|
|
|
Características y aplicación en el tratamiento del agua potable Oxidación y eliminación del hierro y manganeso Eliminación de olores y sabores Reducción de trihalometanos y otros compuestos orgánicos Demanda de permanganato de un agua Ficha de seguridad _____________________________________________________________________
El permanganato potásico, conocido como oxidante desde hace muchos años,
se aplica cada vez más al tratamiento del agua, aprovechando este poder
oxidante y sus propiedades biocidas y algistáticas.
En 1.846, ya se empleaba a nivel de laboratorio para la preparación de
agua ultrapura por destilación. Como desinfectante, se empleó en la epidemia
de cólera de Londres a finales de los años 1.880. Fue también en Londres,
donde se utilizó a gran escala en el tratamiento del agua en 1.913.
Las aplicaciones del permanganato en el tratamiento del agua se centran
en: 1.-
Eliminación del hierro y manganeso fundamentalmente, pero también puede
eliminar sulfhídrico, fenoles y otros compuestos orgánicos. 2.-
Eliminación de olores y sabores. 3.-
Como algicida se emplea, tanto en las estaciones de tratamiento como en los
lagos y embalses, en la prevención del desarrollo de algas. 4.-
No produce trihalometanos, e incluso reduce
los precursores de éstos. 5.-
Contribuye a la coagulación, ya que el producto resultante en la reacción de
oxidación del permanganato , el dióxido de manganeso, como sustancia
insoluble, forma coágulos que favorecen la coprecipitación de materias en
suspensión y coloides en el agua. También se comportan estos coágulos o flóculos
como adsorbentes en el interior de los filtros de arena. En el tratamiento de aguas que contienen manganeso se suele utilizar permanganato potásico para oxidar este manganeso que precipita de acuerdo con la siguiente reacción: 3 Mn++ + 2 MnO4- + 2 H2O → 5 MnO2 + 4H+ ↓ Esta reacción tiene lugar a pH alto, por lo que es necesario controlar el pH que deberá ser mayor de 7 y permitir un tiempo de contacto suficiente (5-10 minutos). Si las aguas están poco mineralizadas y presentan niveles altos de materia orgánica disuelta y requieren un pH de coagulación bajo (del orden de 5,5 a 6), el permanganato se debe incorporar entre la decantación y antes de la filtración y ajustar después el pH. En aplicación del permanganato hay que tener cuidado para no excederse en la dosificación y evitar asi la aparición de coloración rosada en el agua tratada.
En aguas con alto contenido en materia orgánica, se ha comprobado la
mejora en la coagulación y por tanto en la eliminación, tanto de turbidez,
como de D.Q.O., cuando se utiliza permanganato en preoxidación.
Las dos reacciones de oxidación-reducción principales del permanganato
en el tratamiento del agua son:
En medio ácido : MnO4K
+ 4H+ + 3e- = MnO2 + 2H2O + K+
En medio neutro o alcalino : MnO4K + 2H2O + 3e-
= MnO2 + KOH + 3OH-
En el laboratorio, para la determinación de la oxidabilidad en medio
ácido
(pH < 3,5) y caliente, la reducción del permanganato pasa a ión manganeso:
MnO4K + 8H+ + 5e- = Mn++ + 4H2O
+ K+
En las reacciones de oxidación del manganeso, 1 parte de manganeso, Mn++,
requiere 1,92 partes de MnO4K y en la oxidación del hierro, 1 parte
de hierro, Fe++, requiere 0,94 partes de MnO4K.
En la práctica, las cantidades requeridas de permanganato, son algo
menores, debido a la adsorción y el efecto catalizador del dióxido de
manganeso formado y mayores, si hay materia orgánica en el agua.
El manganeso es soluble en el agua tratada, depende en gran medida del
pH. Se han realizado muchos ensayos a este respecto, encontrándose en general,
que a pH neutro o ligeramente ácido, el manganeso soluble en el agua filtrada
era bajo (< 40μg/l). A pH menores, el manganeso soluble aumenta
proporcionalmente a la dosis de permanganato.
La dosificación del producto suele hacerse generalmente preparando
previamente una solución.
El permanganato es bastante soluble en agua, su solubilidad está muy
influenciada por la temperatura . Se suele preparar en concentraciones entre 5 y
50 gr/l.
Su manejo, preparación de soluciones y dosificación e fácil.
