Reporte De Laboratorio# 3 11q20

Reporte de Laboratorio Nº3

Universidad Nacional de Ingeniería Recinto Universitario Simón Bolívar

REPORTE DE LABORATORIO #3

Prueba de Jarras.

Elaboración: Br. Javier Pavón Gaitán Br. Mariela Hernández Br. Edgard Sandoval Carillo

2005-20863 2005-20795 2000-10499

Tutor: TknL. Indiana García. Grupo: 6N2Q

Managua, Junio 5, 2009 Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

1

Reporte de Laboratorio Nº3 I. INTRODUCCIÓN

Las pruebas de jarra se utilizan tanto en plantas de tratamiento de agua potable existentes como en la etapa de proyecto con el objeto de definir la dosis de coagulante. La coagulación/floculación es un proceso químico unitario empleado en el tratamiento de aguas que persigue alterar el estado de los sólidos filtrables y en suspensión para facilitar su separación mediante sedimentación. Una suspensión coloidal es un conjunto de partículas de pequeña dimensión (del orden de mili- y decena de micras) que soportan cargas eléctricas del mismo signo repartidas en su superficie. Estas partículas en suspensión forman parte de las impurezas del agua causantes de turbidez y color (por ejemplo arenas, arcillas, cienos, partículas orgánicas...) y se caracterizan por su gran estabilidad ya que las repulsiones electrostáticas entre los coloides impiden su agregación en partículas mayores sedimentables. La coagulación en una operación consistente en neutralizar las cargas eléctricas de una suspensión coloidal. De esta forma dejan de actuar las fuerzas de repulsión y las partículas coloidales comienzan a agregarse. Los productos químicos que suelen utilizarse para favorecer la coagulación de las partículas coloidales suelen ser sales de hierro y aluminio ([(Al2(SO4)3)], [(Fe2(SO4)3)], [FeCl3]) La floculación es una operación basada en la agregación de las partículas coloidales previamente desestabilizadas en la etapa de coagulación, formando partículas de mayor tamaño (flóculos) que permitan su sedimentación. La formación de estos flóculos se favorece con la adición de polielectrolitos que se caracterizan por moléculas orgánicas poliméricas que son ionizables. Estos compuestos forman puentes entre las partículas, dando lugar a fenómeno de floculación con partículas de mayor tamaño que resultan sedimentables. El agua presenta varias características necesarias para la adición de coagulantes En el presente laboratorio se pretende realizar un análisis con la sal de aluminio Al2(SO4)3*18H2O y comparar los resultados con los obtenidos -por el otro grupo de laboratorio- con la sal férrica FeCl3*6H2O.

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

2

Reporte de Laboratorio Nº3

II. OBJETIVOS 

Determinar experimentalmente la combinación óptima de dosis de coagulante y pH de una muestra de agua cruda.



Desarrollar habilidades en el uso y manejo de equipos de laboratorio utilizados en el análisis del agua.

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

3

Reporte de Laboratorio Nº3

III. RESULTADOS

Con la guía de laboratorio previamente leída y las instrucciones de la profesora se procedió a realizar la prueba de jarra a una muestra de agua (para éste caso: agua no potable, agua cruda) Se tomaron 6 beakers grandes y se llenaron con 1000ml de agua cruda cada uno, seguido de un agitamiento por 3 minutos. Se le dosificó Al 2(SO4)3*18H2O en 1, 3, 5, 7, 9 y 11 mL respectivamente Del mismo modo se hizo para el FeCl3*6H2O, pero con dosis de 1, 5, 9 y 11 mL en 4 beakers. La agitación inicial-en ambos casos-fue de 100 rpm luego se redujo a 15 rpm por 20 minutos. A mayor dosis mayor cantidad de flóculos aparecían (a medida que el tiempo avanzaba), con aspecto lodoso o fangoso-color pardo-, partículas que se aglomeraban unas con otras para formar un terrón de floc. Para la sal de aluminio, las dosis de 7 y 11 mL fueron las más efectivas, pues presentaban mayor cantidad de precipitado. En tanto que la sal férrica lo fue en las dosis de 9 y 11 mL. Terminada la agitación se dejó reposar por 30 minutos las disoluciones, para luego determinar los parámetros siguientes: turbiedad, oxígeno disuelto, conductividad, salinidad, color, pH y temperatura. Las mediciones en los parámetros se detallan a continuación:

Parámetro Temperatura (C°) pH Color (mg/L Pt-Co)

AGUA CRUDA Instrumentación Termómetro pH-metro Aparente Espectrofotómetro Real Turbidímetro

Turbiedad (NTU) Conductividad (μS/cm) Sólidos Totales Disueltos (mg/L) Salinidad ‰

Conductivímetro

Lectura ≈ 27 6.68 1160 138 99.9 498 237 0.2

PARA LA SAL FÉRRICA (FeCl3*6H2O) Parámetro

Instrumentación

Temperatura (C°) pH Color (mg/L Pt-Co)

Termómetro pH-metro Aparente Real

Turbiedad (NTU) Conductividad (μS/cm) Sólidos Totales Disueltos (mg/L) Salinidad ‰

Espectrofotómetro Turbidímetro Conductivímetro

1mL 7.02 78 -3 6.7 495 237 0.2

Lectura 5mL 9mL ≈ 27 6.62 6.21 -1 8 -46 -37 2.2 1.1 525 563 257 271 0.3 0.3

11mL 5.69 12 -56 1.2 585 281 0.3

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

4

Reporte de Laboratorio Nº3 PARA LA SAL DE ALUMINIO (Al2(SO4)3*18H2O) Parámetro

Instrumentación

1mL

3mL

Termómetro pH-metro Aprent Espectrofotómetr Real Turbiedad (NTU) Turbidímetro Conductividad (μS/cm) Sólidos Tot. Disueltos (mg/L) Conductivímetro Salinidad ‰

6.68 54 -2 13.2 480 229 0.2

6.78 30 -9 1.8 409 129 0.2

Temperatura (C°) pH Color (mg/L Pt-Co)

Lectura 5mL 7mL ≈ 27°C 6.74 6.79 -1 2 -26 -30 1.2 0.9 476 530 150 253 0.2 0.3

9mL 11mL 6.41 10 -17 0.8 537 257 0.3

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

6.47 20 -4 0.3 546 260 0.3

5

Reporte de Laboratorio Nº3 IV. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Se observó mayor precipitación de flóculos por parte de la sal férrica, en comparación con la de aluminio. Del gráfico # 1: Se aprecia que a medida que la dosis de la sal de aluminio aumenta el pH disminuye- Con ligeros picos en las dosis de 1 y 5 mL- Las dosis de 9 mL y 11 mL presentan los menores valores, dosis en los cuales se observó mayor precipitación de flóculos. Del gráfico # 2: La turbiedad se mantiene relativamente estable a partir de la tercera dosis de aluminio (3 mL) Del gráfico # 3: El pH disminuye al igual que en el caso de la sal de aluminio- con un ligero aumento en la dosis de 1 mL de hierro. El valor más bajo corresponde a 11 mL, dosis que presentó más flóculos. Del gráfico # 4: La turbiedad se comporta de la misma forma que en la sal de aluminio. Del gráfico # 5: Al comparara ambos resultados en el pH, la sal férrica varía- o ajusta- más el mismo que la de aluminio. Y como ha de esperarse es la que más flóculos forma. Del gráfico # 6: Ambas sales tienen casi iguales resultados, sólo que ligeramente la sal férrica sigue siendo la que tiene más acción contra la turbidez. En general, los valores de los otros parámetros es mayor en la sal férrica, esto debido a su mayor capacidad para desestabilizar la carga de las partículas en suspensión o coloides (mayor capacidad de neutralización). La dosis de 9 mL de la sal férrica al beaker # 4 no es segura, ya que al adicionársele, una parte se regó fuera del contenedor. Esto pudo incidir en la aparente igualdad de flóculos sedimentados en la dosis de 9 mL y 11 mL.

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

6

Reporte de Laboratorio Nº3 V. CALCULOS

1. Liste los resultados, pHf y turbiedad residual en la siguiente tabla. Dosis de Aluminio (mg/L)

Dosis de Hierro (mg/L)

pHin= 7.72

pHin 0 6.68 1 6.78 3 6.74 5 6.79 7 6.59 9 6.41 11 6.47 ** No se llevaron a cabo.

