Post on 06-Mar-2016
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UN
C-F
I-E
AP
IG
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERA
ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA
UNIDAD VIII - UNIDAD IX
Ao / Ciclo: Quinto / Dcimo
Estudiantes:
FERNDEZ ORTIZ SANGAY, Kory Meliza Esther
LEN MUOZ, Jackeline Evelin
PAREDES MARZANA, Oscar Ronal
QUISPE BARRENO, Wilfredo Elas
RODRGUEZ CORTEZ, Kelly Rossana
Docente : Ing. WILVER MORALES CSPEDES
Curso : INVESTIGACIN DE REAS DEGRADAS
Cajamarca, 13 de noviembre de 2014
INTRODUCCIN
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Explicar el origen, tratamiento e influencia de la contaminacin de aguas superficiales y subterrneas.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Investigar cmo se realiza en monitoreo de aguas en minera.
Explicar el origen de los efluentes lquidos.
Explicar los mtodos ms importantes para el tratamiento de efluentes lquidos.
Describir en qu consiste la identificacin de elementos contaminantes y su importancia
Definir los procesos de precipitacin y disolucin.
Definir los procesos de adsorcin / desorcin.
EFLUENTES LQUIDOS
DEFINICIN
ORIGEN
PER MINERO EN EL MUNDO
TECNOLOGA O MTODOS (TRATAMIENTO)
DEFINICIN
Es cualquier flujo regular o estacional de sustancia lquida descargada a diversos cuerpos receptores.
ORIGEN MINERA PETRLEO
TOSTACIN
PLANTA DE TRATAMIENTO
DOMSTICO
LIXIVIACIN
FUNDICIN
RELAVES
PER MINERO EN EL MUNDO
METAL LATINOAMERICA MUNDO
Plata Primero Primero
Zinc Primero Segundo
Estao Primero Tercero
Plomo Primero Cuarto
Oro Primero Sexto
Cobre Segundo Segundo
Molibdeno Segundo Cuarto
Mercurio Segundo Cuarto
Selenio Segundo Noveno
Cadmio Segundo Dcimo segundo
Hierro Quinto Decimostimo
Agencia Geolgica de los Estados Unidos (U.S. Geological Survey) 2010
Elaboracin: MEM Boletn Mensual de Minera elaborado el 9 de Junio del 2011.
3 5 2 4
PRINCIPALES PRODUCTORES MUNDIALES 2010-2014
PER MINERO EN AL
Ica: 100% del hierro.
Puno: 100% del estao.
Cajamarca: oro y plata.
Pasco: plomo, zinc y plata.
Tacna: molibdeno y cobre.
Ancash: cobre, molibdeno, zinc, oro y plata.
Moquegua: molibdeno y cobre.
Lima: plomo, plata y zinc.
Arequipa: oro, plata y cobre.
La Libertad: cobre, oro, plata y plomo.
Junn: zinc, plata y plomo
Cusco: cobre.
Madre de Dios: oro.
TECNOLOGAS O MTODOS
ENFOQUES
Evitar la formacin de AR o EL.
Disminuir la produccin de AR (Cunetas de coronacin).
Tratar las AR para eliminar o disminuir sus concentraciones.
Los problemas asociados a las aguas residuales que
requieren tratamiento son:
Concentraciones de slidos suspendidos por encima de la norma.
pH cido o alcalino.
Metales disueltos tales como Pb, Cu, Zn, Fe, Mn. As, Hg, Se, Ni, Cd y otros
Reactivos qumicos del proceso como cianuro, cromo y otros
Carga bacteriolgica de los efluentes domsticos (coliformes termo-tolerantes, demanda bioqumica de
oxgeno-DBO, demanda qumica de oxgeno-DQO, etc.)
Varan de acuerdo a:
El tipo de operacin de minado.
La hidrologa de la mina.
La naturaleza del mineral.
Los procesos de beneficio.
Los mtodos de disposicin en depsitos de relaves.
La localizacin de los depsitos de relaves.
Los tipos de los depsitos de relaves.
Sedimentacin o decantacin
Coagulacin / floculacin Coloides: partculas muy finas
Carga elctrica (=).
