Lezione n.3
annuncio pubblicitario
CORREZIONE Più frequentemente questo processo si riferisce a: odori e sapori sgradevoli; torbidità; quantità di Fe2+ e Mn2+ presenti; durezza eccessiva; Odori e sapori sgradevoli: si possono sviluppare nei bacini di raccolta ad opera della flora acquatica oppure dipendono dall’inquinamento; questi possono essere allontanati aerando bene l’acqua oppure assorbendoli su carbone o argilla; Torbidità ed eventuali colorazioni: la prima viene eliminata con la precipitazione per aggiunta di Al2(SO4)3; la seconda, invece, mediante l’ossidazione con KMnO4 oppure mediante assorbimento su carbone attivo; Quantità di ioni Fe2+ e Mn2+ superiori ai limiti previsti: Fe2+: per quanto riguarda lo ione Fe2+, questo viene ossidato a Fe3+ introducendo aria nell’acqua. I sali ferrici che si formano essendo insolubili precipitano e mediante filtrazione, su letti di quarzo, vengono allontanati; Mn2+: per quanto riguarda lo ione Mn2+, questo viene ossidato a MnO2, specie insolubile, per azione di un energico ossidante come KMnO4 secondo la reazione: 3Mn2+ + 2MnO4 + 4OH = 5MnO2(s) + 2H2O Il solido ottenuto viene allontanato per filtrazione. Durezza eccessiva: per riportare la durezza di un’acqua a valori normali vengono, in genere, impiegati due metodi: Metodo della calce o soda; Metodo delle resine a scambio ionico; Metodo della calce o soda: in questo metodo, poco costoso, si aggiunge calce, Ca(OH)2, oppure soda, Na2CO3, con formazione di carbonato di calcio insolubile che precipita e può essere separato per filtrazione. In queste condizioni si può ridurre sia la durezza temporanea che quella permanente. Durezza temporanea: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3(s) + 2H2O Durezza permanente: CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3(s) + 2NaCl Metodo delle resine a scambio ionico: in questo metodo le resine a scambio ionico impiegate sono silicoalluminati di sodio naturali (zeoliti) e artificiali (perdutiti), che hanno la proprietà di scambiare i loro ioni con il calcio e il magnesio. Indicando con PNa2 una generica resina in forma sodica si ha come meccanismo di azione: Ca(HCO3)2 + PNa2 = PCa + 2NaHCO3 MgCl2 + PNa2 = PMg + 2NaCl In accordo a queste reazioni, la resina scambiatrice cede ioni sodio e preleva dall’acqua calcio e magnesio. La rigenerazione della resina viene effettuata con una soluzione di NaCl al 10 20%. POTABILIZZAZIONE Consiste nel depurare l’acqua dai microrganismi in essa presenti. FASI NEL PROCESSO DI POTABILIZZAZIONE Preclorazione; Flocculazione e decantazione; Filtrazione; Ozonizzazione; Filtrazione su carbone attivo; Postclorazione; Preclorazione: vengono impiegate sostanze ossidanti e antibatteriche come Cl2(g), NaClO e, più recentemente, ClO2. L’azione ossidante avviene su composti organici ed inorganici ed hanno, naturalmente, azione battericida verso microrganismi presenti nell’acqua. La quantità di cloro da aggiungere nell’acqua è sempre leggermente superiore a quella richiesta, per cui resta, nell’acqua, una certa quantità di cloro (cloro residuo) che funziona da battericida nel caso di processi di contaminazione nella rete di distribuzione. I primi due agenti ossidanti possono reagire con le sostanze organiche presenti, naturalmente, nell’acqua formando i trialometani (THM) tra cui i clorofenoli di odore sgradevole e tossici per l’uomo. Il ClO2, invece, non reagisce con le sostanze organiche e quindi viene preferito. Flocculazione e decantazione: queste operazioni si eseguono tutte le volte che nell’acqua c’è la presenza di numerose particelle in soluzione colloidale e quindi, per il loro allontanamento, si rende necessario introdurre una sostanza flocculante, in genere rappresentata da sali di alluminio o ferro. Queste sostanze formano, per idrolisi, i corrispondenti idrossidi che precipitano sottoforma di fiocchi e trascinano, di conseguenza, con loro le particelle sospese. L’acqua che affiora sulla superficie dei decantatori, deborda e passa su letti di quarzo. Filtrazione: questa operazione viene eseguita facendo passare l’acqua attraverso uno strato di sabbia e ghiaia che simula il processo di dilavamento che accade, naturalmente, per le acque piovane quando attraversano il terreno. Le eventuali sostanze inquinanti che restano nell’acqua dopo la filtrazione vengono rimosse facendo passare l’acqua attraverso un filtro. Ozonizzazione: questa operazione a carico dell’ozono (O3) ha una spiccata azione battericida, virulicida e ossidante, data l’azione fortemente ossidante dell’ozono. La produzione di ozono si ottiene facendo passare aria depurata e deumidificata tra le scariche elettriche di un condensatore. Tuttavia questa operazione ha lo svantaggio di essere costosa nonché porta alla formazione di radicali perossidici. Filtrazione su carbone attivo: e’ una operazione con la quale si rimuove ogni piccola particella sospesa e viene realizzata facendo passare il campione di acqua su filtri, a forma circolare, di carbone attivo. Postclorazione: con questa operazione, l’acqua viene sottoposta ad un ulteriore processo di clorazione e in genere si preferisce con il biossido di cloro. Il suddetto processo occorre per evitare eventuali processi di contaminazione che l’acqua potrebbe subire durante il percorso nella rete di