ablandada ser descargados directamente en el jardn? Como las sales alteran la presin osmtica que las plantas tienen para regular sus necesidades hdricas, la descarga directa de cloruro de sodio o potasio puede ser desaconsejable. Es el agua blanda buena para las pieles secas? Hay casos en los que se ha comprobado, en caso de gente con condiciones de pieles seca tener beneficio del agua blanda, porque el agua blanda es buena para la piel y el pelo.

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA RESINAS ABLANDADORAS

Los suministros de agua natural contienen sales disueltas, las cuales se disocian en el agua para formar partculas con carga, conocidas como iones. Estos iones estn presentes por lo general en concentraciones relativamente bajas, y permiten que el agua conduzca electricidad. Algunas veces se conocen como electrolitos. Estas impurezas inicas pueden causar problemas en los sistemas de enfriamiento y calefaccin, generacin de vapor, y manufactura. Los iones comunes que se encuentran en la mayora de las aguas incluyen los cationes de carga positiva; calcio y magnesio cationes que generan dureza, los cuales hacen que el agua sea dura y sodio. Los aniones de carga negativa incluyen alcalinidad, sulfato, cloruro, y silicio. Las resinas de intercambio inico son particularmente adecuadas para la eliminacin de estas impurezas por varias razones: las resinas poseen una alta capacidad para los iones que se encuentran en bajas concentraciones, las resinas son estables y se regeneran fcilmente, los efectos de la temperatura son en su mayora insignificantes, y el proceso es excelente tanto para grandes como pequeas instalaciones, por ejemplo, desde suavizadores de agua para el hogar hasta grandes instalaciones de servicios.

TIPOS DE RESINAS DE INTERCAMBIO INICO

RESINAS DE CIDO FUERTE: Las resinas catinicas fuertemente acdas derivan su funcionalidad de los grupos cidos sulfnicos. Estos intercambiadores catinicos de cido fuerte funcionan a cualquier nivel de pH, dividen todas las sales, y requieren una cantidad sustancial de regenerante. Esta es la resina que se escoge para casi todas las aplicaciones de suavizado y como primera unidad en un desmineralizador de dos lechos, o como componente catinico de un lecho mixto.

RESINAS DE BASE FUERTE: Las resinas aninicas de basicidad fuerte derivan su funcionalidad de los sitios de intercambio de amonio cuaternario. Los dos grupos principales de resinas aninicas de base fuerte son las de Tipo 1 y Tipo 2, dependiendo del tipo de amina que se utiliza durante el proceso de activacin qumica. Qumicamente, los dos tipos difieren en el tipo de especie de sitios de intercambio de amonio cuaternario que exhiben: los sitios de Tipo 1

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tienen tres grupos de metilo; en los de Tipo 2, un grupo de etanol reemplaza a uno de los grupos de metilo.

REGENERACION DE RESINAS

Regeneracin de resinas de intercambio catinico: cuando cualquiera de las resinas de intercambio catinico dbiles o fuertes ya no tienen iones hidrgeno para intercambiar, a estas resinas se les regenera haciendo pasar una solucin de cido (normalmente cido sulfrico), producindose las siguientes reacciones:

R-Ca + H2SO4----- CaSO4 +R-2H (resina regenerada)

R-Mg + H2SO4------MgSO4 +R-2H (resina regenerada)

R-2Na+ H2SO4------Na2SO4 +R-2H (resina regenerada)

R-2K + H2SO4----- K2SO4 +R-2H (resina regenerada)

La regeneracin se realiza normalmente en serie y la solucin de cido sulfrico atraviesa sucesivamente la resina fuertemente cida y la resina dbilmente cida. El exceso de cido proveniente de la regeneracin de la resina fuertemente cida es suficiente para regenerar completamente la resina dbilmente cida.

