PH ÓPTIMO PARA PROCESO DE COAGULACIÓN CON POLICLORURO

DE ALUMINIO (PAC)

MARLON ANDRADE

LUIS DAVID CUAO SERGE

MARISABEL CUSPOCA RUEDA

MARIELA GONZALEZ CHIRINO

CESAR LUIS JARAMILLO GUTIERREZ

Asignatura:

PROCESOS FISICOQUIMICOS

Docente:

ÁLVARO CASTILLO MIRANDA

FACULTAD DE INGENIERA

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA

SANTA MARTA – MAGDALENA

SEPTIEMBRE DEL 2014

INTRODUCCIÓN

El agua potable es aquella apta para consumo humano. Teniendo en cuanta lo anterior

todo tipo de agua no se puede consumir sin antes haber pasado por ciertos procedimientos

que se encargar de adecuar dicha masa liquida insegura en un agua segura.

Dentro de los procedimientos cabe destacar la coagulación, floculación y sedimentación.

La eficiencia de cada una de estas depende del procedimiento que la antecede. La

coagulación es el primer de estos procedimientos y existen diversos procedimientos que

la pueden afectar. En este laboratorio identificamos la incidencia del pH en el la fase de

coagulación.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar el rango de pH óptimo de coagulación para una muestra

determinada, utilizando policloruro de aluminio como coagulante.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Modificar el pH del agua cruda a condiciones ácidas y básicas

Analizar el comportamiento de los procesos de coagulación y floculación

cuando se modifica el pH del agua cruda

Determinar la calidad del agua clarificada con diferentes pH en el agua cruda.

PROCEDIMIENTO

Para el desarrollo de la determinación de la incidencia del rango de pH óptimo en el

proceso de coagulación para una muestra determinada utilizando policloruro de aluminio

como coagulante, para esto se utilizaron los siguientes materiales.

Coagulante (PAC), densidad 1.3gr/ml.

Equipo de prueba de jarras.

Agua cruda.

Jeringas.

Vasos desechables.

Vasos de precipitado.

Turbidimetro.

PHmetro.

Kit de alcalinidad.

Cronometro.

Beaker.

Acido sulfúrico (H2SO4), diluido 0.1 N.

Hidróxido de sodio (NaOH), diluido 0.1N.

Para el esencial desarrollo de la practica realizada en primer lugar se terminaron las

características sobre el agua a tratar como turbiedad, color, temperatura y pH.

Posteriormente se llenaron 12 vasos de precipitado con 900 ml del agua a cruda y se

ubicaron en el equipo de prueba de jarras.

Luego fueron agregados a 6 de de las jarras acido sulfúrico para bajar el pH y a el restante

de jarras fue agregado hidróxido de sodio para subir el pH. Después se preparo la dosis

de coagulante a utilizar con una concentración de 0.5% en 200 ml, consecuentemente se

coloco el equipo de jarras a 150 RPM por 10 segundos en donde fueron adicionados los

ml de solución correspondientes para las 12 jarras que fue de 2,77 ml.

Después de haber transcurrido los 10 segundos de la aplicación del coagulante se

suspendió la mezcla rápida y se inicia el proceso de floculación colocando el equipo de

prueba de jarras a 45 RPM durante 30 minutos y se tomaron observaciones en

comparación a cómo evolucionaban cada jarra gradualmente con el transcurrir del tiempo

estipulado.

Terminado el tiempo del proceso de coagulación y llevar el equipo a cero (0) RPM y

suspender las paletas agitadoras, se comenzó el proceso de sedimentación durante 3

minutos, posteriormente culminado el tiempo de sedimentación se tomo inmediatamente

una muestra de cada una de las jarras al mismo tiempo y a la misma profundidad para

determinar turbiedad, pH, alcalinidad y temperatura.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Observaciones: En el momento de la coagulación la jarra numero 10 fue la primera ya

que los flocs se formaron de inmediato unos segundos después de esta aparecieron las

jarras 11, 12 y la jarra numero 5 por parte de los pH acidos. Los flocs formados en la jarra

numero 10 tenían mayor tamaño que los del resto de jarras. Después de un minuto las

jarras 6 y 4 de pH ácidos también comenzaron a formar flocs visibles. Al minuto 3 las

jarras 7, 8 y 9 con pH alcalinos también tenían presencia del flocs aunque la jarra 7 se ve

más clara que el resto de estas. Al minuto 5 la jarra 9 se alcanza a la 7 y 8 en lo que se