Coagulacin:
desestabilizacin
(neutralizacin)
(separacin)
Promueve la colisin (choque)
de las partculas entre s, para
que se aglomeren formando
pequeos flculos.
La floculacin: flculos
grandes que permite el
asentamiento.
Espesamiento
Filtracin
papel
F. Al vaco F. En medio granular
Filtracin
FILTRO PRENSA
Neutralizacin
Cal viva
Cal hidratada
Caliza triturada
Caliza en polvo
Hidrxido de sodio (soda
custica)
Hidrxido de amonio, etc.
pH=5.5
CO 2
Aireacin
Grasas, slidos, concentracin de fangos
Grasas, slidos, concentracin de fangos
AR o EL con cianuro
Tratamientos de aguas residuales que contienen cianuros.
E coli
Biotecnologa Joel Panay
Conociendo al CN
CIANURO
RELAVES
Regeneracin del cianuro
Conversin del in CN a HCN mediante la acidificacin.
Seguido de separacin del gas HCN por burbujeo y su
reabsorcin en una solucin alcalina para regenerar el NaCN o
Ca(CN)2 y reutilizarlo en la operacin.
Se puede recuperar ms del 92% del cianuro presente.
Tratamiento y reutilizacin de soluciones de cianuro.
Degradacin natural
Oxidacin qumica
Precipitacin
Biodegradacin
1
2
3 4
Osmosis inversa
Electrodilisis
Tratamiento de AR Domsticas
Pozos Spticos
Tratamiento de AR Domsticas
Pozos Imboff
Tratamiento de AR Domsticas
Lagunas de Estabilizacin
Tratamiento de AR Domsticas
Lodo Activado
MONITOREO DE AGUAS
El trmino agua superficial, se utiliza en este trabajo para traer referencia a
cualquier tipo de agua que se encuentre al nivel de la superficie o por encima de la
misma (por ejemplo, un lago, ro o corriente) o al agua que se dirige a un cuerpo de
agua superficial (como agua bombeada de labores subterrneas a la superficie). En
muchos casos, las aguas freticas se vuelven aguas superficiales mediante patrones
de flujos naturales.
Los programas de monitoreo de la calidad de agua que se realizan en la mayora de
minas en el Per se encuentran bajo la responsabilidad de la oficina de asuntos
ambientales. En cada rea de influencia de una mina normalmente se encuentra
presente una persona encargada de todos los asuntos ambientales
Fecha/periodo Actividad principal Actividad de monitoreo
especfico Reporte
Febrero 28 1994
El gobierno emite el
Protocolo de
Monitoreo de
Calidad de Agua
mar-94
Empieza el
programa de
monitoreo
Seleccionar y
capacitar al grupo de
asuntos ambientales
Comprar
equipo
Iniciar la
seleccin del
laboratorio de anlisis
Marzo - Mayo 94 Primer periodo de
monitoreo
Definir
programa de
monitoreo
Estaciones de
monitoreo
Seleccionar
laboratorio e iniciar
QA/QC
Cronograma para el Monitoreo de Aguas Superficiales
jun-94 Primer periodo de
monitoreo
Verificar todos los
equipos de campo
Descripcin y
plano del sitio de los
componentes
estaciones
Informe de
datos y evaluacin de
resultados
Junio - Agosto 94 Segundo periodo de
monitoreo
Continuar
monitoreo
Volver a evaluar
estaciones
Corregir
procedimientos
inadecuados, etc
Ajustar la
frecuencia para
variaciones estacionales
Setiembre 94 Segundo periodo de
monitoreo
Evaluar los
resultados de QA/QC
Informe de
datos para el periodo
Verificar todo el
equipo de campo
Grficos de
todo los datos a la
fecha
Evaluacin
estacional de las
variables de cada
estacin de muestreo
Setiembre - Noviembre
94
Tercer periodo de
monitoreo
Continuar
monitoreando
Ajuste frecuencia
para variaciones
estacionales
dic-94 Tercer periodo de
monitoreo
Verificar todo el
equipo de campo
Informe de
datos para el periodo
Evaluacin de
variables
estacionales
afectadas
estacionalmente
dic-94
Cuarto periodo de
monitoreo
Continuar el
monitoreo
feb-95
Definir el
programa para el
prximo ao en
trminos de estaciones,
parmetros y
frecuencias
mar-95 EVAP
Evaluar el
desempeo del
laboratorio
Brindar
mantenimiento a todo el
equipo de campo
ESTACIONES DE MUESTREO
El rea de influencia de una mina puede abarcar una gran superficie, combinando
labores antiguas, abandonadas (y algunas veces olvidadas) con las operaciones
actuales. Independientemente de la complejidad de la mina, existen
caractersticas comunes para todas las minas que proporcionan la base para
identificar donde efectuar el muestreo.