Regeneracin de resinas de intercambio aninico: una vez que las resinas de intercambio aninico dbilmente y fuertemente bsicas no tienen ms iones OH- que intercambiar con los aniones del agua, estas deben ser regeneradas. Su capacidad de intercambio les es devuelta haciendo pasar una solucin de base fuerte (generalmente se emplea hidrxido de sodio), la cual atraviesa primero el intercambiador de las resinas aninicas de base fuerte y luego el intercambiador de las resinas aninicas de base dbil. El exceso de soda proveniente de la regeneracin de las resinas aninicas de base fuerte es

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suficiente para regenerar completamente las resinas aninicas de base dbil. Se producirn las siguientes reacciones:

R-2Cl +2NaOH-----R 2OH +2NaCl

R-2NO3 +2NaOH-----R 2OH +2NaNO3

R-SO4 +2NaOH-----R 2OH +Na2SO4

R-CO3 +2NaOH----- R 2OH +Na2CO3

R-SiO3 +2NaOH----- R 2OH +Na2SiO3

ABLANDAMIENTO DEL AGUA POR ZEOLITAS

Este mtodo sirve para eliminar dureza del agua y los constituyentes formadores de incrustaciones pero no reduce la cantidad total de slidos disueltos, puesto que se forman carbonato y sulfato de sodio equivalentes a las sales productoras de dureza eliminadas.

La palabra zeolita se aplica a un grupo de minerales que son esencialmente silicatos hidratados de aluminio, calcio, sodio, potasio o hierro. Las zeolitas que se utilizan para el ablandamiento de aguas son las de silicatos de aluminio y sodio, tanto naturales (natrolita y analcina) como sintticas que tienen la propiedad de poder cambiar sus bases. Los iones aluminio y potasio sustituyen al ion silicio. El ion aluminio toma el lugar del ion silicio en el centro de un tetraedro del ion silicato y el ion potasio (que es monovalente) se coloca en algn lugar cercano en un orificio de la estructura cristalina. La natrolita, Na2 (Al2Si3O10)2.H2O, y las zeolitas sintticas se caracterizan por tener una estructura porosa a travs de la cual puede pasar la molcula de agua con relativa facilidad.

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La zeolita natural se obtiene a partir de la glauconita que es un silicato amorfo hidratado de fierro y potasio que casi siempre contiene calcio y magnesio. Las zeolitas naturales no son muy reactivas comnmente pero son ms estables que las sintticas.

Cuando el agua que contiene disueltas las sales de calcio o de magnesio pasa lentamente a travs de un lecho de zeolita de sodio insoluble triturada, los iones de calcio y de magnesio en

solucin tienden a ser atrados por el mineral, y los iones potasio o sodio se desprenden de la zeolita y se intercambian por el ion calcio o el ion magnesio. A este proceso se le conoce como intercambio inico. De esta manera la zeolita de sodio se convierte, gradualmente, en una zeolita insoluble de calcio y magnesio, mientras que el agua contiene los iones sodio en cantidad equivalente a los iones de calcio y magnesio que han sido eliminados.

Entre las resinas de intercambio inico est la polimerizacin fenol-formaldehdo en la que el cido fenolsulfnico sustituye parte del fenol. El polmero resultante contiene grupos cido sulfnico (SO3H-) a lo largo de la cadena y puede actuar como resina de intercambio inico. Utilizndola junto con una resina que intercambie iones OH- por iones negativos tales como los cloruros, carbonatos y bromuros se pueden eliminar sales del agua. El intercambiador de iones H+ elimina a los iones como los de sodio, potasio, magnesio, calcio, fierro y libera iones hidrgeno en el agua, mientras que el otro elimina los iones como cloruros, sulfatos y carbonatos.

Las resinas sintticas del tipo fenol-formaldehdo pueden absorber cationes de las soluciones acuosas diluidas y tener propiedades cambiadoras de hidrxidos. Las resinas ms eficaces de este tipo se preparan condensando fenoles polihdricos, tales como el resorcinol, pirogalol, cido tnico, cido glico con formaldehdo. Su actividad se incrementa calentando el fenol con sulfato de sodio acuoso durante varias horas antes de la condensacin.