distribuzione prima di raggiungere i vari utenti. PRINCIPALI ANALISI CHIMICHE DELL’ACQUA Determinazione della durezza totale; Determinazione del residuo fisso; Determinazione dello ione ammonio (NH4+); Determinazione dello ione nitrito (NO2); Determinazione dello ione nitrato (NO3); Determinazione dei tensioattivi anionici; Determinazione dello ione cloruro (Cl); DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA TOTALE Si effettua mediante titolazione volumetrica impiegando come reattivo l’EDTA, agente complessante per i metalli alcalinoterrosi. Come indicatore si NeroEriocromoT (NET). Reazione: Mz+ + EDTA = M(EDTA) EDTA (acido EtilenDiamminoTetraAcetico) OOCH2C CH2COO NCH2CH2N OOCH2C CH2COO utilizza il Il vantaggio nell’uso di agenti complessanti è legato al fatto che con i metalli formano complessi a stechiometria 1:1 caratterizzati da elevate costanti di formazione. DETERMINAZIONE DEL RESIDUO FISSO L’acqua in esame, introdotta in una capsula di porcellana pesata, viene evaporata ed essiccata in termostato a 100C e successivamente a 180C. In corrispondenza della prima temperatura viene evaporata l’acqua come solvente in corrispondenza, invece, della seconda temperatura si allontana l’acqua di tipo molecolare. La differenza di peso, prima e dopo i trattamenti termici, espressa in mg/l, fornisce il residuo fisso del campione d’acqua. In corrispondenza del valore ottenuto le acque si possono classificare come dolci, dure o altamente dure influenzando, così, il loro uso. DETERMINAZIONE DELLO IONE AMMONIO (NH4+) Si impiega la reazione con il reattivo di Nessler (soluzione alcalina di K2[HgI4]). In presenza di ammonio si ha una colorazione gialla in accordo alla reazione: Reazione: NH4+ + 2[HgI4]2− + 4OH− O Hg Hg + + − NH 4 I + 7I− + 3H2O Il dosaggio viene eseguito spettrofotometricamente via assorbimento molecolare. DETERMINAZIONE DELLO IONE NITRITO (NO2) Si utilizza il reattivo di Griess (soluzione di acido solfanilico in ambiente acido e soluzione di naftilammina) che in presenza di nitriti forma un diazocomposto colorato in rosso. Il dosaggio viene eseguito spettrofotometricamente via assorbimento molecolare. DETERMINAZIONE DELLO IONE NITRATO (NO3) La determinazione può essere realizzata sia qualitativamente che quantitativamente. METODI QUALITATIVI metodo della difenilammina: la difenilammina viene ossidata dai nitrati a derivato chinonico colorato in azzurro; metodo della brucina: la brucina, alcaloide, forma con lo ione nitrato, in soluzione solforica, una colorazione rossa che col tempo passa a giallo; METODI QUANTITATIVI metodo con l’acido 2,4fenoldisolfonico: l’acido reagisce con i nitrati per formare l’acido 6nitro2,4 fenoldisolfonico, il cui sale sodico è di colore giallo. Il dosaggio è eseguito spettrofotometricamente via assorbimento molecolare; metodo della spettrofotometria UV: l’acqua contenente lo ione nitrato viene letta direttamente nella regione UV alla lunghezza d’onda di 210nm che corrisponde al massimo di assorbanza per lo ione nitrato a differenza del valore di lunghezza d’onda di 193,6nm che corrisponde, invece, all’assorbimento caratteristico dello ione nitrato. DETERMINAZIONE DEI TENSIOATTIVI ANIONICI I tensioattivi più comunemente ricercati sono quelli anionici in quanto trovano larga applicazione nelle industrie per la preparazione di detergenti. Si sfrutta la reazione con il blu di metilene, che forma un complesso di colore azzurro estraibile in cloroformio. Il dosaggio viene eseguito spettrofotometricamente via assorbimento molecolare. DETERMINAZIONE DELLO IONE CLORURO (Cl) Si effettua per titolazione volumetrica impiegando il metodo di Mohr. Si utilizza una soluzione di AgNO3 e come indicatore una soluzione al 5% di K2CrO4. In presenza di cloruro ha luogo la reazione: Reazione: Ag+ + Cl = AgCl(s) In alternativa è anche possibile, a reazione ultimata, separare il solido, costituito da AgCl, lavarlo, seccarlo all’aria e pesarlo. La quantità in peso fornisce il contenuto di cloruro presente nell’acqua. ACQUE MARINE Più del 70% della superficie terrestre è ricoperta da acqua, 9 3 21 3 3 circa 10 km o più precisamente 1,37x10 dm . Ogni km contiene disciolti circa 35 milioni di tonnellate di sali inorganici. Questa particolare soluzione di sali in acqua (SW = sea water) è oggetto di studio della OCEANOGRAFIA CHIMICA. L'oceano deve la elevata concentrazione di sali all'accumulo di acidi volatili (HCl, H2SO4, CO2), provenienti da attività vulcanica e dalla reazione, attraverso millenni, di questi acidi con componenti basici (carbonati, ossidi), da dilavamento di rocce portati in mare da fiumi secondo la classica reazione: acido + base = sale + acqua L.G.Sillén ha trattato, per via teorica, gli equilibri chimici coinvolti nell’oceano. Il modello di equilibrio stabilito da Sillén descrive una SW che non è molto differente da ciò che attualmente è l'oceano. Il modello, anche se idealizzato e non perfettamente conforme allo stato attuale della realtà, ha permesso di fornire alcune risposte: I rapporti tra ioni Na+, K+, Mg2+ e Ca2+ sono pressoché costanti; La concentrazione di carbonato in SW è 0,0023moli/kg; Il pH nella massa oceanica è compreso in limiti abbastanza ristretti intorno a 8,1 (valore che verrà in seguito utilizzato per eseguire calcoli sull’oceano).
