Precipitación química           

Es la separación de sustancias por asentamiento gravitacional,mediante el agregado de reactivos químicos que alteran su estado físicoo su solubilidad (precipitantes, coagulantes, floculantes, etc.).

La precipitación química es un proceso de tres pasos que consiste en:

coagulación, floculación y sedimentación.

-Coagulación: En esta etapa las fuerzas entre las partículas de los

contaminantes se reducen o eliminan mediante la adición de productosquímicos, lo que permite la interacción de partículas mediante elmovimiento molecular y la agitación física. La mezcla rápida permite ladispersión en el agua residual del producto químico utilizado en eltratamiento y promueve el choque de partículas, lo que hace que laspartículas se agrupen para formar otras de mayor tamaño, es decir, lacoagulación. Los productos químicos añadidos para promover dichaagregación se denominan coagulantes y tienen dos propósitos básicos:El primero es desestabilizar las partículas, lo que permite la interacción,y el segundo es promover la agrupación de partículas reforzando así lafloculación.

-Floculación: Se produce después de un período de mezcla rápida ya

que es necesario disminuir la velocidad de la mezcla para que se formenflóculos más grandes. (Si la velocidad de mezcla es alta, los flóculoscontinúan siendo destruidos por excesivo contacto físico).

-Sedimentación: Debido al tamaño de las partículas sigue siendo

necesario algo de mezcla para que exista contacto entre las masas desólidos y promover así la formación de flóculos que se sedimentaránrápidamente. Durante la precipitación, los sólidos se separan dellíquido normalmente por sedimentación. lo que debe resultar en doscapas claramente visibles: una sólida y una líquida, que puedensepararse fácilmente.

La precipitación química se realiza la mayor parte de las vecesutilizando hidróxido de sodio, compuestos de sulfato (alumbre o sulfatoférrico) o sulfuros (sulfuro de sodio o sulfuro de hierro). La adición deestos compuestos a aguas residuales portadoras de metales formahidróxidos de metal o sulfuros de metal respectivamente, y lasolubilidad en el agua de éstos es limitada.

Esta técnica se utiliza para remover la mayoría de los metales de lasaguas residuales, y algunas especies aniónicas como sulfato y fluoruro.Los compuestos orgánicos en las aguas residuales pueden formarcomplejos de metal y reducir la eficacia de este tipo de tratamiento, encuyo caso probablemente se necesite realizar estudios a nivellaboratorio o de proyecto piloto para determinar los métodos de1

tratamiento apropiados para romper el complejo y hacer que se

precipite el metal.

Frecuentemente este problema puede resolverse utilizando mejores

técnicas de separación de residuos.

1 Combustión

Es un proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz. En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una combinación química con el oxígeno de la atmósfera que lleva a la formación de dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua, junto con otros productos como dióxido de azufre, que proceden de los componentes menores del combustible. El término combustión, también engloba el concepto de oxidación en sentido amplio. El agente oxidante puede ser ácido nítrico, ciertos percloratos e incluso cloro o flúor.

1.1 Liberación de energía

La mayoría de los procesos de combustión liberan energía (casi siempre en forma de calor), que se aprovecha en los procesos industriales para obtener fuerza motriz o para la iluminación y calefacción domésticas. La combustión también resulta útil para obtener determinados productos oxidados, como en el caso de la combustión de azufre para formar dióxido de azufre y ácido sulfúrico como producto final. Otro uso corriente de la combustión es la eliminación de residuos.

La energía liberada durante la combustión provoca una subida de temperatura en los productos. La temperatura alcanzada dependerá de la velocidad de liberación y disipación de energía, así como de la cantidad de productos de combustión. El aire es la fuente de oxígeno más barata, pero el nitrógeno, al constituir tres cuartos del aire en volumen, es el principal componente de los productos de combustión, con un aumento de temperatura considerablemente inferior que en el caso de la combustión con oxígeno puro. Teóricamente, en toda combustión sólo se precisa añadir una mínima porción de aire al combustible para completar el proceso. Sin embargo, con una mayor cantidad de aire, la combustión se efectúa con mayor eficacia y aprovechamiento de la energía liberada. Por otra parte, un exceso de aire reducirá la temperatura final y la cantidad de energía liberada. En consecuencia habrá de establecerse la relación aire-combustible en función del nivel de combustión y temperatura deseados. Para lograr altas temperaturas puede utilizarse aire rico en oxígeno, o incluso oxígeno puro, como en el caso de la soldadura oxiacetilénica. El nivel de combustión puede aumentarse partiendo el material combustible para aumentar su superficie y de este modo incrementar su velocidad de reacción. También se consigue dicho aumento añadiendo más aire para proporcionar más oxígeno al combustible. Cuando se necesita liberar energía de modo instantáneo, como en el caso de los cohetes, puede incorporarse el oxidante directamente al combustible durante su elaboración.