Las resinas sintticas bsicas preparadas a partir de la m-fenilendiamina y compuestos similares pueden absorber aniones como el ion cloruro despus de activarlas por tratamiento con lcalis. Con el empleo consecutivo de estos dos tipos de

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA resinas puede eliminarse del agua tanto los radicales alcalinos como los cidos e incluso el agua de mar puede purificarse casi como si fuera agua destilada.

La zeocarb es una sustancia de este tipo y se obtiene tratando carbn o lignito con cido sulfrico fumante, cido clorosulfnico o anhdrido sulfrico. Presenta propiedades como las de las zeolitas de intercambio normal de lcalis, y el ion hidrgeno de la resina puede intercambiarse por otros cationes, de tal manera que los slidos totales se pueden eliminar del agua. La regeneracin de estas sustancias y de las resinas sintticas se completa por tratamiento con salmuera y cido sulfrico.

La zeolita inactiva puede regenerarse lavando el lecho con una solucin concentrada de cloruro de sodio. De esta manera la zeolita puede volverse a utilizar para eliminar los iones de calcio y magnesio. La zeolita puede utilizarse casi indefinidamente alternando el uso y la regeneracin con la solucin de cloruro de sodio y el lavado. Siempre hay que reponer una cierta cantidad de zeolita ya que se desintegra cierta cantidad, especialmente si se utiliza agua caliente o si se deja que la zeolita se agote demasiado antes de la regeneracin.

3. MATERIALES:

Pipeta. Vaso colector. Bombilla. Probetas. Bureta. Soporte. Algodn

COMPUESTOS:

Resina Catinica ( R-(COO)2-Na2+ ) Solucin Buffer. (NH3CO2) Indicador Negro de Eriocromo. Agua dura (Cao)

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4. PROCEDIMIENTO:

Se prepara cuidadosamente la columna de intercambio en la bureta bien limpia, introduciendo primero un pedazo de algodn, seguidamente de la Resina Catinica (5ml) la cual es acomodada de tal modo que no sobren espacios entre el algodn y la resina.

Agregamos agua de cao sobre la bureta y graduamos su llave de tal modo que el lquido fluya a razn de 2 gotas por segundo.

En seguida analizamos parte del agua acumulada en el vaso colector, para ello le agregamos gotas de solucin Buffer y gotas de Indicador negro de Ericromo, segn las proporciones:

Sol. Buffer Ind. Negro Ericromo Vol. agua blanda analizada

20 gotas 6 gotas 50 ml

Finalmente analizamos los resultados, despus de agregar el buffer y el negro de ericromo, segn:

AGUA BLANDA: Coloracin Azul

AGUA DURA : Coloracin Roja

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5. PARTE EXPERIMENTAL Mtodo cuantitativo de aguas duras:

V muestra EDTA=20 ml V muestra EDTA=20 ml V gastado EDTA=2.1ml V gastado EDTA = 13 ml D=1000 .f.VG D=1000 .f.VG VM VM f=1 f=1 D=1000x1x2.1/20 D=1000x1x13/20 D = 105 p.pm D= 650 p.p.m

Agua medianamente dura Agua muy dura

EDTA EDTA

AGUA BLANDA (MUESTRA DEL LABORATORIO) +NET+SOLUCION BUFER

AGUA DURA (CAO) +NET+SOLUCION BUFER

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA Para lograr el ablandamiento del agua hay que eliminar los iones de calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) que causan la dureza del agua; para lo cual se utilizar la tecnologa del intercambio inico.

R (COO)-2Na+2 + Ca2+ R (COO)-2Ca2+ + Na+

Resina catinica agua dura agua blanda

Clculo terico del rendimiento de la resina:

1 pie3 Resina 5 m3 agua blanda

28.32 l Resina 5000 l agua blanda

5 ml Resina a ml agua blanda

Resolviendo: a = (5 x 5000) / 28.32 = 882.8 ml

Cantidad obtenida en laboratorio: 560 ml

Clculo del rendimiento de la experiencia:

% rend = (560 / 882.8) x 100 = 63.4%

Luego de haber saturado por completo la resina, con partculas de calcio y magnesio, se somete a la resina a un tratamiento con NaCl para regenerarla.