Comercialmente se expende en forma sólida, en cristales pequeños o en polvo,
en recipientes estancos. Su pureza es generalmente del 98,5 al 99%. Se puede
almacenar a la temperatura ambiente en lugares secos, es estable hasta los 240º
C. Se debe evitar su contacto con ácidos, metales pulverulentos, materias orgánicas,
peróxidos y materias combustibles.
Las soluciones de permanganato a pH neutro o alcalino e incluso ácido,
no atacan el acero, mientras que no es recomendable para su almacenamiento o
vehiculación, el bronce, el latón y aluminio.
Los materiales más apropiados para su contención son en general las
materias sintéticas plásticas, como PVC, teflón, polietileno. No son
recomendables el caucho natural, nylon y polímeros de estireno-butadieno.
El producto se puede dosificar también en seco, mediante los
dosificadores convencionales de materiales pulverulentos.
Esquema de aplicación del permanganato (EPA) Esquema de preparación y dosificación de permanganato potásico en disolución
En cuanto a normativas,
características, propiedades, método de análisis, almacenamiento y reglas de
seguridad del permanganato sódico pueden extraerse de
OXIDACION
Y ELIMINACION DEL HIERRO Y MANGANESO DISUELTOS
Considerando que el hierro y el manganeso disueltos estén en forma de
una sal soluble, como pueden ser los bicarbonatos, las reacciones para la oxidación y eliminación del hierro y manganeso serían: (CO3H)
2Fe + MnO4K + 7H 2O = MnO2 + 3Fe(OH)3
+ CO3HK + 5CO 3H2 (CO
3H) 2Mn + 2MnO 4K + 2H 2O = 5 MnO2
+ 2CO 3HK + 4 CO 3H2
Las reacciones
suelen tener lugar en menos de 5 minutos a pH entre 5 y 9 y están influenciadas
claramente, tanto por el pH como
por la temperatura (gráficos adjuntos) y por la presencia de materias orgánicas,
en el sentido de aumentar, en este caso, el tiempo de reacción, necesitando
igualmente mayor cantidad de oxidante.
Efecto de la temperatura sobre la oxidacion del ión mnganeso por el permangato (COD < 1mg./l.)
El dióxido de manganeso y el hidróxido férrico formados, se eliminarán
fácilmente mediante los procesos de coagulación, sedimentación y filtración.
El dióxido de manganeso insoluble, colabora a la coagulación-floculación,
adsorbiendo diferentes sustancias orgánicas e inorgánicas. La adsorción de
materia orgánica sobre el dióxido de manganeso se ve favorecida por la
presencia de cationes divalentes en el agua.
Los sabores y olores en las aguas brutas, están asociados en muchas
ocasiones a la presencia de algas, concretamente a sustancias orgánicas
generadas en su metabolismo, a veces indeterminadas, pero que el consumidor los
asocia con sabores muy diversos (a moho, tierra mojada, peces, insecticida,
medicinales, etc.) y que a veces son potenciados o cambiados al clorar el agua.
El permanganato reduce los olores, por una parte al romper la moléculas
de las sustancias orgánicas causantes, presentes en el agua bruta y por otra,
al quedar las sustancias orgánicas adsorbidas por el propio precepitado de MnO2
formado en el proceso de oxidación-reducción.
En determinados casos de presencia de algas, bastan con concentraciones
de estas muy pequeñas (de 4 o 5 organismos/ml), como sería el caso de algunas
algas verdes del grupo de las crisóficas, como synura, para que se
produzca un fuerte olor a pescado o pútrido, u otra del mismo género, como dinobryon,
que presenta un olor a hierba o pasto en el agua bruta, y cuando se clora,
produce un olor a medicamentos, igualmente ocurre con otras muchas especies. Generalmente, las dosis de permanganato a aplicar, son muy variables, siendo conveniente la aplicación, a ser posible, antes de la entrada del agua en la planta de tratamiento, con objeto de aumentar el tiempo de contacto. La dosis, si se pretende un efecto puntual a la entrada de la planta, para un tiempo menor de 30 minutos, es más elevada que si se aplica en el propio embalse o lugar de captación, en este caso, el permanganato puede dosificarse junto a un algicida como el sulfato de cobre (este se comporta más como un inhibidor del crecimiento que como un algicida, mientras que el permanganato reúne las dos funciones. REDUCCION
DE TRIHALOMETANOS Y OTROS
COMPUESTOS ORGANICOS
El uso del cloro y otros oxidantes en la desinfección del agua que
contiene determinadas sustancias orgánicas, ocasiona la producción de
determinados compuestos conocidos como subproductos de la desinfección, muchos
de ellos, muy cuestionados por su incidencia nociva sobre la salud. Los
subproductos más conocidos y estudiados son los trihalometanos. Han sido muchos
los ensayos realizados a nivel mundial , contrastando el contenido de
trihalometanos (THMs) y clorofenoles de aguas sometidas a una preoxidación con
cloro y con permanganato potásico y finalmente sometidas a una desinfección
final con cloro. Generalmente se ha evidenciado el menor contenido en estos
subproductos, al emplear permanganato como oxidante en lugar de cloro.