La forma más común de aprovechar la energía de la combustión para fines prácticos es el motor de combustión interna.

1.2 Motor de combustión interna

Tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos: el motor cíclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustión. El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Christian Karl Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y algunos automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.

2 Teorías de combustión.

Desde el principio de los tiempos, la combustión ha estado con nosotros, pero sólo recién en los tiempos de Aristóteles se le ha observado con seriedad. Éste definió que el fuego era uno de los cuatro compuestos que componían toda la materia. Después de esta explicación debieron pasar siglos hasta que alguien, para ser más preciso, el médico Ernst Stahl, intentara explicar la naturaleza de la combustión mediante un método serio.

2.1 La teoría del flogisto

Algunos historiadores afirman que la teoría del flogisto puede considerase como la primera gran teoría de la química moderna. A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660-1734) siguiendo las ideas de su maestro J.J.Becher (1635-1682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominó "flogisto". De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo.

Los principios del flogisto

Se deduce de lo que acabamos de decir sobre la naturaleza del Fuego, que nos es imposible retenerlo y fijarlo en ningún cuerpo. Sin embargo, los fenómenos que presentan las materias inflamables mientras arden, nos indican que contienen realmente la materia del Fuego como uno de sus principios. ¿ A través de qué mecanismo este fluido tan penetrante, tan activo, tan difícil de retener, para el cual ninguna sustancia es impenetrable, se encuentra?. Es esta una pregunta que resulta muy difícil contestar de modo satisfactorio. Examinemos las propiedades de el “fuego fijo” (flogisto), convertido en principio de los cuerpos, al cual, para distinguirlo del fuego puro y libre, se ha designado con el nombre griego Phlogistos. Se le da también el nombre de principio azufre, o de materia inflamable. Según Georg Ernst Stahl las propiedades de dicho material son:

1.- Cuando se une a un cuerpo, no le comunica ni calor, ni luz.
2.- No cambia en absoluto su estado de solidez o fluidez, de modo que un cuerpo solido no se transforma en fluido por la adición de flogisto, y viceversa; solamente deja a los cuerpos con los que se une más dispuestos a entrar en fusión por acción del fuego ordinario.
3.- Podemos transportarlo de un cuerpo con el que está unido a otro cuerpo en el cual participa en su composición o permanece fijo.

Estos dos cuerpos, tanto aquél al cual se le quita el flogisto como aquél al que se le da, experimentan por ello cambios muy considerables. Es este último fenómeno lleva particularmente a distinguir el flogisto del fuego puro, y a considerarlo como el elemento del fuego combinado con alguna otra sustancia, que le sirve como base para formar una especie de principio secundario; puesto que si no se diferenciaran en nada, deberíamos poder introducir y fijar el fuego puro en los mismos cuerpos en los que nosotros introducimos y fijamos el flogisto, lo cual es, sin embargo, es imposible.

Nunca se pudo llegar a tener el flogisto puro y separado de toda otra sustancia, puesto que se suponía que no existían más que dos medios para separarlo de un cuerpo del cual forma parte: a saber, presentarle otro cuerpo, con el cual se une en el mismo momento en el cual se separa del primero, o bien calcinar e inflamar el compuesto que se pretende separar. En el primer caso, es evidente que no se tiene el flogisto puro, puesto que no hace más que pasar de una combinación a otra; y en el segundo caso, el flogisto se descompone y se disipa enteramente, de modo que es absolutamente imposible retenerlo.

Se deducía así que la inflamabilidad de un cuerpo era una señal certera de que contiene el flogisto; pero del hecho de que un cuerpo no sea inflamable, no se podía concluir que no lo contenga en absoluto; porque la experiencia había demostrado que existen ciertos metales abundantes en “flogisto” que no son inflamables.

El desarrollo de los estudios sobre los gases fueron una de las causas que llevaron al abandono de la teoría del flogisto, aunque estas investigaciones se desarrollaron dentro de este marco teórico. Un ejemplo ilustrativo de este hecho es la obra de Joseph Priestley (1733-1804). A pesar de que este autor realizó alguna de las principales aportaciones que contribuyeron al abandono de la teoría del flogisto, Priestley siempre interpretó sus resultados experimentales en el marco de esta teoría, lo que le llevó a acuñar términos como "aire flogisticado" o "aire desflogisticado".