Alcalinidad y dureza del agua

1. Alcalinidad del agua

Entre las impurezas que se encuentran en el agua, se encuentran aquellas que son capaces de reaccionar con ácidos, pudiendo neutralizar una determinada cantidad de estos reactivos. Estas impurezas le dan al agua la característica de alcalinidad. Por definición, la alcalinidad del agua es su capacidad cuantitativa de neutralizar un ácido strong, hasta un determinado pH. Para medir la alcalinidad en el laboratorio se utiliza ácido sulfúrico.

 

La alcalinidad se debe principalmente a la presencia de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos. Los compuestos más comunes son los siguientes:
– hidróxidos de calcio o magnesio;
– carbonatos de calcio o magnesio;
– bicarbonatos de calcio o magnesio;
– bicarbonatos de sodio o potasio.

 

Incluso las aguas con un pH inferior a 7,0 (5,5 por ejemplo) pueden tener alcalinidad, y generalmente la tienen, ya que normalmente contienen bicarbonatos.
Dependiendo del pH del agua se pueden encontrar los siguientes compuestos:
– valores de pH superiores a 9,4: hidróxidos y carbonatos (alcalinidad cáustica);
– valores de pH entre 8,3 y 9,4: carbonatos y bicarbonatos;
– Valores de pH entre 4,4 y 8,3: sólo bicarbonatos.

 

En la práctica, la determinación de la alcalinidad y verificación de su forma se realiza con ácido sulfúrico, como se mencionó, y utilizando como indicadores fenolftaleína y metilrango, cuyos puntos de inflexión corresponden a valores de pH de 8,3 y 4,9, respectivamente. La alcalinidad medida usando fenolftaleína como indicador se llama alcalinidad parcial, mientras que la alcalinidad medida usando naranja de metilo como indicador se llama alcalinidad total.

Valores de alcalinidad muy altos pueden ser indeseables en aguas destinadas a uso industrial, ya que pueden causar problemas de formación de depósitos y corrosión, dependiendo del uso de esta agua.

 

2. Dureza del agua

Inicialmente, se entendía por dureza del agua la capacidad del agua para precipitar el jabón. El jabón precipita principalmente por la presencia de iones de calcio y magnesio. Otros cationes, como el hierro, el manganeso y el zinc, pueden precipitar el jabón; sin embargo, generalmente están presentes en el agua en forma de complejos, a menudo con constituyentes orgánicos, y su participación en la dureza del agua es mínima.

Así, y de acuerdo con la práctica actual, la dureza del agua es la suma de las concentraciones de calcio y magnesio, expresadas en términos de carbonato cálcico, en miligramos por litro.
El calcio y el magnesio están presentes en el agua, principalmente en las siguientes formas:
– bicarbonatos de calcio y magnesio;
– sulfatos de calcio y magnesio.

Los bicarbonatos de calcio y magnesio, que también son responsables de la alcalinidad, provocan la llamada dureza temporal, que por acción del calor o sustancias alcalinas genera la precipitación de los carbonatos de estos iones. Los sulfatos y otros compuestos (cloruros, por ejemplo) confieren al agua la llamada dureza permanente.

La dureza del agua puede variar de cero a cientos de miligramos por litro, según la fuente y el tratamiento aplicado.

Actualmente se utiliza el método de titulación con EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) para analizar la dureza.

 

Reducción de dureza:

Consiste en aplicar sustancias (cal y carbonato de sodio), que reaccionan con los compuestos de calcio y magnesio, precipitándolos. La química del método está indicada por las siguientes reacciones:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2 El
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + MgCO3 + 2H2O
MgCO3 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCO3
MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaSO4
CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO 4
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl
MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2

 

Proceso iónico de las zeolitas:

Las zeolitas son silicatos complejos de sodio y aluminio, que tienen la propiedad de intercambiar el sodio de su composición por otros iones, como el calcio y el magnesio, reteniendo estos elementos causantes de la dureza. Son, por tanto, intercambiadores de iones.

Una instalación de descalcificación de este tipo comprende lechos de zeolitas, similares a filtros rápidos, a través de los cuales pasa el agua dura a tratar.

En definitiva, la reducción de la dureza mediante zeolitas consiste en intercambiar los iones calcio y magnesio, responsables de la dureza del agua, con iones sodio aportados por intercambiadores. Luego de que las zeolitas hayan cedido todos sus iones sodio al agua, se debe revertir el proceso, sometiendo el lecho intercambiador a contacto con una solución concentrada de sal común, para su regeneración.

En contacto con la salmuera, las zeolitas realizan un nuevo intercambio iónico, reteniendo de nuevo el sodio y liberando iones calcio y magnesio al agua de lavado, que es desechada.

 

Proceso de resina de intercambio iónico:

La reducción de la dureza se realiza haciendo pasar agua a través de un lecho de resina catiónica, en un proceso de ablandamiento y/o desmineralización.
Como este proceso se describe en otro documento técnico (ralentización), no se detallará aquí.

 

Preparado por: Aline Maxiline Pereira Oliveira


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