20 Lb NaCl 5% 1 pie3 resina

1 Lb NaCl 28320 ml resina

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA mNaCl 5 ml resina

Resolviendo: mNaCl = (5 x 1) / 28320 = 1.8 x 10-4 Lb = 0.09 gr

Lo que representa 1.8 gr de NaCl al 5%

6. CONCLUSIONES:

A mayor dureza mayor EDTA es consumido.

El agua desionizada y destilada son aguas blandas.

El agua de cao es agua muy dura.

En la experiencia se observa que la cantidad de sales minerales que posee el agua, influyen a su composicin, lo que hace que se divida en aguas duras y blandas.

A travs del jabn se puede comprobar si un agua es del tipo dura o blanda, debido a la formacin de espuma, si se genera mucha espuma se dice que es un agua blanda, y si se observa lo opuesto por ende, el agua es dura.

Determinacin de la dureza es una prueba analtica que proporciona una medida de la calidad del agua potable para uso domstico e industrial.

7. RECOMENDACIONES:

Lavar bien los recipientes, pues un poco de suciedad en los recipientes usados con

otras muestras transformara el agua blanda en dura. Realizar la titulacin con mucha precisin, para que el volumen del EDTA, no se

vea alterado y el clculo de la dureza del agua afectado. En el punto final, la solucin suele ser de color azul. Se recomienda utilizar luz

natural o una lmpara fluorescente, ya que las lmparas de incandescencia tienden a producir un matiz rojizo en el color azul del punto final.

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8. APLICACIN A LA ESPECIALIDAD: Para determinar la dureza en aguas para consumo humano, subterrneas y

superficiales. El agua dura tambin influye en la preparacin de los alimentos, particularmente

en la coccin de legumbres ya que el calcio y el magnesio reaccionan con un constituyente de las mismas, formando un compuesto insoluble que retarda el proceso de coccin, con el consiguiente gasto de energa calorfica que ello representa.

Las tuberas por las que circula agua dura, caliente o fra, se van obstruyendo con

la consiguiente disminucin de su seccin til. En el caso de instalaciones de bombeo se necesitan mayores potencias para obtener las mismas condiciones inciales de caudal y presin. La formacin de incrustacin llega a taponar totalmente las conducciones

9. CUESTIONARIO

1.- EXPLIQUE DETALLADAMENTE EL CICLO HDRICO

El ciclo hidrolgico como una serie de reservas, o reas de almacenamiento, y una serie de procesos que causan que el agua se mueva entre estas reservas. Las reservas ms grandes, de lejos, son los ocanos, que contienen aproximadamente un 97% del agua de la Tierra. El 3% restante es el agua dulce, tan importante para nuestra sobre vivencia. De sta, aproximadamente 78% est almacenada en la Antrtica y en Groenlandia. Aproximadamente 21% de agua dulce en la Tierra es agua almacenada en sedimentos y rocas debajo de la superficie de la tierra. El agua dulce que vemos en los ros, arroyos, lagos y en la lluvia constituye menos del 1% del agua dulce de la Tierra y menos que el 0.1% de toda el agua de la Tierra.

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El ciclo hidrolgico. Las flechas indican el volumen del agua que viaja de una reserva a otra.

El ocano y la atmsfera

El agua se mueve constantemente de una reserva a otra a travs del proceso de evaporacin, condensacin, y precipitacin. La fuerza motriz del ciclo hidrolgico es el sol, que provee la energa necesaria para la evaporacin, de igual manera que la llama del gas de la cocina provee la energa necesaria para hervir agua y crear vapor. El agua cambia de un estado lquido a un estado gaseoso cuando se evapora de los ocanos, lagos, arroyos, y suelo de la tierra.

