Un coagulante para tratamiento de aguas, son en realidad sales metálicas, como pueden ser el alumbre o polímeros. Los polímeros son compuestos orgánicos artificiales que se conforman por una larga cadena de moléculas más pequeñas.
Los polímeros pueden ser catiónicos (cargadas positivamente), aniónicos (cargadas negativamente) o no iónicos (carga neutra). En este caso, los coagulantes más utilizados en el tratamiento de aguas suelen ser: sulfato de aluminio, sulfato ferroso, sulfato férrico y cloruro férrico.
Y al saber que el agua puede contener una variedad de impurezas solubles e insolubles, es vital encontrar productos químicos que ayuden a eliminar estas impurezas, entre estas últimas destacan las partículas coloidales.
Las impurezas coloidales presentan una carga superficial negativa, que impide que las partículas se aproximen unas a otras y que las lleva a permanecer en un medio que favorece su estabilidad. Para que estas impurezas puedan ser removidas, es preciso alterar algunas características del agua, a través de los procesos de coagulación, floculación, sedimentación y filtración.
¿Qué es la coagulación?
La coagulación es el proceso de formación de pequeñas partículas adherentes mediante la adición de un coagulante al agua y la aplicación de energía de mezclado, que desestabiliza las partículas suspendidas por neutralización de las cargas de las impurezas coloidales.
Comienza en el mismo instante en que se agrega el coagulante y dura solo fracciones de segundo. Desde el punto de vista electrostático, el propósito de la coagulación es reducir el potencial zeta por adición de iones específicos e inducir la desestabilización de las partículas para aglomerarlas.
La coagulación es el tratamiento más eficaz para la eliminación de impurezas en el agua. La dosis de coagulante condiciona el funcionamiento de las unidades de sedimentación y es imposible realizar una buena clarificación si la cantidad de coagulante no es la adecuada.
¿Cómo se lleva a cabo la coagulación?
La coagulación se lleva a cabo generalmente con la adición de sales de hierro y aluminio. Este proceso es resultado de dos fenómenos: el primero, esencialmente químico, consiste en las reacciones del coagulante con el agua y la formación de especies hidrolizadas con carga positiva.
Este proceso depende de la concentración del coagulante y el pH final de la mezcla. El segundo, fundamentalmente físico, consiste en el transporte de especies hidrolizadas para que hagan contacto con las impurezas del agua.
La dosis de coagulante es un parámetro crítico dado que si se adiciona por debajo de la cantidad requerida, no se neutralizan totalmente las cargas de las partículas, la formación de flóculos disminuye y la turbiedad del agua tratada es elevada.
Por otro lado, si se adiciona exceso de coagulante, se produce la inversión de las cargas de las partículas y la formación de gran cantidad de flóculos con tamaños muy pequeños y velocidades de sedimentación muy bajas y la turbiedad del agua tratada es elevada.
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¿Qué es un coagulante?
Los coagulantes son materiales químicos que se adicionan al agua para lograr la descarga de todas las partículas coloidales dando origen a la formación de medios más grandes (flóculos), que se sedimentan más rápidamente.
Los coagulantes de tratamiento de agua constan de moléculas con carga positiva que, al añadirse al agua y mezclarse, logran la neutralización de la carga presente. Por lo general se usan coagulantes inorgánicos, orgánicos o una combinación de ambos para tratar el agua y eliminar sólidos suspendidos.
Cuando se añade un coagulante inorgánico al agua que contiene una suspensión coloidal, el ion metálico catiónico del coagulante neutraliza la doble capa eléctrica negativa del coloide. Ocurre algo muy similar con un coagulante orgánico, excepto que la carga positiva por lo general se obtiene de un grupo de amina (NH4 +) unido a la molécula.
¿Qué es un coagulante orgánico?
Los coagulantes orgánicos por lo general se emplean cuando se desea una reducción en la generación de lodo. Además, la combinación de productos químicos orgánicos e inorgánicos por lo general es más efectiva que el uso de solamente productos químicos orgánicos o inorgánicos.
La mezcla correcta con frecuencia puede combinar las ventajas del mecanismo de floculación de barrido de un coagulante inorgánico con las características de reducción de lodo de los coagulantes orgánicos.
¿Qué es un coagulante inorgánico?
La coagulación inorgánica puede usarse en una extensa variedad de aguas, incluida agua residual. El tratamiento con coagulante inorgánico es particularmente eficaz con agua cruda de baja turbidez (concentración de sólidos suspendidos totales) y por lo general tratarán este tipo de agua cuando los coagulantes orgánicos no pueden.
Después de añadirlos al agua, los coagulantes inorgánicos reaccionan con la alcalinidad y se hidratan para formar precipitados de hidróxido metálico (aluminio o hierro) que actúan con un mecanismo de floculación de barrido.
Este mecanismo sucede cuando los sólidos suspendidos se adhieren y se precipitan, limpiándose el agua que se está tratando. Muchas suspensiones coloidales difíciles de separar pueden tratarse de manera efectiva con coagulantes inorgánicos.
Aunque la floculación de barrido con precipitado de hidróxido metálico es útil para la limpieza de agua, estos precipitados tienden a aumentar el volumen del lodo total que debe tratarse y eliminarse. Estos precipitados también tienden a reducir la densidad general y la capacidad de deshidratación del lodo, en comparación con los precipitados creados con coagulantes orgánicos.
Para aplicaciones de agua afluente o cruda donde el lodo no es peligroso, es menor la desventaja de crear más lodo con un mayor contenido de agua. En las aplicaciones de agua residual con lodo peligroso, las repercusiones económicas pueden ser significativas.
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