ALCANCE
En un plano de la propiedad minera, marque todos los cursos naturales de agua (ros,
corrientes, lagos) y la direccin y volumen del flujo (aproximadamente).
En el mismo plano, marque todas las corrientes de agua del proceso, relacionadas
con la mina, incluyendo la direccin y volumen del flujo.
Ubique todos los principales componentes de la mina: tajo abierto, labores
subterrneas, embalses de relaves, botaderos, apilamientos de mineral de baja ley o
desechos, instalaciones de procesamiento, poblados aledaos y/o campamentos.
Estos componentes se definen como las fuentes potenciales de contaminantes, a
que se hace referencia en la siguiente exposicin. En algunos casos, un componente
tambin puede ser un Sumidero de contaminantes; por ejemplo, una roca carbonceo
puede neutralizar la acidez y metales disueltos de un drenaje cido.
Marque cualquier flujo adicional de agua relacionado con estos componentes.
Calcule el balance de agua sumando los flujos que entran y salen de cada
corriente, a fin de asegurarse que no falta ninguna de estas ltimas.
Utilice las cartas hidrogrficas estacionales, los registros de precipitaciones en el
rea minera y observaciones para identificarlos flujos que se presentan todo el ao
y aquellos que solo son estacionales. Los flujos que se presentan todo el ao
deben monitorearse regularmente. Puede establecerse estaciones en los flujos
estacionales, pero tambin estos se sometern a muestreo durante los periodos de
esto.
Identifique los lugares de muestreo en el plano que demuestran el balance de agua. Debe muestrearse todas las aguas que fluyan en el rea de influencia de toda la
mina, incluyendo los efluentes del procesamiento que se descargan a los cursos
naturales de agua (con frecuencia denominados ambientes receptores).
DEFINICIN DE LOS COMPONENTES DE LA MINA
(ACTIVIDAD MINERA)
Estos componentes son usualmente las operaciones unitarias que pueden constituir
una fuente de contaminacin, a saber:
Labores subterrneas;
Tajos abiertos;
Apilamiento de minerales de desecho, incluyendo pilas de escoria, apilamiento
de mineral; de minerales marginales.
Embalses de relaves, incluyendo pozas de retencin de soluciones o de
almacenamiento de lodo;
Instalaciones de procesamiento, incluyendo concentradora, refinera, fundicin;
Infraestructura y otras instalaciones, incluyendo poblados aledaos o
campamentos, labores abandonadas, instalaciones especiales de
procesamiento, planta de tratamiento, almacenamiento de lodos y/o residuos,
etc.
Descripcin de los Componentes de la Mina (actividad minera)
a) Labores Subterrneas
Esquema de Muestreo en Labores Subterrneas
b) Tajos Abiertos
Esquema de Muestreo desde Tajos Abiertos
c) Apilamiento de Mineral de Desecho (Pilas o
Botaderos)
Esquema de Muestreo en Pilas o Botaderos
d) Relaves
Esquema de Muestreo en Embalses de Relaves
e) Concentradora e Instalaciones de Procesamiento
Generalmente, el monitoreo de las instalaciones de procesamiento se realiza nicamente
durante la operacin. Despus del cierre y del desmantelamiento de construcciones,
tanques de almacenamiento (para reactivos, combustibles, etc.) o de contencin de
minerales, las instalaciones ya no estn operativas, por lo que el monitoreo solo se
requerira en caso de cualquier derrame que se presentara en el rea de edificaciones.
