Adsorcion

16.5.4. Ensayos con ozono ( De "Analisis de Aguas y Enasayos de Tratamiento" - R.Marin Galvín)

La ozonización es un método de tratamiento de aguas que está siendo cada vez más utilizado. debido al gran poder oxidante del reactivo tanto frente a sustancias inorgánicas presentes en un agua y no convenientemente eliminadas con cloro, como compuestos orgánicos susceptibles de provocar problemas de olor/sabor y THM en aguas tratadas con cloro, como finalmente por su elevado poder germicida frente a la flora microbiana de un agua. En este aspecto, la acción del ozono frente a virus y microorganismos con capacidad de formar esporas es superior a la del cloro (8. 9, 392, 393).

El ozono es un reactivo químico no convencional, en el sentido de que se ha de generar in situ durante el proceso de tratamiento del agua. La producción de ozono se basa en la reacción química global (392, 417):

En este proceso debe operarse bien con aire extremadamente seco y razonablemente exento de impurezas o bien con oxígeno puro, con lo cual el rendimiento de producción se incrementaría notablemente.

Figura 16.5: Producción de O3 en un ozonizador convencional (231)

El aire o el oxígeno puros se introducen en el interior de tubos de descarga eléctrica. en el interior de los cuales se aplican diferencias de potencial del orden de 15-25 KV que suministran la energía requerida pata la rotura de las moléculas en oxígeno en átomos reactivos de oxígeno que se combinarían con nuevas moléculas de oxígeno para formar moléculas de ozono.

Los ozonizadores industriales disponibles en la actualidad operan con corriente altema de frecuencias comprendidas entre 500-1.000 Hz y densidades de corriente del orden de 150-200 amperios (392,416). Así se logran producciones del orden de 40 g de O3 por m3 de aire suministrado, con una riqueza de hasta el 3%. Caso de usarse oxígeno puro, la riqueza puede incrementarse hasta el 7%.

La producción de ozono es función de la diferencia de potencial aplicada y de la intensidad de corriente suministrada, así como del aporte de aire al sistema ozonizador (ver fig 16.5).

La dosificación del aire u oxígeno ozonizados al agua a tratar se realiza mediante difusores de gas instalados en el fondo de cámaras cerradas llenas (total o parcialmente) del agua a ozonizar. El empleo de difusores de burbuja fina es más adecuado ya que de este modo el coeficiente de transferencia "ozono-agua" es más alto que cuando se utilizan difusores de burbuja gruesa (417).

Los ensayos de ozonización a escala de laboratorio pueden abordarse según dos ópticas: (a) utilizar ozonizadores de laboratorio como producciones modestas de O3 o (b) usar una derivación proveniente de un ozonizador industrial. En los dos casos podría operarse en continuo o discontinuo, si bien es indispensable el conocer exactamente la riqueza en ozono del fluido gasesoso disponible.

La dosificación efectiva del ozono al agua a ensayar se puede realizar de forma similar a la seguida en la ETAP: en recipientes adecuados se burbujea el gas durante un tiempo exactamente medido en función de dosis deseada y riqueza en ozono del fluido gaseoso. Según esto, el primer paso a llevar a cabo en un ensayo de dosificación de O3 es el de calcular la riqueza del gas (aire u oxígeno) en ozono.

Cálculo de la riqueza en ozono del aire ozonizado

(a) Principio

Los ozonizadores industriales van equipados con un sistema de espectrofotometría UV que opera en continuo e indica la riqueza del aire en ozono. Este dato (de comprobada precisión) se podría utilizar para los ensayos posteriores.

Caso contrario, se puede calcular la riqueza en ozono del aire ozonizado burbujeando un caudal conocido de aire en un volumen de agua con KI en exceso. Se produce la fijación del O3 mediante reacción química con el I- presente, formando I2 , que a su vez se valoraría por retroceso con tiosulfato sódico en medio ácido.

(b) Materiales v Reactivos

- Yoduro potásico sólido.

- Acido sulfúrico concentrado.

Agua destilada.

- Disolución patrón de tiosulfato sódico 0,005 N.

- Indicador de engrudo de almidón (preparado como se indicó en el método 12.12.2).

- Caudalímetro adecuado para medir caudales de aire ozonizado.

a. (c) Procedimiento

- Preparar un recipiente de 1 l de capacidad, preferementemente de forma cilíndrica (por

ejemplo, una probeta graduada) y llenar con 1 1 de agua destilada.

- Añadir 2 g de KI y 1 ml de ácido sulfúrico concentrado. Disolver totalmente.

- Preparar un tubo flexible (PVC o similar) a cuyo final se conectará un difusor poroso. El caudal de aire vehiculado por este tubo debe poder medirse con exactitud mediante un rotámetro o similar.

- Conectar el sistema de producción de ozono. Burbujear el aire ozonizado dentro de un recipiente de agua alterno para evitar su salida directa al aire ( el ozono, como el cloro o el dióxido de cloro son gases tóxicos por inhalación).

- Cuando se estabilice la producción del ozonizador y se halla medido el caudal vehiculado a través del tubo flexible, introducir el tubo con el difusor en la probeta con KI y sulfúrico durante un tiempo exactamente medido, a fin de conocer con precisión el volumen de aire introducido en la probeta. Sacar el difusor.

- Tomar una alícuota de agua ozonizada. por ejemplo, 100 ml y trasvasar a un erlenmeyer de 250 ml. Añadir 5 gotas de disolución indicadora de almidón.

- Valorar con tiosulfato sódico hasta decoloración de la disolución. Se habrán gastado "A" ml de tiosulfato.

(d) Expresión de Resultados

La cantidad de ozono presente en los 1.000 ml de agua existentes en la probeta se obtiene de la expresión:

(16.10)

Estos mg de ozono se habrán dosificado en "t" segundos. En 1 hora se producirán "3.600/t" veces más de ozono. Conocido el caudal de aire vehiculado por el sistema. en general. " l/h" litros por hora, se podría calcular los g de O3 producidos por m3 de aire usando la expresión:

(16.11)

Dependiendo del tiempo de burbujeo se obtendrá una determinada cantidad de ozono dosificada.

Por ejemplo, una producción de 10 mg de O3 en un tiempo de 20 segundos, significaría que cada 2 segundos se dosificaría 1 mg de O3. A este respecto, y como medida de utilidad práctica, es conveniente el representar gráficamente tiempos de burbujeo frente a mg de ozono.

Ensayos de ozonización

Método directo

(a) Principio

Conocida la producción de ozono disponible se puede pasar a la elaboración de los ensayos de laboratorio.

...