Puesto que los ocanos constituyen la reserva mayor del agua lquida, es ah donde ocurre casi toda la evaporacin. La cantidad de agua en forma de vapor en el aire vara inmensamente de un momento a otro y de un lugar a otro. Estas variaciones son conocidas como humedad.

La presencia del agua en forma de vapor en la atmsfera es uno de los factores que hace que la Tierra sea un lugar habitable para nosotros. En 1859, el naturalista Irlands John Tyndall, empez a estudiar las propiedades termales de los gases en la atmsfera de la Tierra. Encontr que algunos gases, como el dixido de carbn (CO2) y el agua en forma de vapor, atrapaban el calor en la atmsfera (una propiedad comnmente llamada efecto invernadero), mientras que otros gases como el nitrgeno (N2) y el argn (Ar) le permitan al calor escapar al espacio. La presencia del agua en la atmsfera ayuda a mantener la temperatura del aire en la superficie de la tierra entre -40 C a 55 C. Las temperaturas en los planetas sin agua en forma de vapor en la atmsfera, como Marte, se mantienen tan bajas como -100 C.

Una vez que el agua en forma de vapor est en el aire, circula en la atmsfera. Cuando un paquete de aire se eleva y se enfra, el agua en forma de vapor se condensa y se convierte en agua lquida alrededor de partculas parecidas al polvo, llamadas condensacin nuclica. Inicialmente estas gotas de condensacin son mucho ms pequeas que las gotas de lluvia y no son suficientemente pesadas como para formar una precipitacin. Estas pequeas gotas de agua crean nubes. A medida que las gotas continan circulando dentro de las nubes, se unen y forman gotas ms grandes que eventualmente sern suficientemente pesadas para caer como lluvia, nieve o granizo. A pesar de que la cantidad de la precipitacin vara en gran medida en diferentes lugares de la Tierra, la evaporacin y la precipitacin estn globalmente balanceadas. En otras palabras, si la evaporacin aumenta, la precipitacin tambin aumenta. El aumento de la temperatura global es un factor

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA que podra causar un aumento global en la evaporacin de los ocanos mundiales, lo cual causara una precipitacin total mayor.

Puesto que los ocanos cubren alrededor de 70% de la superficie de la tierra, la mayor parte de la precipitacin cae de nuevo al ocano y el ciclo empieza otra vez.

Una porcin de la precipitacin cae sobre el suelo, sin embargo, y toma uno de varios caminos del ciclo hidrolgico. Un poco de agua va para el suelo y las plantas, otro poco corre hacia los arroyos y lagos, otro poco se filtra en la reserva de agua del suelo terrestre, y otro poco cae en los glaciares y se acumula en forma de hielo.

El ciclo hidrolgico en el suelo terrestre

La cantidad de precipitacin que se absorbe en el suelo depende de varios factores: la cantidad y la intensidad de la precipitacin, la condicin anterior del suelo, la inclinacin del paisaje, y la presencia de vegetacin. Estos factores pueden a veces interactuar de manera sorprendente. As, muchas veces, una intensa lluvia en un suelo muy rido, tpico del desierto del sudoeste Norteamericano no se absorbe en el suelo y crea inundaciones instantneas. De esta manera, el agua que no se absorbe est disponible a las plantas. En un proceso llamado transpiracin, las plantas, a travs de sus races, toman el agua que sube a travs de sus diferentes partes y se evapora de la superficie de las hojas. El agua que se absorbe en el suelo tambin puede seguir absorbindose a travs del suelo hacia unas reservas terrestres llamadas acuferos. De manera errnea, se visualiza a los acuferos como unos lagos subterrneos. En realidad, de lo se trata es de que el agua del suelo terrestre llena los espacios porosos entre los sedimentos o rocas.

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El agua en el suelo terrestre existe debajo del manto de agua, que divide el suelo, las rocas y los sedimentos no saturados de los saturados.