f) Infraestructura e Instalaciones
Estos deben identificarse, debiendo ubicarse las estaciones de muestreo segn sea
necesario. Mientras que la necesidad de una estacin es especfica por lugar, como regla
general se tiene:
Debe muestrearse regularmente cualquier flujo de agua o fuente de contaminacin
importantes que intervienen en el balance de agua de la mina;
Debe realizarse un reconocimiento de rezumaderos (un muestreo ms completo e
intenso de un rea determinada), a fin de localizar cualquier fuente de
contaminantes e identificar la necesidad para efectuar un muestreo regularmente;
Tomar una muestra si se tiene dudas.
g) Medio Ambiente Receptor
El motivo para realizar el muestreo y el monitoreo de la calidad del agua es
garantizar la proteccin del medio ambiente natural local. El medio ambiente
receptor de aguas superficiales en el rea de influencia de una mina se refiere a
todos los cursos naturales de agua que dicha mina afecta. Generalmente, estos
son los ros superficiales, corrientes, lagos o sierras pantanosas en el rea. El
flujo de aguas freticas dar su aporte a los mencionados cursos de agua. Sin
embargo, si los componentes de la mina referidos anteriormente se muestrean
como se describe, la mayora de aportes a las aguas freticas podr
caracterizarse adecuadamente.
Cules son las condiciones naturales o de base para el curso de agua?;
Si la mina est aportando contaminantes a las aguas naturales;
Si existen otras fuentes de contaminantes, ya sea naturales o
antropognicas; y
Hasta qu nivel se necesita controlar la descarga de contaminante desde la
mina.
Esquema de
las
Estaciones
de Muestreo
en rea de
Influencia de
una Mina
(actividad
minera)
MONITOREO DE AGUA
La identificacin consiste en la formulacin del problema, determinando
los contaminantes que se encuentran en la zona y sus propiedades, as
como las caractersticas del terreno y las actividades humanas que se
llevan o se pueden llevar a cabo en el mismo. En primer lugar se realiza
un listado de los contaminantes de potencial inters que sern cuestin de
estudio en etapas posteriores.
2. IDENTIFICACIN DE ELEMENTOS CONTAMINANTES
Este listado deber incluir: Compuestos que
superen niveles establecidos a partir de
criterios de riesgo.
La identificacin de contaminantes es el
primer paso para la realizacin de la Red
de Monitoreo, esta identificacin comprende
el anlisis de la calidad de agua mediante
parmetros y ensayos posteriores.
Parmetros
Inorgnico - Fsico
pH
Eh
Temperatura
Conductividad
TSS
Inorgnico - Iones
principales
Alcalinidad/acidez
Cianuro
Oxgeno disuelto
Dureza
Nitrgeno
Sulfato
TDS
Inorgnico metales
Metales
Orgnicos
Petrleo y grasa
Carbn orgnico
Parmetros biolgicos del agua Contaminacin que indican
Bacterias coliformes Desechos fecales
Virus Desechos fecales y restos orgnicos
Animales, plantas, microorganismos diversos Eutrofizacin
Temperatura del agua:
La temperatura es un parmetro muy importante ya que
influye en la obtencin de resultados confiables en el
campo o en el laboratorio. La variacin de la temperatura
del agua depende del clima local y en las influencias del
entorno.
Potencial Hidrgeno (pH)
Es una expresin del carcter cido o bsico del agua u
otra sustancia liquida, determinada por el nmero de iones
hidrgeno presente. Su Importancia radica dependiendo
del valor de pH puede limitar la posibilidad de vida
acutica y muchos usos del agua.
Conductividad Elctrica (CE)
Es la capacidad del agua para transportar la corriente
elctrica. Esta capacidad depende de los iones presentes en el
agua debido a la divisin de sales inorgnicas, cidos y bases
Oxgeno Disuelto (OD)
Es el oxgeno que se encuentra disuelto en el agua, proveniente
principalmente del oxgeno absorbido de la atmsfera por el
movimiento constante del agua como los oleajes, saltos y
rpidos.
Materia orgnica biodegradable: Demanda Bioqumica de
Oxgeno (DBO5):
Es la cantidad de oxgeno disuelto requerido por los
microorganismos para la oxidacin aerobia de la materia
orgnica biodegradable presente en el agua. Se mide a los
cinco das. T
Materiales oxidables: Demanda Qumica de Oxgeno
(DQO)
Es la cantidad de oxgeno que se necesita para oxidar
los materiales contenidos en el agua con un oxidante
qumico (normalmente dicromato potsico en medio
cido).