Procedencia Preparada en el laboratorio

Turbiedad (UNT) 24,7

pH 7,76

Temperatura (°C) 24°

Alcalinidad 271,6

Jarra 1 2 3 4 5 6

Dosis (mg/L) 20

pH incial 3,1 3,6 4,4 5,2 6 6,9

Turbiedad

remanente

(UNT)

23,4 27,4 25,1 18,6 17,3 21,6

mL de

solución

agregada

2,77

pH

remanente

3,1 3,9 5,1 5,5 6,1 6,7

Alcalinidad

remanente

5 39 49 76,5 94,5 165,5

Jarra

Dosis (mg/L)

pH incial

Turbiedad

remanente

(UNT)

mL de

solución

agregada

pH

remanente

Alcalinidad

remanente

7 8 9 10 11 12

20

7,76 8,68 9,37 10,58 11,73 12,15

21,9 28,0 41,6 18,8 40,9 24,4

2,77

8,44 8,54 9,02 10,17 11,67 12,05

165,5 145,5 183 173,5 767 2209,

5

Tabla No. 2. Resultados. Coagulación con policloruro de Al.

Tabla No. 1 Información del agua cruda

cruda.

refiere a la claridad del agua. Los flocs que se han formado en las jarras 10, 11 y 12 a

pesar de que son más le dan una coloración blanca al agua y estos flocs son de apariencia

algodonosa debido a que tienen mayor agua en ellos por lo cual el agua más clara se

encuentra en la jarra 7 con relación a los alcalinos y en la 5 para los ácidos. En el minuto

15 se ve mejoría de la jarra 6 y 9. Los flocs de los ácidos para este tiempo son más

compactos que los de los alcalinos motivo por el cual el agua de estos se ve más clara.

Sedimentación: Al momento de sedimentar la que primero lo hizo fue la jarra numero 9

seguida por la jarra 10 aunque en esta se ven esponjosos los flocs y cualquier movimiento

los dispersaría nuevamente y la 8. A los 2 minutos la jarra 10 se va aclarando aún más

por lo cual se ven más claras las 10, 9, 7 y 12 de las alcalinas quienes han tenido mejor

proceso de sedimentación. Para el minuto 3 comenzó a sedimentar la jarra número 6

lentamente.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14

PH VS TURBIEDAD

Grafico No. 1. pH inicial vs turbiedad.

Grafico No. 2. pH inicial vs alcalinidad.

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10 12 14

PH VS ALCALINIDAD

Este laboratorio se realizó con policloruro de aluminio, se pueden observar que el pH no

tuvo grandes cambios, esto debido a que el coagulante (PAC), tiene la caracteriza de

reaccionar con rango de pH mayo que el sulfato de aluminio. Al reaccionar el coagulante

con la alcalinidad, gracias a la baja concentración de turbiedad la misma agua induce la

formación de flocs esponjosos. Para el agua tratada en el laboratorio con características

dadas los mejores resultados en cuanto a clarificación del agua se dieron en el intervalo

de pH (5,2-6).

A partir de los resultados obtenidos a través de la tabla N°2 haciendo énfasis en el

parámetro turbiedad se pudo inferir que el coagulante PAC trabajo de manera más

efectiva dentro de rangos de pH cercanos al neutro, siendo más específicos rangos entre

6 y 7,76. No obstante, en las jarras 4 y 10 se presentaron algunas variaciones, debido a

que también se observaron valores de turbiedad relativamente bajos.

Sin embargo en comparación con los resultados obtenidos en la coagulación con sulfato

de aluminio, se pudo inferir que el policloruro de aluminio es mucho más eficiente que

el sulfato en el proceso de reducción del potencial zeta bajo condiciones de pH ácidos.

No obstante, se pudo determinar que bajo condiciones de basicidad la coagulación con

sulfato de aluminio arrojo valores de turbiedad más bajos que con la utilización del PAC.

