fisico quimica
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caracteristicas fisicas y quimicas del medio ambienteTRANSCRIPT
Capitulo 8
Principio físico químico de la ingeniería ambiental
Soluciones: mescla homogénea de composición variable, cualquier medio de dispersión en una
fase dispersa agua-rio-mar-lluvia, etc. Pb, Hg, metales, cloroformo
Aire: mescla de gases, N2, O2, CO2, Ar etc. CO, NOx, SO2, partículas.
Suelo: arcilla, humus aceites pesticidas.
Partícula: cualquier porción de materia con un diámetro superior al de una molécula mismo un
nanómetro, que actúa como soluto en un medio de dispersión.
Concentración: cantidad de soluto en una determinada cantidad de solución.
Que significa un suelo contaminado con arsénico con una concentración de 4ppm, aire con
5ml/m3 CO de aire, 5microg/l de Hg.
Partículas
Factores ambientales
Agua
Aire
Suelo
Cloro en agua: lago 0.2mg/l considerado contaminante, agua potable 0.5mg/l no
contaminante.
Solución: soluto agente extraño, solvente_ agua, aire puro, suelo no.
Forma, tamaño y distribución.
Esféricos: coeficiente de esferidad y=1.
Terreno: granulometría # de tamices.
En el agua se considera partículas suspendidas a las que pueden ser removidas por
sedimentación y filtración utilizando papel filtro, las partículas coloidales sin más pequeñas,
están comprendidas en 1-400 nanómetros, tienen características especiales, no son visibles al
microscopio ordinario y las partículas que toman solución verdadera, son más pequeños con
tamaños inferiores a las anteriores cercanas al de los átomos individuales.
Partículas suspendidas: sedimentación, filtración, 400nm, arenas.
Partículas coloidales: absorción, cargas electrostáticas, 1-400nm.
Partículas en verdadera solución: en el agua estas partículas están ionizadas (CN^-, Na) iones,
cloroformo no se ioniza, las sustancias inorgánicas generalmente se ionizan y lo orgánico no.
Absorción: es la propiedad de algunas sustancias para concentrar en su superficie otras
sustancias del medio, los coloides se caracterizan por su gran área superficial, para un peso fijo
de coloide o valor unitario de peso por ejemplo: el carbón activado es un coloide porque cada
gramo de él tiene una inmensa área superficial que lo permite concentrar en su superficie
miles de litros de gases como ácido sulfhídrico, monóxido de carbono.
Cargas electrostáticas: la misma para todas ellas pueden ser +-, el mismo signo de carga hace
que los coloides constituyan un estado sumamente estable siendo necesario para su remoción,
adición de cargas eléctricas de signo contrario que neutralizan las cargas del coloide , este
proceso se denomina coagulación por ejemplo las aguas naturales suelen ser coloreadas
debido a la presencia de sustancias húmicas que en realidad abarca a muchas sustancias, se
caracterizan por que tiene cargas negativas y solo puede ser removidas por la adición de
sustancias con carga eléctrica positiva, que desestabilice el coloide xq neutralizan sus cargas ,
este proceso se llama coagulación.
Agua natural-sustancias húmicas: acido húmico, ácido pulvico, humato férrico, humeta.
Coagulación: neutralización del coloide
Al2 (SO4)3+H2O---3Al +2(SO4)
Partículas sedimentable: arenas y pueden contener materia orgánica en una capa.
Sustancias orgánicas: contienen bajo punto de ebullición
Partículas:
Remoción:
Tamaño (naturaleza):
Solidos suspendidos:
Sedimentables: sedimentados.
No sedimentables: filtración.
Partículas coloidales.
Partículas en verdadera solución.
Biotecnología: remoción de partículas por microorganismos
Oxidación biológica (bact saprofobas): NH3—bacterias---NO2, NO2---bacterias---NO3
Sedimentación
F=ma, P=mg, d=m/V, Fg=vg (ds-dw) ds=densidad de la partícula, dw: densidad del fluido
Vs=raíz (4gd (ss-1)/8CD), Fg=Ff, Ff=CD*AC*dw*vs^2/2
AC=coef de fricción, AC=área de la partícula, VS=velocidad de sedimentación, d=diámetro de
la partícula, ss=peso específico de la partícula con respecto al peso del fluido >1
#REINOLS=vs*d/viscosidad, relación de las fuerzas velocidad de las partículas con respecto a
las fuerzas del fluido, vs vel sedimentación, d diámetro, v viscosidad.
Tipo de flujo: laminar primero q sale entra, turbulento
Flujo turbulento R: 500-10000 CD tiende a 0.4 v=raíz (3.3gd (ss-1)), flujo laminar tiende a
R<0.5, CD=24/R vs=gd^2(ss-1)/18v sedimentador
Ley de Stokes: vs=gd^2(ss-1)/18v sedimentador, partícula esférica, flujo laminar, partícula
discretas no cambia su trayectoria, partícula esférica, flujo laminar, mayor eficiencia a mayor
temperatura, menor temperatura menor viscosidad y menor tensión superficial.\
Partícula discreta: es aquella que el sedimentador no cambia sus características, en cambio la
floculenta a medida que sedimenta aumenta de tamaño e incrementa la velocidad de
sedimentación.
Discreta: arenas a medida que sedimenta sigue manteniendo las características.
Floculenta: cambia y se aglomera, puede ser natural con el agitamiento natural.
Sedimentador ideal:
Partícula crítica: la más liviana en sedimentarse es la que se considera para el diseño del
sedimentador.
Sedimentación de ante tasa, sedimentación de todas las partículas.
Velocidad de la crítica vo=ho/to, Q=V/t= A*ho/to A=sedimentador base
Vo=Q/A tasa de desbordamiento superficial, no depende de la profundidad del tanque, porque
es una partícula discreta, es decir no aumenta ni su diámetro ni su masa
Vs=h/to h=vs*to
Condiciones ideales de sedimentación
Que la concentración de solidos suspendidos es constante en el caudal de entrada.
Que el gasto es constante atreves de la zona de sedimentación, significa q el caudal de
entrada = caudal de salida.
Que los sólidos de la zona de lodos ya no se re suspendan
Se mantiene en condiciones estáticas la zona de sedimentación.