La oxidación de sustancias orgánicas precursoras de THMs , con
oxidantes como el permanganato potásico, ha puesto de manifiesto la reducción
del carbono orgánico disuelto (COD ) y consecuentemente la de los
propios precursores. En los siguientes gráficos se comprueba estas reducciones
y correlaciones positivas en la reducción del COD y la formación potencial de
cloroformo. En algún caso es aún mayor la reducción de los precursores de THMs.
Las reducciones de estos compuestos orgánicos clorados al emplear permanganato,
son muy variables, llegando a alcanzarse reducciones del 80 por ciento.
La explicación es simple: El permanganato rompe las moléculas mayores
de los compuestos orgánicos precursores de los subproductos de la desinfección
, tales como el fenol , resorcinol, ácidos húmicos , fúlvicos y tánicos y
otros compuestos aromáticos, en otros productos intermedios de la oxidación ,
ya no precursores ,mientras que el cloro no solo, no es capaz de romper
por oxidación estos compuestos, al mismo estado que lo hace el permanganato ,
sino que además forma compuestos de adición (subproductos) , el más
elemental es el cloroformo. Por otra parte, el propio dióxido de
manganeso formado en la reducción del permanganato, tiene
un cierto poder adsorbente de estas sustancias orgánicas.
La reacción del permanganato potásico ante la materia orgánica de un
agua (representada esta materia orgánica por la molécula
CH2O) será :
3 CH2O + 4 MnO4K
+ 4 H+ =
4 MnO2 + 5 H2O
+ 4 K+ +
3 CO2
DEMANDA
DE PERMANGANATO DE UN AGUA La
forma practica de determinar el
consumo de permanganato de un agua, se suele realizar en una serie de vasos de
ensayo similar a la prueba de
jar-test. Se prepara previamente una solución conocida de permanganato potásico
, por ejemplo 1 gr./l. y se toman 6 vasos, con 1 litro cada uno, del agua a
ensayar, sobre los que se aplican dosis crecientes de permanganato potásico ( 1
ml. de la solución anterior equivale a 1 mg./l. al aplicarlo a 1 litro de
agua),ajustar el pH a un valor de 9,5 con disolución de NaOH 5 M ( 200 g.
de NaOH sólida, llevada a 1.000 ml. con agua destilada es 5 M) agitando durante un periodo que
debería corresponder al tiempo de mezcla
rápida - decantación, en la planta de tratamiento .La primera muestra en la
que permanece un ligero color rosa, corresponderá a la dosis de demanda . Esta
demanda deberá ser corregida, generalmente a la baja, en otro test en el que se
aplique la dosis de coagulante y los otros reactivos empleados en el tratamiento
como pueden ser el cloro en precloración, carbón en polvo, etc.) En la imagen siguiente se recoge un ensayo de demanda de permanganato de un agua, pudiendo observase, por el color de las muestras, que la demanda está comprendida entre las dosis de 3 y 4 mg./l.
Ficha de
seguridad del permanganato potásico.
Permanganato
potásico: Información en inglés de la principal empresa mundial( Estados
Unidos) fabricante de permanganato potásico. Se describen interesantes
aplicaciones en el tratamiento del agua, así como sus características. Mejora de la coagulación del agua superficial con alto contenido orgánico, mediante la preoxidación con permanganato. Articulo, en inglés, de varios autores chinos, publicado en Water Science and Thecnology: Water Supply. Permanganametría. Valoración de una solución de permanganato. Publicado por Panreac. Permanganato potásico:un potente y versátil oxidante. J.M. Medialdea, C. Arnáiz y E. Díaz. Dpto. de Ingeniería Química y Ambiental . Escuela Universitaria de Sevilla
|