El agua que no penetra en el suelo se une y viaja a travs de la superficie hasta desembocar en los arroyos y ros que, a su vez , desembocan en el ocano. La precipitacin en forma de nieve en las regiones glaciares toma una ruta diferente en el ciclo hidrolgico, acumulndose en las cimas de los glaciares y deslizndose despacio hacia los valles.

2.- A QU SE DEBE LA DUREZA DEL AGUA?

La dureza del agua es debida a sales de calcio y magnesio. Estas sales de sulfatos, nitratos y clorados son altamente solubles en agua y son sin embargo componentes relativamente estables de la dureza.

3.- QU ES DUREZA PERMANENTE?

La Cantidad en las que estn presentes LAS SALES DE SULFUROS , NITRATATOS es llamada dureza permanente, estas son parte de la dureza general o GH, podemos decir por ejemplo Cloruro de Calcio, Sulfato de Calcio, Nitrato de Calcio, Cloruro de Magnesio, Sulfato de Magnesio y Nitrato de Magnesio, entre otros.

4.- QU ES LA DUREZA TEMPORAL?

Es la porcin de la dureza total que se elimina con la ebullicin del agua, compuesta principalmente por iones carbonato y bicarbonato.

5.- A QU SE DENOMINA ALCALINIDAD F, ALCALINIDAD M EN ANALISIS DE AGUA?

Se denomina al tipo de alcalinidad que tiene las sustancias.

F = Representa la alcalinidad mostrada por la fenoltaleina.

T = Representa la alcalinidad total

M =T-F ; alcalinidad adicional mostrada por al anaranjado de metilo solo

F = T o M=0

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA F indica hidrxido o carbonato si hubiera carbonatos en la muestra, estos daran un

valor positivo de M, porque el punto final de la fenolftalena ocurre cuando la mitad de

la reaccin de los carbonatos es completa. Si M = 0, no hay entonces carbonatos

presentes, porque en este caso F es hidrxido solamente.

Condicin 2: F > T, pero menor que T, o cuando M> 0.

Desde que M>0 hay alguna alcalinidad presente debida a carbonatos M mide de los

carbonatos; por lo tanto, los carbonatos es igual a 2 M = 2 (T-F). Pero la condicin

indica que F> T o mayor que 2 M; por lo tanto, hay alguna alcalinidad presente por

hidrxido. La alcalinidad de hidrxido es igual a la total alcalinidad menos la alcalinidad

debida a carbonatos T - 2 (T-F) = 2 F - T.

Condicin 3: Cuando F = T F = M

Desde que M representa la mitad de los carbonatos y desde que F = M, entonces F

representa la otra mitad y solamente carbonatos estn presentes. Carbonatos 2F = T.

Condicin 4: F < T (M > F)

M puede ser mayor que F, solamente cuando bicarbonatos estn presentes en adicin

a carbonatos. Esto excluye a hidrxidos. La alcalinidad representa por F es la mitad de

los carbonatos. Entonces 2F = Carbonatos y los bicarbonatos = T - 2F.

Condicin 5: F = 0 y M > 0

En este caso no hay hidrxidos ni carbonatos.

Toda la alcalinidad es de bicarbonatos = T CO3 y OH

6.- A QU SE DENOMINA LAS INCRUSTACIN Y A QUE SE DEBE?

En las industrias, el agua dura no puede ser utilizada para alimentar calderas, ya que dan origen a "incrustaciones"(costras) en los equipos. Este problema se genera por dos causas, la presencia de bicarbonatos solubles de calcio y magnesio, Ca(HCO3)2 y Mg(HCO3)2 y la de otras sales solubles de estos cationes, tales como sulfato, nitratos y cloruros, CaSO4, Ca(NO3)2, CaCl2, etc.

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA Los bicarbonatos (solubles) se transforman en carbonatos (insolubles) a la temperatura de ebullicin del agua, produciendo la "incrustacin", segn las siguientes ecuaciones (para el Ca).

