Tratamiento y Análisis de Aguas: Dureza, Depuración y Electrólisis

Dureza del Agua: Temporal y Permanente

a) Falsa. La dureza temporal es causada exclusivamente por los bicarbonatos. Se elimina al hervir el agua (ebullición, proceso físico), precipitando CaCO₃ y MgCO₃:

La dureza permanente se debe a otros iones de calcio y magnesio solubles que no se eliminan al hervir. Requiere tratamiento químico, como añadir carbonato de sodio (que reacciona con los iones Mg⁺² y Ca⁺²) o filtración a través de zeolitas (que absorben los iones y liberan iones sodio al agua).

Electrólisis y Tratamientos de Aguas

b) Falsa. La electrólisis es un proceso endotérmico y no espontáneo. Necesita absorber energía (calor) para llevarse a cabo.

Procesos de Tratamiento de Aguas

• Floculación: Primer paso en el tratamiento de aguas residuales. Consiste en generar flóculos (partículas sólidas suspendidas) mediante la unión de partículas. Se necesita un agente floculante, generalmente un componente orgánico.
• Filtración de Arena: Tratamiento previo a la depuración del agua. Retiene los flóculos no eliminados en la etapa anterior y separa otras impurezas no disueltas.
• Na₂CO₃: Reduce la dureza permanente del agua residual al precipitar los iones magnesio y calcio. También corrige el pH.
• Tratamiento con Ozono: Evita la aparición de microorganismos y oxida la materia orgánica, reduciendo la DBO. Se usa para obtener agua para consumo (ETAP). Es una alternativa al tratamiento con cloro, eliminando gérmenes patógenos mediante desinfección química.
• Ósmosis Inversa: Elimina los sólidos disueltos en el agua. Es un proceso físico basado en diferencias de presión. Se usa para desalar el agua de mar.

Análisis de la Calidad del Agua: DBO y DQO

a) Una DBO = 600 ppm indica la cantidad de oxígeno necesaria para que las bacterias transformen la materia orgánica en una oxidación aeróbica. Una DQO = 850 ppm indica la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar la materia orgánica no biodegradable mediante oxidantes como KMnO₄ o K₂Cr₂O₇.

Es un vertido de tipo orgánico dado que DBO/DQO > 0.6. Podría considerarse también un agua residual industrial por su alto valor en DQO. Es un agua contaminada.

b) DBO = 110 ppm, DQO = 120 ppm. Es un agua residual orgánica industrial alimentaria dado que DBO/DQO > 0.6.

c) DBO = 2 ppm, DQO = 2.1 ppm. Como la DBO < 5 ppm, es un agua no contaminada, apta para el consumo. Su contaminación se basa en vertidos orgánicos dado que: DBO/DQO > 0.6.

d) DBO = 10 ppm, DQO = 5000 ppm. Es un agua poco contaminada dado que DBO < 50.

e) Un efluente es un agua residual. 150 personas producirían la misma cantidad en un día de ese mismo residuo.

f) Es un agua con poco contenido en oxígeno y con residuos orgánicos. Al final, el agua es un poco más pura pero está poco aireada.

Electrólisis del Agua

La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto mediante electricidad. Se aplica una corriente eléctrica continua mediante electrodos sumergidos en la disolución. El resultado es la rotura del electrolito, formando sustancias puras.

El agua debe estar acidulada con ácido sulfúrico o una base para que se convierta en una sustancia ionizable (disociable) y con una sal que se pueda disolver en agua. El agua debe estar libre de sulfatos y cloruros, que inhiben las reacciones de electrólisis.

La electrólisis puede llevarse a cabo de dos maneras: en estado fundido o en disolución.

Electrólisis en Estado Fundido

Tenemos electrodos con corriente continua y únicamente iones sodio y cloruro en disolución. En el ánodo se produce la oxidación: 2Cl^- + 2e^- → Cl₂(g).

En el cátodo tiene lugar la reducción que da lugar a sodio metálico. Hay una caída de potencial debido al sodio depositado en el cátodo, por ello hay que aplicar una sobretensión.

Electrólisis en Disolución (con Agua)

Se produce oxígeno gas e hidrógeno gas. En el ánodo: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^-. En el cátodo: 2H₂O → H₂ + 2OH^-. El OH^- predomina, por lo que la disolución es básica.