Turbiedad 99.9 NTU 13.2 NTU 1.8 NTU 1.2 NTU 0.9 NTU 0.8 NTU 1.3 NTU

pHin= 7.72 pHin 6.68 7.02 6.62 6.21 5.69

0 1 3 ** 5 7 ** 9 11

Turbiedad 99.9 NTU 6.7 NTU 2.2 NTU 1.1 NTU 1.2 NTU

2. Basados en estos resultados, prepare las figuras de: turbiedad residual y pH final como función de la dosis del coagulante para ambos coagulantes. Gráfico # 1

Dosis de Al2(SO4)3*18H2O vs pH pH

6.85 6.8

6.75 6.7 6.65 6.6 6.55 6.5 6.45 6.4 6.35 0

2

4

6

8

10 12 Dosis (m L)

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

7

Reporte de Laboratorio Nº3 Gráfico # 2 Dosis de Al2(SO4)3*18H2O vs Turbiedad Turbiedad (NTU)

120

100

80

60

40

20

0 0

2

4

6

8

10

12 Dosis (m L)

Gráfico # 3 Dosis de FeCl3*6H2O vs pH

pH

7.1 6.9 6.7 6.5 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 0

2

4

6

8

10

12 Dosis (mL)

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

8

Reporte de Laboratorio Nº3 Gráfico # 4

Turbiedad (NTU)

Dosis de FeCl 3*6H2O vs Turbiedad 98

78

58

38

18

-2 0

2

4

6

8

10

12 Dosis (m L)

Gráfico # 5 Aluminio

Comparación de pH pH

Hierro

7

6.8 6.6 6.4 6.2 6 5.8 5.6 0

2

4

6

8

10

12 Dosis (mL)

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I

9

Reporte de Laboratorio Nº3 Gráfico # 6

3. Prepare un reporte por grupo e incorpore los gráficos realizados. El reporte deberá contener lo siguiente: discusión e resultados y comparación entre la eficiencia de las sales de aluminio y las sales férricas como coagulantes.

Véase la discusión de resultados y el punto 2 .

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I 10

Reporte de Laboratorio Nº3 VI. CONCLUSIONES

Se determinó que la concentración óptima para la sal de hierro FeCl3*6H2O está en 9mL (a un pH próximo de 6.21) y para la sal de aluminio Al2(SO4)3*18H2O a los 9mL (a un pH próximo a los 6.41). Siendo la primera la más efectiva, puesto que se obtuvo mayor cantidad de flóculos sedimentados, en comparación con la misma dosis de aluminio. Esto en lo que a cantidad de flóculos se obtienen. Gráficamente a una dosis próxima a 2mL de las sales- para ambos casos- se obtiene el pH más neutro y el inicio en la estabilidad de la turbidez (próxima al rango idóneo). Se afianzó el uso y manejo de materiales y reactivos del laboratorio, en lo que a análisis de agua se refiere.

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I 11

Reporte de Laboratorio Nº3 VII. RECOMENDACIONES

El análisis de todos los datos obtenidos en la práctica de laboratorio: conductividad, salinidad, sólidos totales disueltos y color como función de las dosis de los coagulantes, nos hubiera dado el comportamiento de esos parámetros según la concentración de las sales. Haciendo un análisis rápido: la salinidad, STD (sólidos totales disueltos) y la conductividad aumentan a medida que lo hace la dosis, ya sea del hierro o del aluminio. En cambio el color (para ambas sales) tiende a disminuir y estabilizarse a valores cercanos al rango permitido.

.

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I 12

Reporte de Laboratorio Nº3 VIII. BIBLIOGRAFÍA  Guía de Laboratorio N°3. Fundamentos de Ingeniería Ambiental I. 2009. Indiana García Granados.

 Sistema de tratamiento de agua potable. Gerardo Ahumada Theoduloz. Material extraído de U_CURSOS: https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2007/1/CI51K/1/material_docente/objeto/120072  http://www.madrimasd.org/experimentawiki/feria/Tratamientos_de_coagulaci% C3%B3n/floculaci%C3%B3n el día 4 de Junio del 2009

Fundamentos de Ingeniería Ambiental I 13