Nitrgeno total:
Varios compuestos de nitrgeno son nutrientes esenciales.
Su presencia en las aguas en exceso es causa de
eutrofizacin.
Fosforo:
El fsforo, como el nitrgenos, es nutriente esencial para
la vida. Su exceso en el agua provoca eutrofizacin.
Aniones:
Asi tenemos: cloruros, nitratos, nitritos, fosfatos, sulfuros , cianuros ,
fluoruros
Cationes:
Indica salinidad, estn relacionados con la dureza del agua,
contaminacin con fertilizantes y heces, de efectos muy nocivos; se
bioacumulan en la cadena trfica; (se estudian con detalle en el
captulo correspondiente). As tenemos: sodio, calcio y magnesio,
amonio y metales pesados
Compuestos orgnicos
Los aceites y grasas industriales son difciles de metabolizar por las
bacterias y flotan formando pelculas en el agua que daan a los
seres vivos.
Nitratos
La contaminacin con NO3- se ha convertido en una de las causas
principales de deterioro del agua subterrnea, tanto en los pases
desarrollados como en los en desarrollo.
Metales pesados.
Forman un grupo de compuestos poco solubles y altamente txicos, en
bajas concentraciones.
Hidrocarburos
Los HC son compuestos
orgnicos que por sus
caractersticas, conviene
tratarlos independientemente.
En efecto, se diferencian de los
plaguicidas, por su densidad,
volatilidad e inmiscibilidad.
Contaminacin de Aguas Superficiales y Subterrneas
El origen de la
contaminacin de las
aguas es muy variado:
residuos slidos urbanos,
actividades agrcolas y
ganaderas, actividades
industriales y mineras,
fugas de aguas
residuales, provocada por
los pesticidas y
plaguicidas, sustancias
qumicas asociadas a los
abonos, etc.
Ciclo de Agua Destino de los contaminantes
Los principales procesos que pueden tener lugar son:
DISPERSIN
Provoca la dilucin de contaminantes Depende de su heterogeneidad
FILTRACIN
Efectiva en slidos de suspensin Favorece la descomposicin de
sustancias orgnicas
FORMACIN DE COMPLEJOS Y
FUERZA INICA
Se forman por combinacin de iones. aumentar la cantidad de especies disueltas que estaran limitadas por oxidacin, precipitacin o adsorcin.
OXIDACIN - REDUCCIN
En suelos no saturados y zonas de recarga suelen predominar condiciones oxidantes o parcialmente reductoras y en zona saturada suelen predominar las reductoras, (materia orgnica).
NEUTRALIZACIN - REACCIONES CIDO - BASE
Constituyentes de las aguas subterrneas, son ms soluble y, por tanto, ms mviles cuando el pH es bajo.
PROCESOS FISICOS
PROCESOS GEOQUMICOS
PRECIPITACIN - DISOLUCIN
Ca, Mg, bicarbonatos y sulfatos, pueden estar sometidos a estos procesos.
Constituyentes traza, presentan una notable capacidad de precipitacin.
ADSORCIN - DESORCIN
Provocar la retencin de cationes y aniones en la superficie de las arcillas. La cantidad de cationes metlicos adsorbidos aumenta con el pH.
PROCESOS BIOQUMICOS
DEGRADACIN BIOLGICA Y ASIMILACIN
Muchas sustancias orgnicas pueden ser extradas del agua por actividad biolgica pueden ser fijados biolgicamente.
SNTESIS CELULAR
Constituyentes traza son necesarios para el crecimiento de los organismos y pueden, por consiguiente, ser retirados en su movimiento desde los emplazamientos de residuos
Es la adicin de productos qumicos con la finalidad de alterar el estado fsico de
los slidos disueltos y en suspensin, y facilitar su eliminacin por sedimentacin.
Procesos de Precipitacin/Disolucin PRECIPITACIN
La consecuencia de la adicin de productos qumicos es el incremento neto en los
constituyentes disueltos del agua.
