Practicas de laboratorio

GUIÓN DE PRÁCTICAS 

Ciencia y Tecnología del Medio  Ambiente 

Pr ofesor es:    J osé Mar ía Monteagudo Mar tínez  Antonio Dur án Segovia

1.  Pr áctica  1:  Tr atamiento  de  Efluentes  Industr iales  mediante  Radiación  UV.  2.  Pr áctica 2: Diseño de un sedimentador   3.  Pr áctica 3: Eficacia de air eador es

PRÁCTICA 1 

Tr atamiento de Efluentes Industriales mediante Radiación  UV.

1. OBJ ETIVO 

•  Comprobar  la  eliminación  de  azul  de  metileno  (C16H18ClN3S.  3H2O)  del  agua  residual  mediante  la  aplicación  de  radiación  ultravioleta  en  presencia  de  peróxido de hidrógeno (H2O2). 

•  Calcular la constante de velocidad y el orden de la reacción de oxidación de este  contaminante. 

2. INTRODUCCIÓN 

Luz  ultravioleta  es  esa  porción  del espectro  electromagnético  que  se  encuentra  entre los rayos X y la luz visible (Figura 1). Se han definido cuatro regiones del espectro  UV­ vacío (UV entre 100 y 200nm), UVC entre 200 y 280nm, UVB entre 280 y 315nm,  y UVA entre 315 y 400nm. Las aplicaciones prácticas de la radiación UV corresponden  a la UVC.Las fuentes de UV más comunes son lámparas de arco de mercurio de baja y mediana  presión (254 nm). Una lámpara típica de arco de mercurio (Figura 2) consiste de un tubo  herméticamente  cerrado  de  sílica  vitreosa  o  cuarzo  (transmisores  ambos  de  UV),  con  electrodos a ambos extremos. El tubo es llenado con una pequeña cantidad de mercurio  y un gas inerte, usualmente argón a presión de algunos torricellis (torr). Los electrodos  están  compuestos  usualmente  de  tungsteno  con una  mezcla  de  metales  de  tierra  alcalinos para facilitar la formación del arco dentro de la lámpara. Una descarga de gas  es  producida  por  un  voltaje  elevado  a  través  de  los  electrodos.  La  luz  UV  es  emitida  desde  la  lámpara  cuando  el  vapor  de  mercurio  excitado  por  la  descarga,  retorna  a  un  nivel  menor  de  energía.  El  argón  presente  ayuda  para  el arranque  de  la  lámpara,  extender la vida del electrodo, y reducir las pérdidas térmicas. El argón no contribuye al  espectro de rendimiento de la lámpara

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL  En  un  reactor  provisto  de  una  lámpara  UV  se  añadirá  cierto  volumen  de  agua  con  una  concentración  conocida  de  azul  de  metileno.  El  reactor  estará  agitado.  Se  añadirá  un  volumen  de  5 ml  de  peróxido  de  hidrógeno  (30  %  riqueza)  y  justo  en  ese  momento  se  encenderá  la  lámpara  UV.  La  reacción  de  oxidación  comenzará.  Se  tomarán  muestras de agua cada cierto tiempo comprobándose  la disminución de color,  midiéndose la absorbancia de la disolución mediante un  espectrofotómetro.  La  concentración  de  azul  de  metileno  se  calcula  mediante  una  recta de  calibrado  preparada  previamente,  que  relaciona  la  absorbancia  con  la  concentración  de  dicho  contaminante.  Una vez conocidos los datos de concentración en función del tiempo, se puede conocer  la  velocidad instantánea de la reacción en cada instante:

Con la ecuación obtenida se confecciona una tabla de concentración (obtenida de los datos de absorbancia) frente a velocidad de reacción en cada instante de tiempo (la  velocidad se calculará sustituyendo el dato de tiempo en la ecuación derivada). 

La ecuación de velocidad genérica de una reacción es: 

donde  C: concentración de contaminante  t: tiempo  k: constante de velocidad de la reacción  n: orden de reacción  De la ecuación (2), aplicando logaritmos, se obtiene la siguiente expresión: Log (V) = Log (k) + n Log (C) 

Representando Log(v) frente Log(C) se obtendrá una línea recta de pendiente “n” y de  ordenada en el origen “Log(k)”. 

n

Ck

= -

d a dic ol ev

-

Cd

td

Cd td

=

(1) 

=

v

(2) 

(3) 

4. CÁLCULOS  Recta de calibrado: Preparar distintas disoluciones de azul de metileno de concentración  conocida y medir su absorbancia: ...