Practicas de laboratorio
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: ...
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