Coagulación y Floculación en Tratamiento de Aguas: Principios y Reactivos Clave

Coagulación y Floculación en el Tratamiento de Aguas

Este documento explora los principios fundamentales de la coagulación y floculación, procesos esenciales para la separación de coloides en el tratamiento de aguas.

Características de los Coloides

Los coloides son partículas microscópicas presentes en el agua que requieren tratamientos específicos para su eliminación. Sus propiedades clave incluyen:

• Tamaño: Varía entre 1 y 0.001 µm, lo que los clasifica en un estado de dispersión.
• Carga eléctrica superficial: Pueden ser positivos o negativos, dependiendo de su naturaleza y del medio en el que se encuentren.
• Estabilidad coloidal: Se mantienen en suspensión debido al movimiento browniano, que supera la fuerza de gravedad, impidiendo su sedimentación natural. Además, las fuerzas de repulsión electrostática predominan sobre las fuerzas de atracción de Van der Waals, evitando su agregación espontánea.

Procesos de Separación de Coloides

Para eliminar los coloides del agua, se emplean dos procesos principales:

Coagulación

La coagulación es la desestabilización del coloide mediante el aporte de iones de signo contrario que se adsorben a su superficie. Este proceso requiere la adición de reactivos específicos, conocidos como coagulantes. Al anularse o reducirse el potencial zeta en valor absoluto, las fuerzas de atracción comienzan a dominar sobre las de repulsión, lo que lleva a la formación de microflóculos.

Condiciones de agitación: Mezcla rápida y de corta duración.

Floculación

La floculación es la unión de las partículas desestabilizadas (microflóculos) mediante puentes, facilitada por colisiones producidas por la agitación térmica, el movimiento del fluido y los movimientos de sedimentación de las partículas. Los microflóculos se agregan para formar flóculos de mayor tamaño, que pueden separarse eficazmente por sedimentación o filtración.

Condiciones de agitación: Mezcla lenta y prolongada.

Coagulación Química: Reactivos Utilizados

La coagulación química es un componente crucial en el tratamiento de aguas, y se basa en el uso de diversos reactivos:

Coagulantes

Son sustancias que desestabilizan el coloide. Se clasifican en:

• Inorgánicos: Sales de Hierro (II) o Hierro (III) y Sales de Aluminio (III).
• Orgánicos: Polímeros sintéticos (polielectrolitos catiónicos). Actualmente, su uso está prohibido en el tratamiento de agua potable debido a su toxicidad.

Floculantes

Aumentan el tamaño de las partículas desestabilizadas, actuando como puentes de unión entre ellas. Pueden ser:

• Naturales:
  • Almidones: Poseen un gran peso molecular y forman largas cadenas. Pueden ser iónicos o no iónicos.
  • Alginatos: Se extraen del ácido algínico, presente en algas marinas.
  • Sílice activada: Es poco estable y debe prepararse in situ.
• Sintéticos: Actualmente, su uso está prohibido en el tratamiento de agua potable debido a su toxicidad.
  • Polielectrolitos aniónicos: (ej. ácidos poliacrílicos) y polielectrolitos no iónicos (ej. poliacrilamidas). Favorecen la aglomeración de los flóculos formando puentes entre las partículas.
  • Polielectrolitos catiónicos: (ej. polivinilaminas). Ayudan a neutralizar las cargas eléctricas de los coloides.

Coadyuvantes

Son sustancias que asisten al proceso de coagulación y floculación de diversas maneras:

• Corrección de pH: Ácidos o álcalis que modifican el pH del agua para optimizar la acción del coagulante en su rango ideal.
• Oxidación de compuestos: La eliminación por oxidación de ciertos compuestos orgánicos que pueden interferir mejora la eficiencia del proceso. Se pueden utilizar oxidantes como cloro, ozono o permanganato potásico.
• Aporte de peso a las partículas: Utilizados en aguas con baja turbidez para mejorar la sedimentación. Ejemplos incluyen carbón activado en polvo, arcillas o bentonitas.