Hace que las sustancias solubles sean menos soluble / insolubles
Los procesos qumicos, junto con algunas de las
operaciones fsicas unitarias, se han desarrollado
para proporcionar:
Un tratamiento primario de las aguas residuales no tratadas eliminando slidos suspendidos
La eliminacin del fsforo por precipitacin qumica
Eliminacin de metales pesados Espesamiento de lodos
Los qumicos ms usados en
el tratamiento de agua residual
mediante la precipitacin son:
Cal Sulfato ferroso Sulfato frrico Cloruro frrico Sulfato de aluminio
(almina)
Precipitacin Qumica
DISOLUCIN Es una mezcla homognea, formada por dos o ms sustancias puras que se
encuentran en ellas en cantidades variables y se pueden separar por procesos
fsicos.
Sustancias Simples: se encuentran las sustancias
sintetizadas para el mantenimiento de los
organismos vivos, as como los productos de su
metabolizacin, excretados por estos y otros
materiales de origen biolgico. Estn constituidas
principalmente por: cidos carboxlicos, fenoles,
hidratos de carbono, aminocidos, cidos
nucleicos, hidrocarburos, etc.
Las sustancias hmicas:
son sustancias muy
complejas, de estructura y
comportamiento an
desconocido en alto grado,
que se encuentran en las
aguas naturales y en los
suelos.
Este tipo de reacciones de precipitacin/disolucin estn sujetas a limitaciones
cinticas: la formacin de una fase slida puede ser una reaccin rpida una vez
que todos los componentes que forman la fase slida se encuentran presentes.
Procesos de adsorcin /
desorcin Adsorcin:
Tendencia de un componente del sistema a concentrarse en la interfase, donde la
composicin interfacial es diferente a las composiciones correspondientes al seno de
las fases.
Desorcin: Es el proceso inverso a la
Adsorcion.
Adsorcin
Carbn activado: Purificacin de agua para bebida.
Remocin de cloro y cianuro.
Recuperacin de metales de alto valor de aguas
residuales, etc.
Otros:
Arcillas activadas.
xido de magnesio.
Almina activada.
Hidrxido de aluminio.
Resinas de intercambio inico en polvo.
Xantato de celulosa, etc.
Los procesos de adsorcin-desorcin son de
gran importancia en el transporte de solutos en
los sistemas de aguas subterrneas.
La adsorcin es un fenmeno superficial. La acumulacin de
adsorbato sobre el adsorbente se encuentra restringida a la superficie
o interfase entre la solucin y el adsorbente. Dependiendo de la
naturaleza de las fuerzas atractivas predominantes entre el soluto y el
adsorbente.
As pues, la modelacin del transporte de contaminantes en aguas subterrneas
requiere la caracterizacin y cuantificacin de los procesos de adsorcin-
desorcin, y su expresin mediante un modelo matemtico que pueda ser
implementado en el conjunto de ecuaciones que describen el comportamiento
del sistema.
Tipos de adsorcin
La adsorcin fsica
La adsorcin qumica
la adsorcin electrosttica
La adsorcin fsica
Tiene lugar debido a las fuerzas de Van del Waals y es generalmente reversible.
En este caso, la molcula adsorbida no est fija en un lugar especfico de la superficie,
sino ms bien est libre de trasladarse dentro de la interfase.
Esta adsorcin, en general, predomina a
temperaturas bajas.
La adsorcin de la mayora de las
sustancias orgnicas en el agua con
carbn activado se considera de
naturaleza fsica.
La adsorcin qumica
Adsorcin activa o quimisorcin los enlaces formados entre las molculas de
soluto y los grupos qumicos especficos de la superficie del adsorbente presentan
todas las caractersticas de verdaderos enlaces qumicos
Las energas de adsorcin son elevadas, del orden de las de un enlace
qumico (100-300 kJ/mol).
Normalmente, la especie adsorbida forma
una capa de espesor monomolecular sobre
la superficie del adsorbente y las
molculas adsorbidas no pueden
desplazarse de unos centros activos a
otros.
la adsorcin electrosttica
las fuerzas atractivas entre el soluto y el adsorbente son de naturaleza
electrosttica.
