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Los productos químicos necesarios en el proceso de tratamiento permiten, mediante su uso, que el agua cumpla con ciertos requisitos de calidad. Sus efectos principales son la reducción de la formación de cal y lodos, la disminución de la espuma, la prevención de la corrosión de los materiales en contacto con el agua, la eliminación de sólidos en suspensión y sustancias tóxicas del agua, así como la desodorización y decoloración, además de suavizar la calidad del agua. Actualmente, debido al aumento drástico en el consumo de agua por parte de los países del mundo, se han ido estableciendo diversas leyes ambientales (leyes de purificación del agua), cuyas exigencias son cada vez más estrictas. Por ello, hay un rápido desarrollo en cuanto a los agentes eficaces para el tratamiento del agua. En nuestro país, en contraste con la crecientemente grave crisis del capital hídrico, la capacidad de producción de productos químicos para el tratamiento del agua es muy baja y su calidad no está garantizada. Por lo tanto, es urgente acelerar el desarrollo de la industria de estos productos químicos ecológicos para el tratamiento del agua en nuestro país. Los productos para el tratamiento del agua incluyen coagulantes, inhibidores de corrosión, agentes antiescalantes, biocidas, dispersantes, detergentes, agentes prepeliculares, espumantes, decolorantes, quelantes, desoxidantes y resinas de intercambio iónico, entre otros. Este artículo presentará de manera sistemática los coagulantes y los biocidas. Los productos químicos utilizados en el tratamiento de aguas en nuestro país comenzaron a recibir atención y a desarrollarse gradualmente después de que, en la década de 1970, se introdujeran las plantas de producción de fertilizantes a gran escala ； Posteriormente, se desarrollaron por cuenta propia una serie de agentes para el tratamiento de aguas. Las principales categorías de agentes para el tratamiento de aguas en nuestro país son los inhibidores de incrustaciones, los agentes anticorrosivos, los fungicidas y bactericidas, los coagulantes inorgánicos y los coagulantes orgánicos. Los productos químicos utilizados en el tratamiento del agua se pueden dividir en tres categorías principales: primero, los productos químicos para el tratamiento de aguas residuales; segundo, los productos químicos para el tratamiento de aguas en procesos industriales; y tercero, los agentes para la separación de aceite y agua. Entre los productos químicos más comunes utilizados en el tratamiento del agua se encuentran: agentes antical para prevenir la formación de incrustaciones, agentes inhibidores de corrosión, agentes bactericidas y antifúngicos, productos limpiadores, agentes para eliminar el lodo, coagulantes, dispersantes, etc. La fosfato de sodio hexametálico también es un producto químico utilizado en el tratamiento del agua. IV. Agente para el tratamiento de agua verde: PASP, poliáspartato. Agentes para el tratamiento del agua, sustancias para la detección de la calidad del agua e instrumentos para su análisis. Características de los nuevos agentes para el tratamiento del agua: 1. Velocidad de reacción alta; basta con media hora a unas pocas horas para tratar aguas residuales industriales comunes. 2. Tiene un amplio rango de acción contra las sustancias contaminantes orgánicas; ofrece un buen efecto de degradación incluso en aquellos compuestos orgánicos difíciles de descomponer. 3. Proceso simple, bajo costo de inversión, larga vida útil, fácil operación y mantenimiento, resultados de tratamiento ideales, y se consume poca cantidad de reactivos para la reacción microelectrolítica durante el proceso. 4. Después de ser tratada mediante microelectrólisis, las aguas residuales contienen iones de hierro férrico o ferroso en su estado natural. Estos iones tienen un mejor poder coagulante que los coagulantes convencionales; por lo tanto, no es necesario añadir sales de hierro u otros coagulantes. Además, se logra una alta tasa de eliminación del COD, y no se produce contaminación secundaria en el agua. 5. Posee un buen efecto de coagulación, lo que permite eliminar eficazmente la coloración y el COD, mejorando así en gran medida la biodegradabilidad de las aguas residuales. 6. Este método permite lograr la eliminación del fósforo mediante precipitación química, y también sirve para eliminar metales pesados por medio de procesos de reducción. 