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Cloro residual y demanda de cloro

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by

Natalia Andrea Cortes Vargas

on 24 September 2014

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Transcript of Cloro residual y demanda de cloro

Cloro residual y demanda de cloro
Laura Viviana Hurtado, Daniel Cepeda, Natalia Andrea Cortés
Consideraciones Generales
El agua es el principal vehículo de transmisión de algunas enfermedades
Desinfección con cloro
Produce trihalometanos y otras sustancias orgánicas que afectan la salud
Historia antigua de las enfermedades
" La muerte negra"
Revolución Industrial
En 1854- Londres, Epidemias de Cólera Asiática
Practica de Filtración con arena
Historia de la practica de la desinfección
1850 - Comienzos
Tratamiento de emergencia con Hipocloritos durante los periodos de epidemia.
1904 - Cloración Continua
1908 - Tratamiento del agua con hipoclorito de sodio en la planta de filtración.
1909 - Primer intento de tratamiento con cloro en abastecimiento publico, practica de rutina
Salud publica
¡Gracias por su atencion!
¡FIN!
Química de la Cloración
Se usa en forma de cloro libre o como hipocloritos
Actúa como agente oxidante
Reacciones con el agua
El cloro se combina con agua para formar ácidos
hipocloroso y clorhídrico

CL2+ H2O=HOCL+H+CL
[H][CL][HOCL])/[CL2])=4 x 10^(-4)

El punto de quiebre de la cloración es cuando la cloración del agua en cantidades tales que todo el amoniaco se convierta en N2 o se lleve a un estado de oxidación más alto, también está propuesto como un método para efectuar la remoción de NH3 en el tratameinto de aguas residuales.


El pH influye en cuanto a la velocidad de reacción entre el amoniaco y el ácido hipocloroso, la velocidad es más rápida cuando el pH es de 8,3 y disminuye a medida que el pH aumente o disminuye y a valores de pH más bajos hay mayor proporción de monocloraminas.

El método de desinfección con cloro es el único reconocido que es capaz de formar residuales protectores dentro del sistema de distribución para evitar contaminación bacteriana inadvertida.
El ozono con adición de amoníaco y cloro forma un residual de cloramina en el sistema de distribución que es protector y reacciona mucho menos que el cloro libre con los compuestos orgánicos naturales.


El Cl también reacciona con halógenos en agua, por ejemplo el acido hipocloroso reacciona con el bromo para formar ácido hipobromoso:
Br + HOCl  HOBr + Cl

El HOBr también es un desinfectante pero reacciona más rápidamente que el cloro.
El cloro también reacciona con las sustancias húmica presentes en los abastecimientos de agua, formando productos halogenados, un grupo formado que es preocupante por la sospecha de que es carcinógeno son los trihalometanos (THM).

Importancia en la salud pública de residuales de desinfección

Hay una relación inversamente proporcional en cuanto a la concentración del cloro y el tiempo de contacto.
Cloro residual libre  Cl, HOCl y ClO, a un pH más bajo es más efectiva la desinfección
Cloro residual combinado  Cloraminas, se necesita una mayor concentración de crc que de crl para llevar a cabo la eliminación en un tiempo dado.

Reacciones externas

El cloro se combina con gran variedad de materiales, especialmente agentes reductores.
Como: H2S + Cl2  2HCl + S
El Fe, Mn y el NO2 son otros ejemplos de agentes reductores inorgánicos que reaccionan con el cloro en abastecimientos de agua.


Reacciones con las impurezas en el agua

Bromoformo
CHBr3

Dibromoclorometano
CHBr2Cl

Bromodiclorometano
CHBrCl2

Cloroformo
CHCl3

THM (nivel máximo permitido: 100mg/L)

2R – CO – CH3 + 3Cl2 → 2R – CO – CCl3 + 3H2
La posterior hidrólisis dará lugar a
R – CO – CCl3 + H2O → R –CO – OH + CHCl3


Cloraminas

Las monocloraminas y dicloraminas tienen gran poder
desinfectante por eso son importantes en las mediciones
de los residuales de cloro

NHCl2 + HOCl---> NCl3 + H2O

NH2Cl + HOCl --->NHCl + H2O

NH3 + HOCl ---> NH2Cl + H2O

Reacciones con amoniaco

El amoniaco reacciona con el cloro o el ácido hipocloroso para formar:

Principales THM
VENTAJAS:

Efectivo a bajas concentraciones.
No produce compuestos halogenados orgánicos.
Se usa para eliminar compuestos que producen olor y sabor

DESVENTAJAS:

No produce residuales de larga duración y se debe agregar cloraminas para que sea efectivo.
Su mantenimiento se debe hacer en el mismo lugar donde esta ubicado.


Desinfectante bueno si se usa a un pH alto.
No crea fenoles clorados que producen sabor.
El dióxido de cloro es un gas inestable y por tanto debe ser producido en el sitio de la planta.
Es un método costoso.
Las mediciones de la demanda de cloro se pueden hacer fácilmente tratando una serie de muestras del agua con dosis conocidas de cloro o hipoclorito.