Con respecto al parámetro alcalinidad, se pudo determinar que cuando el PAC trabajo

con rangos de pH ácidos, la alcalinidad termino siendo significativamente muy baja. Por

el contrario, cuando trabajo bajo condiciones muy básicas los resultados arrojados con

respecto a la alcalinidad fueron muy altos por lo cual se pudo inferir que el coagulante

además de reaccionar con las sustancias coloidales reacciono con la alcalinidad del agua

cruda alterándola significativamente

CONCLUSIONES

Gracias a los ajustes realizados para cada uno de los diferentes pH en las muestras de

agua, pudimos analizar el comportamiento de un coagulante durante el proceso de

coagulación, floculación y sedimentación; para la modificación de este pH se utilizaron

sustancias de pH básico y acido, de tal forma que pudiéramos obtener los rangos de pH

estipulados en la guía, de esta forma para la acidificación de las aguas se utilizó ácido

sulfúrico y para la alcalinización de las mismas utilizamos hidróxido de sodio ambos

diluidos al 0,1 N.

A partir de estos ajustes de pH, se pudo observar el comportamiento y las fluctuaciones

en cada una de las muestras, desde la numero uno hasta la numero doce. A partir de esto

pudimos llegar a la conclusión los rangos de pH para los procesos mencionados

anteriormente tienden a ser mejor mientras estén entre las muestras 4 a 6, y también la

muestra 10, esto lo podemos concluir a partir de los resultados obtenidos de la turbiedad

remanente la cual nos indica la turbiedad resultante después de haber realizado el proceso

de clarificación, sin embargo es importante tener en cuenta que no se dispuso de agua

para lavar el muestreado del turbidometro por lo que los valores de turbiedad se pudieron

ver afectado en base a el residuo dejado por la muestra anterior, es por esto que aclaramos

que según las condiciones de laboratorio anteriormente mencionadas y con el problema

que se presentó al momento de la medición de turbiedad nuestro rango de pH optimo fue

el mencionado anteriormente. Por otra parte los valores de turbiedad más bajos los

pudimos encontrar en las muestras 5 y 8 con valores de 17,3 UNT y 18,8 UNT

respectivamente.

Entonces, se puede deducir según los parámetros analizados y las condiciones de

laboratorio utilizadas que la mejor muestra fue la numero 6, con un pH de 6 y final de

6,1. La cual muestra una remoción de turbiedad del 70.5%, por ende se puede llegar a la

conclusión que generalmente los pH óptimos para la coagulación con Policlocruro de

aluminio (PAC) se encuentran entre valores de 4 y 6, siendo en nuestro caso 6 el pH

óptimo para la coagulación.

A diferencia de este laboratorio realizado con el laboratorio pasado encontramos que los

rangos de pH para los procesos mencionados anteriormente tienden a ser mejor mientras

estén entre 6 a 10, esto lo podemos concluir a partir de los resultados ya que el promedio

de turbiedad remante en estos pH fue de 8,5. Por otra parte la turbiedad remante más alta

se presentó en los rangos de pH de 1 a 6 y 11 a 12. Siendo en este su rango de pH mucho

mas alto que el anterior en cuestión al valor de pH y no intervalo.

A partir de esto podemos decir que mientras el sulfato de aluminio trabaja con rangos de

pH que oscilan entre 7 y 10, el policloruro de aluminio abarca un amplio espectro en

relación a el rango de pH ya que aunque no se haya mencionado anteriormente, según los

resultados obtenidos en la tabla No. 2 se puede observar que la remoción de forma general

fue en un rango de pH más grande. Cabe resaltar que no se puede llegar a una conclusión

certera con respecto a cuál ha presentado un mejor proceso debido a que en uno

trabajamos con una mezcla homogénea de agua con arcilla, mientras que con el PAC

trabajamos con agua del lago. Un ejemplo de las diferencias que se pueden presentar en

estos procesos fue la formación de flocs y su consistencia, debido a que con el sulfato de

aluminio obtuvimos flocs más densos y circulares, quizá por el tipo de agua; mientras que

con el PAC y el agua del lago obtuvimos flocs esponjosos. Demostrando así la

importancia de la incidencia de la calidad del agua dentro de un proceso de floculación

con distintos tipos de coagulantes.