Las fuerzas atractivas son de mayor intensidad y alcance que las
responsables de la adsorcin fsica.
Este tipo de adsorcin se denomina a menudo adsorcin por
intercambio.
Equilibrio de adsorcin e isotermas de
adsorcin
La adsorcin de una especie qumica presente en la solucin del suelo (adsorbato) por
los constituyentes de la fase slida del suelo (adsorbente) ocurre debido a las
interacciones entre la superficie activa de las partculas slidas y el adsorbato.
La cantidad adsorbida de una determinada especie depende no slo de la
composicin del suelo sino tambin de la especie qumica de la que se trata y de
su concentracin en la solucin.
Para estudiar la adsorcin de un compuesto qumico sobre un suelo
pueden ser usadas dos tcnicas de laboratorio: experiencias en batch
y experiencias con columnas.
Las experiencias en batch consisten en mezclar y agitar una cantidad determinada de suelo
con disoluciones de diferentes concentraciones del soluto estudiado, por ejemplo, un metal
pesado. Previamente, se tiene que determinar la concentracin de este metal en el suelo. La
grfica que representa el metal adsorbido, Cs, en funcin de la concentracin de la
disolucin, Cm, es la isoterma de adsorcin, cuya expresin general es:
=
Donde Kd se llama constante de adsorcin, coeficiente de distribucin o coeficiente de
particin. Cuando la isoterma no es lineal, hay otras aproximaciones para describir la
distribucin entre el suelo y la disolucin. Las ms utilizadas son las de Freundlich y
Langmuir.
Tipos de isotermas.
Coeficientes de distribucin para contaminantes
orgnicos
Muchos contaminantes orgnicos son hidrofbicos, estos contaminantes son fcilmente absorbidos en
la materia orgnica de los sedimentos
El coeficiente de distribucin de estos compuestos qumicos est relacionado con el coeficiente de
distribucin del compuesto entre el agua y un lquido apolar, como el octanol.
Llamado tambin constante de particin o coeficiente de extraccin, que puede ser
calculado en un embudo separador, con agua y octanol, en el que introduce el compuesto;
despus de agitar se toman separadas las fases y se analiza la concentracin en cada una de
ellas, Cw y Co, obtenindose el coeficiente de distribucin
Kow = Co / Cw.
Este coeficiente est relacionado con el coeficiente de distribucin entre el
carbono orgnico y el agua, Koc, segn la ecuacin (Karickhoff, 1981)
= +
INTERCAMBIO INICO
En el transcurso del trayecto subterrneo, las aguas entran en contacto con diferentes
sustancias minerales, algunas de las cuales tienen la propiedad de intercambiar ciertos
iones con otros contenidos en el agua, fenmeno que tiene una particular relevancia en
la qumica del agua subterrnea.
Intercambio inico
Determinados slidos tienen su superficie cargada elctricamente y, cuando estn en contacto
con las aguas naturales, su carga provoca que iones de carga opuesta, presentes en el agua, se
concentren en la interfase solucin-slido.
Los procesos de cambio inico involucran principalmente al Ca2+, Mg2+, Na+ y K+
En general, todos los minerales tienen cierta capacidad de cambio, pero slo la presentan
de forma acentuada algunas especies minerales, entre las que destaca el grupo de las
arcillas.
Que la reaccin se produzca en una u otra direccin
depender de las caractersticas del material de
intercambio y, sobre todo, de la composicin qumica
de la solucin en contacto
En acuferos sedimentarios de origen marino, las arcillas estn saturadas en sodio por la alta
relacin Na/Ca en el agua de mar; mientras que la qumica catinica de las aguas de recarga est
usualmente dominada por el calcio y magnesio. As, una arcilla formada en ambiente de agua
marina tendr la mayora de sus valencias libres, compensadas con sodio, mientras que en
ambiente de agua dulce el calcio y, en ocasiones magnesio, sern los cationes predominantes.
intercambio directo.
cuando el Ca2+ adsorbido en la fase arcillosa, es
cedido a la solucin a cambio del Na+ disuelto. Esta
reaccin de intercambio suele ser indicativa de una
intrusin activa en el acufero, en la que no se ha
alcanzado el equilibrio entre las aguas subterrneas y
la matriz litolgica.
intercambio inverso
Si una arcilla de ambiente sdico entra en contacto con
una solucin donde el calcio es el catin dominante,
cada par de iones sodio que pase a solucin, ser
remplazado por un calcio adsorbido, de modo que la
disolucin perder calcio y ganar sodio, hasta que el
incremento del contenido de iones Na+ en la solucin
permita alcanzar el equilibrio.