La determinación del cloro residual en las muestras indicara cual dosis satisfizo los requerimientos de la demanda de cloro, en términos del cloro residual deseado.

La demanda de cloro es distinta en diferentes aguas, e incluso, dentro de un agua variará de acuerdo con la cantidad de cloro aplicada, el cloro residual deseado, el tiempo de contacto, el pH y la temperatura.

La prueba se debe realizar con cloro o con hipocloritos.

Se utiliza para determinar la capacidad necesaria de las unidades de desinfección, la cantidad de desinfectante requerida, el tipo de los recipientes para el transporte y todos los accesorios necesarios para la manipulación y el almacenamiento.

APLICACIÓN DE LOS DATOS DE LA DEMANADA DE DESINFECTANTE Y DE LOS RESIDUALES DE DESINFECTANTE

Desinfección con ozono

Desinfección con dióxido de cloro

Es la diferencia entre la cantidad de cloro aplicada y la cantidad de cloro libre, combinado o total disponible, remanente al finalizar el periodo de contacto

Mediciones de la demanda de Cloro

Cuando se añade N,N-dietil-p-fenilendianina a una muestra que contiene cloro residual libre, ocurre una reacción que produce un color rojo. Si se le añade yoduro, la monocloromina reacciona produciendo yodo.
Se pueden determinan por este método los residuales de cloro libre, monocloraminas y dicloraminas.
Proceso relativamente fácil de usar.

2. Método DFD

Se basa en los principios de la polarografia. ()
El oxido de fenilarsina (C6H5AsO)es el agente reductor titulante, el cual reacciona de manera cuantitativa con el cloro residual libre con un pH entre 6.5 y 7.5. Si el pH es mayor a 7.5, la reacción se hace lenta.
Se puede hacer calculo de cloraminas, monocloraminas y dicloraminas.
No esta sujeto a interferencias de color, turbiedad.


1. Método de titulación amperométrica

Se basa en la capacidad oxidante de los cloros residuales libre y combinado para convertir el ion yoduro a yodo libre.
Las reacciones que se presentan son la de forma: CL2 + 2I  I2 + 2Cl

Prueba cualitativa
: I2+ almidón ---> color azul.
El cloro azul muestra la presencia de cloro residual, pero no indica la cantidad.


1. Método de almidón-yoduro

DESVENTAJAS:

Si en los pozos hay bacterias, como de hierro o de azufre, crecen en línea de riego y destruyen el sistema de riego.
La disminución de la temperatura produce una disminución de velocidad en las reacciones desinfección.
A alturas muy altas, reduce la eficacia de la desinfección, porque puede provocar la volatilización del cloro.
La eficiencia de la desinfección depende en la turbidez del agua.

VENTAJAS:

Disminuye la incidencia de enfermedades transmitidas por el agua.
Elimina organismos peligrosos.
No produce agua esteril.
Evita el crecimiento de bacterias y hongos en el sistema de riego.
Costos bajos.


Cloro desinfectante

DESVENTAJAS:

Su uso como desinfectante en plantas de tratamiento se ve limitado a causa de su complejidad y sensibilidad en la producción.
Costo alto mas que el cloro.
No se vende como un producto listo para su uso por lo que debe generarse en el lugar de trabajo.
Su producción y manejo entrañan complejidad y riesgo.
No puede comprimirse ni distribuirse en cilindros como el cloro gaseoso.
No puede transportarse debido a su inestabilidad.
Requiere mano de obra capacitada.

VENTAJAS:

Controla el sabor y olor, oxida el hierro y manganeso
Destruya sustancias orgánicas que son precursoras de THM.
Usa tecnologías y formas de producción que permite que sea técnica.
Estable y sumamente soluble en agua hasta alcanza concentraciones de 2%.
Bueno para el tratamiento de esporas.
Requiere poco tiempo de contacto.
No hay corrosión a altas concentraciones



ClO2


Con la evolución del conocimiento con respecto a la capacidad desinfectante de los cloros residuales libres y combinados , se hizo necesario tener formas de diferenciarlos y medirlos.

Cloros residuales libre y combinado

Es cuantitativa.
Método practico por su simplicidad.
Ofrece poca precisión y exactitud, si se compara con otros métodos.
Compuesto toxico de potencial carcinógeno.

2. Método de la ortotoluidina

Depende de su capacidad oxidante (Capacidad de oxidar a otra sustancia en reacciones electroquímicas o de reducción-oxidación); cualquier otro agente oxidante interfiere en la prueba. Las interferencias mas comunes son con el manganeso con valencias por encima de 2 y con los nitritos.




Cloro residual total

Los métodos para medir el cloro residual se clasifican en:

Métodos antiguos: Miden el cloro total.
Métodos nuevos: Miden las formas libre y combinada.

Métodos de determinación
de cloro residual

Los hipocloritos se utilizan en forma de soluciones de
hipoclorito de sodio
y como
hipoclorito de Ca
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