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Functional Materials

Water Treatment

Cassius Mazzeu

EL USO DE BIOCIDAS OXIDANTES DE

ÚLTIMA GENERACIÓN PARA EL

TRATAMIENTO DE AGUA EN TORRES

DE ENFRIAMIENTO

11.07.2012

Químico Ambiental: Cassius Mazzeu


Water Treatment

Cassius Mazzeu

11.07.2012

Agenda

* Introducción al Tratamiento del Agua * Biocidas Oxidantes en General * Dióxido de Cloro * Casos Históricos

Introducción al Tratamiento del Agua

Cassius Mazzeu, Functional Materials, Water Treatment (Copyright Clariant. All rights reserved.)

Tratamiento Integral de Aguas Los tres problemas claves

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Incrustación Microbiología

Corrosión


Control Microbiológico Problemas Asociados

Problemas relacionados con la salud de las personas (legionellosis);

Generación de biomasa (pérdida de la eficiencia de intercambio

energético);

Eventuales taponamientos (torres de enfriamiento);

Corrosión microbiológicamente inducida;

Mal olor.

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Ejemplos

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Biocidas Oxidantes Propiedades

Interfieren con la síntesis de las proteínas en las células;

Provocan pérdida de la actividad enzimática;

Oxidación de la materia orgánica;

Degradación/hidrólisis de las estructuras fundamentales para la vida de

la célula;

Consecuentemente provocan la muerte del microrganismo.

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Biocidas Oxidantes Los más utilizados

Ozono;

Procesos de Oxidación Avanzada;

Cloro;

Bromo;

Dióxido de Cloro.

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Ozono

Oxidante fuerte;

Inestable / Muy Volátil / incluyendo el residual;

Debe ser generado in situ;

Amigable con el medio ambiente (CO2 + H2O);

Alto costo inicial (equipo generador);

Es necesaria gran cantidad de energía eléctrica.

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Procesos de Oxidación Avanzada

Basadas en la formación del radical hidroxílo (OH 0);

Generalmente incluye H2O2 y un catalizador;

Genera solamente CO2 / H2O;

Todavía son procesos costosos;

Tendencia a bajar significativamente el pH;

Dificultad en la manipulación del peróxido del hidrógeno.

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Cloro

Puede provenir primordialmente del:

Gas cloro Cl2;

Hipoclorito de sodio NaClO;

Hipoclorito de calcio Ca(ClO)2;

Se sustenta en todos los casos en la formación del Ácido Hipocloroso.

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Ácido Hipocloroso HClO

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Geometría Molecular (angular);

Polaridad;

Facilidad de penetrar la membrana celular.


Ácido Hipocloroso Influencia del pH

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HClO ↔ H+ + ClO-


Cloro Cloro Gas

Cl2 + H2O HClO + HCl;

Gas;

Tendencia a bajar el pH;

Poco efectivo cuando el pH del agua supera el valor de 7.8 ;

Reacciona con amoníaco en la proporción media de 10:1;

Sistema de dosificación costoso y delicado (requiere intenso mantenimiento);

Peligrosa manipulación;

Bajo costo.

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Cloro Hipoclorito de Sodio

NaClO + H2O HClO + NaOH;

9 – 12% (líquido);

Baja actividad bactericida;

Tendencia a elevar el pH;

Degradación (aire y luz – rayos ultravioleta);

Pérdida rápida de su actividad bactericida en función del tiempo.

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Cloro Hipoclorito de Calcio

Ca(ClO)2 + 2 H2O 2 HClO + Ca(OH)2;

35% (sólido – polvo o tabletes);


Evitar contacto con productos orgánicos durante almacenamiento;

Baja solubilidad.

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Bromo

NaBr + NaClO NaBrO + NaCl HBrO + NaOH + NaCl

Mayor efectividad en pH más elevado comparado con el Cloro;


Más complejo en términos de sistema de dosificación/operación;

Costoso.

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H2O

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Dióxido de Cloro

Gas amarillo que no puede ser almacenado ni comprimido;

Alta reactividad de oxidación y desinfección. 2 a 3 veces más reactivo que el

Cloro Gas;

No reacciona con el Amoníaco. Inhibe la formación de Cloroaminas;

No forma organo-clorados;

Tiene elevada efectividad en un amplio rango de pH;

Fácil determinación analítica;

Formación limitada de THM (Trihalometanos, ej. Cloroformo).

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El Dióxido de Cloro es un gas inestable (no puede ser transportado ni

almacenado) y debe ser producido in situ. Para tal efecto, es necesario la

utilización de un sistema “Generador de Dióxido de Cloro”, donde se inyectan

los reactivos responsables de la formación del Dióxido de Cloro, conforme a la

siguiente reacción:

4 HCl + 5 NaClO2 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O

Dióxido de Cloro Producción


Generador / Instalaciones


Propiedades HOCl HOBr ClO2 O3

Velocidad de reacción 2 2 4 4

Desinfección en medio alcalino 1 2 4 4

Remoción de biomasa 2 2 4 1

Selectividad 1 2 3 1

Estabilidad del residual 3 2 2 1

Ataque a las bacterias 2 2 4 1

Comparación de la efectividad del Dióxido de Cloro con otros biocidas (1= Malo, 2= Regular, 3= Bueno, 4 = Excelente)

Efectividad


Comparación de la Efectividad del Dióxido de Cloro frente a otras Tecnologías

Considerando el pH del Medio de Aplicación.

% de Actividad de algunas Moléculas Biocidas (pH 4 ~ 10)

A

ctiv

idad

%

0

50

100

Cloro

Bromo

ClO2

4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

pH

Propiedades del Dióxido de Cloro


Programa de tratamiento;

CLARIANT entiende que el éxito de un tratamiento depende del conocimiento

de las particularidades del sistema y los factores de carácter operacional de

cada Cliente, así como de la compatibilidad del programa químico con la calidad

del agua;

Para responder a estos importantes temas, tanto la capacitación del personal de

operación como el Servicio, hacen la diferencia;

Trabajo de equipo.

Generando Beneficios Nuestro Enfoque


Extender la vida útil de los equipos;

Permitir una mayor continuidad operacional;

Reducir el impacto ambiental;

Ahorro significativo del consumo de agua, altos ciclos de

concentración;

Relación ganar-ganar con el Cliente.

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Generando Beneficios Nuestro Enfoque

Casos Históricos

PEMEX Petroquímica


PEMEX Petroquímica Complejo Cosoleacaque

Monitoreo y Control Automático


Reconocimiento al mejor proyecto tecnológico

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Benefícios

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Concepto Ahorro USD/año

Mayor producción NH3 (considerando 20% gastos fijos) (+ 40 Ton/día) 15 Mio USD/año

Ahorro del Índice energético (reducción en 2.1 Mio BTU/ton NH3) 5 Mio USD/año

Ahorro en seguros por eliminación del cloro gas N.A.

Eliminación del riesgo de fugas de cloro gas N.A.

ESTIMADO TOTAL DE AHORROS ANUALES (USD/AÑO) > 20 Mio USD/año

Petrobras Refinería de Capuava Brasil


Sistemas de Enfriamiento RECAP

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Sistemas de Enfriamiento

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