7. Se analizan las oportunidades que enfrenta el desarrollo de los agentes químicos para el tratamiento de aguas en nuestro país. Se describe la situación actual del uso de estos agentes ecológicos. Se considera que, sobre la base de las constantes innovaciones en la teoría de coagulación, los agentes químicos para el tratamiento de aguas evolucionarán rápidamente hacia agentes más eficaces, como aquellos basados en materiales nanométricos o en floculantes microbianos. Características: Es un agente de tratamiento de aguas residuales a base de minerales naturales. Se trata de un producto innovador, elaborado a partir de silicatos de aluminio no metálicos como materia prima principal, mediante procesos tecnológicos especiales. Se diferencia fundamentalmente de los agentes de tratamiento de aguas sintéticos químicamente. Su estado puede ser líquido o en forma de polvo. Es de naturaleza ácida, con un valor de pH de 3 a 4. La densidad del líquido es de 1,5 a 1,6, mientras que la densidad del polvo es de 1,2 a 1,3. El color va del gris al gris oscuro. Los agentes de tratamiento de aguas residuales a base de minerales naturales poseen cinco propiedades: capacidad de adsorción, intercambio iónico, catalización, conversión química y efecto estimulante fisiológico. Ventajas de la aplicación: (1) La ventaja más importante es la capacidad de tratar todo tipo de aguas residuales difíciles de manejar, especialmente las tóxicas ； (2) Puede eliminar una pequeña cantidad de sustancias flotantes ； (3) La velocidad de sedimentación por coagulación es alta; el lodo resultante tiene un bajo contenido de agua, alta densidad y buena capacidad de deshidratación, lo que facilita su tratamiento por filtración por presión ； (4) Las instalaciones y procesos de tratamiento de aguas residuales son sencillos y fáciles de operar, lo que reduce en gran medida la inversión inicial necesaria para su construcción. Además, los costos de operación también son bajos ； (5) El lodo generado en el tratamiento de aguas residuales puede utilizarse como aditivo en fertilizantes agrícolas, ya que este material mineral es, en sí mismo, un poderoso aditivo para fertilizantes. De este modo, se elimina por completo la contaminación secundaria. En la industria del tratamiento de aguas, no solo se utilizan ampliamente diversos equipos para su tratamiento, sino que los productos químicos utilizados en este proceso también aportan una gran contribución a diversos sectores. Los productos químicos para el tratamiento de agua incluyen inhibidores de la corrosión y del sarro, coagulantes, agentes reductores, bactericidas, catalizadores, detergentes, entre otros. Cada uno de estos productos tiene su propia función y características. Propiedades de los coagulantes: La fórmula molecular de los coagulantes es +CH2-CHn. Se trata de polímeros lineales, cuyo peso molecular está entre 4 y 20 millones. Los coagulantes permiten que las comunidades bacterianas eficaces, capaces de realizar procesos de coagulación y degradación, extraídas de las aguas residuales urbanas, traten dichas aguas. De esta manera, se logra una eliminación del 100% del COD y del BOD en las aguas residuales. Propiedades de los agentes inhibidores de la formación de incrustaciones. Como su nombre indica, los agentes inhibidores de la formación de incrustaciones son sustancias químicas utilizadas en el tratamiento del agua para reducir la formación de incrustaciones y la corrosión en equipos que utilizan agua en ciclo, como las calderas. Este producto químico está compuesto por sustancias alcalinas y compuestos orgánicos; además, contiene inhibidores de corrosión que evitan que las superficies sometidas a calor se corroan. Las sustancias alcalinas presentes en los productos químicos utilizados, a través de reacciones químicas que ocurren dentro de la caldera, reaccionan con los sales de calcio y magnesio presentes en el agua. Esto genera residuos que, una vez precipitados, son eliminados de la caldera mediante el sistema de drenaje. De esta manera, se reduce la concentración de iones de calcio y magnesio en el agua, evitando así la formación de incrustaciones en la caldera. Propiedades del detergente: El detergente es un disolvente volátil capaz de disolver el líquido penetrante, y se utiliza para eliminar el exceso de este líquido de la superficie de la pieza a inspeccionar. Existen algunos detergentes diseñados específicamente para eliminar los hidróxidos metálicos, el carbonato de calcio y otras impurezas similares que se adhieren a las superficies de las membranas hechas de poliamidas, polisulfonas y otros materiales similares. Antes de usar el detergente, se debe inspeccionar el tanque de limpieza, las tuberías y el filtro de seguridad, así como instalar un nuevo cartucho filtrante. Fungicidas: El nombre mismo del producto indica cuál es su función. Los fungicidas son sustancias que sirven principalmente para eliminar bacterias, microorganismos y otros agentes dañinos. A nivel internacional, se utiliza generalmente como término genérico para los fármacos utilizados en la prevención y tratamiento de diversos microorganismos patógenos. Los fungicidas no generan los riesgos que para el sistema representan sustancias como el bromo, el yodo, los peróxidos o el peracético. Técnicas comunes 1. Esterilización y desinfección: Los métodos de desinfección del agua se pueden dividir en químicos y físicos. Los métodos de desinfección física incluyen el calentamiento, los rayos ultravioleta y las ondas ultrasónicas ； Los métodos químicos incluyen el método de cloración, el método de ozono, el método con iones de metales pesados y otros métodos con oxidantes. 