Ca (HCO3)2 Ca2+ + 2 HCO3

A t elevada: 2 HCO3- CO32- + CO2 + H2O

Ca2+ + CO32- CaCO3 (incrustacin)

Las restantes sales solubles se concentran al evaporarse el agua, y al alcanzar su saturacin se depositan en el interior de la caldera contribuyendo a la formacin de la incrustacin. Por ese motivo, es necesario someter el "agua dura" a un "ablandamiento" o "intercambio" inico*, para eliminar los cationes Ca2+ y Mg2+ antes de su ingreso a la caldera.

7.- SEGN SU DUREZA COMO SE CLASIFICA EL AGUA

TIPO DE AGUA DUREZA DEL AGUA (dh)

MUY BLANDA 0-4

BLANDA 4-8

ALGO DURA 8-12

BASTANTE DURA 12-18

DURA 18-30

MUY DURA >30

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LABORATORIO 8 ABLANDAMIENTO DEL AGUA 8.-DETALLAR QUE SON RESINAS DE INTERCAMBIO INICO.

Son sustancias granuladas insolubles las cuales tienen en su estructura molecular radicales cidos o bsicos que pueden ser intercambiados. Los iones positivos o negativos fijados en estos radicales sern reemplazados por iones del mismo signo en solucin en el lquido en contacto con ellos. El intercambio inico es completado sindeteriorizacin o solubilizacin Cambiando el nmero total de iones en el lquido antes del intercambio. Hoy en da, las sustancias de intercambiadores de iones son usadas casi exclusivamente sobre el nombre de resinas. Hay dos categoras de resinas: las resinas del tipo gel y estas otras de macroporos o de tipo de unin cruzada suelta. Sus estructuras bsicas son prcticamente la misma: la estructura de macromolcula es obtenida en ambos casos por co-polimerizacin. La diferencia entre ellas reposa en sus porosidades.

Resinas tipo Gel tienen una porosidad natural limitada entre las distancias intermoleculares. Esta es una estructura tipo microporo.

Resinas tipo Macroporos tienen una porosidad artificial adicional la cual es obtenida por la adicin de sustancias diseadas para esta proposicin.

El intercambiador es conocido como monofuncional si hay solo una variedad de radicales y este es llamado polifuncional si la molcula contiene varios tipos de radicales.

9.- EXPLIQUE LA FORMACION DE PRECIPITADO DEL JABON CON AGUA DURA

El precipitado se forma por que el agua dura contiene sales de calcio y magnesio por eso se forma precipitado.

10.-CUANDO UNA SOLUCIN DE BICARBONATO DE SODIO TIENE INDICADOR FENOFTALEINA EL COLOR ES UN GROSELLA CLARO. SI ESTA SOLUCIN SE HIERVE EL COLOR SE HACE ROJO INTENSO, EXPLIQUE.

Esto ocurre a la composicin de las sustancias y es porque cada sustancia es diferente de otro, ya que al hervir esta se podr tener otro color como el rojo intenso

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FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTALNEGRO DE ERICROMO TEl negro de ericromo t, tambin conocido como net, es un indicador de iones metlicos, muy utilizado para titular diversos cationes comunes, comportndose como un cido dbil.Los complejos metlicos del net frecuentemente son rojos en un rango de pH entre 4 a 12, cuando est libre en solucin en un rango de pH menor a 10 su color es rosado, a pH igual a 10 es de color azul. SALES QUE ABLANDAN ABLANDAMIENTO DEL AGUA POTABLE MANTENIMIENTO DE LOS ABLANDADORES ABLANDAMIENTO EN USOS DOMSTICOS

D=1000 .f.VG D=1000 .f.VGVM VMf=1 f=1D=1000x1x2.1/20 D=1000x1x13/20D = 105 p.pm D= 650 p.p.m6. CONCLUSIONES: Determinacin de la dureza es una prueba analtica que proporciona una medida de la calidad del agua potable para uso domstico e industrial.

7. RECOMENDACIONES:8. APLICACIN A LA ESPECIALIDAD:

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