Cuando la interfase agua dulce-agua de mar est en movimiento o hay una continua
evolucin en el acufero, con etapas de salinizacin y desalinizacin.
Los procesos estn presentes, especialmente, en
el agua de mezcla pero, una vez se estabiliza y
la capacidad de intercambio se agota, el
intercambio cesa. El proceso de intercambio,
que acompaa frecuentemente al proceso de
intrusin marina, se detecta habitualmente por
variaciones en las concentraciones de algunos
cationes cuando se relacionan con la mezcla
binaria agua de mar-agua dulce, en base a las
concentraciones de in cloruro en las aguas.
El cambio Na-Ca es probablemente la reaccin ms importante durante las
intrusiones de agua de mar y de agua dulce. Si es consecuencia de la intrusin de
agua de mar en un terreno inicialmente en equilibrio con agua dulce de facies
bicarbonatada clcica, la caracterstica ms sobresaliente es la facies clorurada
clcica de las aguas salinas. El proceso inverso, cuando el agua dulce desplaza al
agua salada en el acufero, da lugar a la existencia de aguas de facies bicarbonatada
sdica.
Factores que influyen en la adsorcin e
intercambio inicos
La adsorcin depende de las concentraciones respectivas del catin en el adsorbente y
el lquido.
La temperatura influye en la medida que las reacciones de adsorcin son
normalmente exotrmicas y por tanto, el grado de adsorcin ser presumiblemente
mayor, al disminuir la temperatura
La fuerza de enlace con que los iones son retenidos o adsorbidos en los lugares de
cambio depende, asimismo, de otros factores, entre los cuales cabe citar los siguientes:
- Valencia y tamao del in
- Densidad de carga, estructura y superficie especfica del material de intercambio
- Concentracin relativa de los cationes presentes
- Contenido de agua en el sistema (efecto dilucin)
CONCLUSIONES
Un monitoreo de agua se realiza con estaciones de muestreo, dichas estaciones tienen ciertos parmetros como: el alcance,
definicin de componentes, descripcin de los componentes, y una
serie de datos y toma de muestras para su respectivo anlisis.
Los efluentes lquidos provienen de actividades de movimientos de tierras en lo cual involucra exploracin, explotacin, transporte,
cierre de minas, construccin de campamentos, sistemas de
abastecimiento de agua y/o energa, depsitos de relaves,
actividades domsticas entre otras.
La identificacin consiste en la formulacin del problema, determinando los contaminantes que se encuentran en la zona y
sus propiedades, as como las caractersticas del terreno y las
actividades humanas que se llevan o se pueden llevar a cabo en el
mismo, cuya importancia en el monitoreo radica en implantacin de
soluciones de acuerdo al contaminante.
CONCLUSIONES
Los mtodos ms importantes en el tratamiento de efluentes lquidos son: sedimentacin y decantacin, floculacin, filtracin, neutralizacin,
aireacin, precipitacin qumica, adsorcin, intercambio inico, smosis
inversa, filtracin, lodos activados, etc.
En el proceso de precipitacin/disolucin estn sujetas a limitaciones como las propiedades fsico qumicas de cada sutancia con la que va a entra en
contacto generando con ello variaciones tanto contaminacin como
remediacin en el caso de la precipitacin.
El proceso de adsorcin es la tendencia de con componente del sistema a colocarse en una interface de lquido Solido, Solido Gas y Liquido Gas. Mientras que la adsorcin es el proceso inverso. Es proceso es de gran
importancia en el transporte de solutos en los sistemas de aguas
subterrneas y ocurren como consecuencia del carcter liofbico del soluto
respecto al solvente, debido a una afinidad elevada del soluto por el
adsorbente, o bien, por una accin combinada de ambos efectos.
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