TEMA 3 Ejemplos de modelización de sistemas ácido-base ...

TEMA 3

Ejemplos de modelizaciónde sistemas ácido-base,

precipitación / disolución e intercambio iónico

Nuria Boluda Botella

Departamento de Ingeniería Química

22

Este tema ha sido elaborado a partir de las siguientes fuentes:

• “Geochemistry, Groundwater and Pollution”. Appelo and Postma, 1993 (1ª ed.) y 2005 (2ªed. ) Balkema.

• Tesis de Licenciatura: ESTADO ACTUAL DEL ACUÍFERO DEL CUATERNARIO DE JÁVEA. Celia Sempere Pérez. 1996. Universidad de Alicante.

• Proyecto “Red de calidad química de las aguas continentales subterráneas y superficiales de la provincia de Alicante”. Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante y Excma. Diputación Provincial de Alicante.

• “Hydrogeochemical transport modeling of 24 years of Rhine water infiltration in the dunes of the Amsterdam Water Supply”. B.M. van Breukelena, C.A.J. Appeloa, T.N. Olsthoornb. Journal of Hydrology 209 (1998) 281–296.

33

3.1 Sistema bicarbonato/ carbonato/ dióxido de carbono/ calcita

3.1.1 Especies de CO2 en agua

3.1.2 Sistemas abiertos y cerrados al intercambio de CO2

3.1.3 Precipitación/disolución de calcita en sistemas abiertos y cerrados

44


Relación TDS con la concentración de iones disueltos en agua de ríos

de diferentes continentes

55


66


77


Especies de CO2 en agua

Sistema abierto al intercambio de CO2

Productos de solubilidad de minerales carbonatados

88



Sistema cerrado al intercambio de CO2

Simulaciones con PHREEQ A 15 ºC

Sistema abierto e interacción con calcita

99



Sistema cerrado al intercambio de CO2

1010

3.2 Intercambio catiónico en intrusión agua salada - agua dulce

3.2.1 Procesos de intrusión marina. Estudio de la hidrogeoquímica

3.2.2 Equilibrios de intercambio catiónico: valores para coeficientes y cálculo de la composición de intercambio

3.2.3 Cromatografía de intercambio catiónico

1111


Procesos de intrusión marina. Estudio de la hidrogeoquímica

ESPAÑA

MAR

MED

ITERRÁNEO

Alicante

0 20 km

N 0 2km

Gata de Gorgos

Jávea

Río Gorgos MARMEDITERRÁNEO

TossaletCastell dela Solana

Montgó

Río Gorgos

Ben

itach

ell

C-224

2 km

Cabo de San Antonio

Cabo de San Martín

Acuífero Cuaternario de Jávea

1212



Acuífero Cuaternario de Jávea. Evolución [Cl-]

0 2km

1974

150

250

1000

500

150

Jávea

1000

1500

20003000

3000

1985Jávea

100

200

1000

1000

500

1980Jávea

1987Jávea

1994Jávea

200

6001000

60010001500

1500

1500

1995Jávea

600

200

600

1000

200 200

200

200

200

600

600

1000

1000

1400

1400

200

200

1000

1313



Cálculo del % agua marina en una muestra de agua

CCl- = 19620⋅X + 95⋅(1-X)

CCl- = [Cl-] (mg/L)X = fracción másica de agua marina

951962095C

X Cl

−

−=

−

Cisr = Cim⋅X + Cia⋅(1-X)

Cálculo del exceso de ión i una muestra de agua

Composición de un ión i (Cisr)por mezcla agua dulce – agua de mar

Exceso de ión i = Ci - Cisr

Ci = conc. de ion i en la muestra

1414



Acuífero Cuaternario de Jávea. Evolución [Na+]

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0200

-200-400-600-800

-1000-1200

SEP87 DIC87

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0200

-200-400-600-800

-1000-1200

JULIO 94 ENERO 95

1515



Acuífero Cuaternario de Jávea. Evolución [Ca2+]

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

200

400

600

800

1000

-200

SEP87 DIC87

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

200

400

600

800

1000

-200

JULIO 94 ENERO 95

1616



Acuífero Cuaternario de Jávea. Evolución [Mg2+]

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

50

100

-50

-100

-150

-200

SEP87 DIC87

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

50

100

-50

-100

-150

-200

JULIO 94 ENERO 95

1717



Acuífero Cuaternario de Jávea. Evolución [K+]

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

50

100

-50

-100

-150

SEP87 DIC87

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

50

100

-50

-100

-150

JULIO 94 ENERO 95

1818



Fuente: Proyecto “Red de calidad química de las aguas continentales, sub- terráneas y superficiales de la provincia de Alicante”. Dep. Ing. Quim. UA y Diputación Prov. Alicante.

1919



2020



2121



2222


Equilibrios de intercambio catiónico

Capacidad de intercambio catiónico (CEC)

2323



2424



2525


Equilibrios de intercambio catiónico:valores para coeficientes y

cálculo de la composición de intercambio

2626


Equilibrios de intercambio catiónico:valores para coeficientes y

cálculo de la composición de intercambio

Fuente: “Hydrogeochemical transport modeling of 24 years of Rhine water infiltration in the dunes of the Amsterdam Water Supply”. B.M. van Breukelena, C.A.J. Appelo, T.N. Olsthoornb. Journal of Hydrology 209 (1998) 281–296.

2727


Cromatografía de intercambio catiónico

2828


Cromatografía de intercambio catiónico

2929


Desplazamiento cromatográfico en laboratorio:

• Ensayos en columnas con variables controladas

• Aplicación de modelos de transporte reactivo

Difícil interpretación de resultados de campo:

• Complejidad hidrogeológica• Variabilidad en extracciones y recarga• Presencia de contaminación• Procesos de mezcla agua dulce-salada-

roca

TEMA 3 Ejemplos de modelización de sistemas ácido-base ...

Documents

Transcript of TEMA 3 Ejemplos de modelización de sistemas ácido-base ...