2. Magnetización: Se refiere al tratamiento del agua mediante el efecto del campo magnético; esto se conoce como tratamiento magnético del agua. 3. Tecnología de filtración precisa: Se utilizan filtros y membranas de poros microscópicos, fabricados con materiales especiales. Gracias a su diámetro de poro uniforme, estos elementos permiten retener en el interior de los filtros las partículas y bacterias presentes en el agua, impidiendo que estas pasen a través de ellos. El filtrado de precisión puede eliminar partículas y bacterias a nivel micrométrico (μm) o nanométrico (nm). También se utiliza ampliamente en el tratamiento avanzado de agua. 4. Tecnología de ultrafiltración: La ultrafiltración es una técnica de separación por membranas. Es una tecnología que consiste en hacer fluir el agua sobre la superficie de una membrana, bajo cierta presión (entre 0,07 y 0,7 Mpa; la presión máxima no debe superar los 1,05 Mpa). El agua y las sales disueltas, así como otros electrolitos en forma de partículas muy pequeñas, pueden penetrar a través de la membrana de ultrafiltración. En cambio, las partículas de gran tamaño molecular y las sustancias coloidales son retenidas por dicha membrana, lo que permite separar algunas de las partículas presentes en el agua. El diámetro de los poros de la membrana de ultrafiltración se determina mediante pruebas de retención con sustancias de un peso molecular específico, y se expresa en términos del valor del peso molecular. 5. Ozono: Es un gas que, a temperatura ambiente, tiene un color azul y un olor característico, similar al del pescado. Su fórmula molecular es O3. El ozono es un isótopo del oxígeno. A temperatura ambiente, se puede descomponer por sí mismo en átomos de oxígeno individuales. Los átomos de oxígeno individuales, a su vez, tienen una gran capacidad oxidante. El ozono provoca la oxidación y denaturación de las proteínas presentes en bacterias, hongos y otros microorganismos, lo que hace que los electrolitos pierdan su función. Puede eliminar las formas reproductivas de las bacterias y sus esporas, así como los virus y hongos. También puede destruir la toxina del botulismo. Permite eliminar y matar las sustancias tóxicas y bacterias presentes en el aire, el agua y los alimentos. Además, ayuda a eliminar olores desagradables. Se utiliza ampliamente en procesos de desinfección y esterilización en la industria alimentaria. El ozono, durante los procesos de desinfección y esterilización, solo produce óxidos no tóxicos. El exceso de ozono se reduce finalmente a oxígeno, por lo que no quedan residuos en los objetos que se desinfectan. Por eso, puede utilizarse directamente para la desinfección y esterilización de alimentos. 6. Intercambio iónico: El llamado intercambio iónico es una reacción de equilibrio de cargas que ocurre entre los iones presentes en el agua y los iones presentes en la resina de intercambio iónico. El proceso de intercambio iónico puede ilustrarse con el ejemplo de la reacción de intercambio entre las resinas catiónicas de tipo H+ y los iones Na+ presentes en el agua: HR + Na+ → Na+ + H+. Como se puede ver en esta ecuación, en la reacción de intercambio iónico, los cationes presentes en el agua (como el Na+) son transferidos a la resina, mientras que un ion H+, que está presente en la resina, pasa al agua. El proceso de transferencia de Na del agua a la resina es un proceso de sustitución iónica. El proceso por el cual el H presente en la resina se transfiere al agua se denomina proceso de liberación. Por lo tanto, como resultado de los procesos de liberación y sustitución, el Na y el H intercambian sus posiciones. Este cambio se denomina intercambio iónico. 7. Ultravioleta: Cuando la lámpara de mercurio se enciende, emite radiación ultravioleta con longitudes de onda que van de 1400 nm a 4900 nm (1 nm = 10-10 m). Esta luz puede penetrar en la pared celular de las bacterias, lo que permite eliminar a los microorganismos y así lograr el objetivo de desinfección. La longitud de onda de los rayos ultravioleta es de aproximadamente 2600 nm, y es en ese rango donde su efecto es mejor. La desinfección con rayos ultravioleta se utiliza principalmente en el tratamiento de agua potable en cantidades pequeñas. Sus características son: una gran capacidad para matar, y un tiempo de contacto breve ； El equipo es sencillo, su operación y gestión son fáciles. El agua tratada no tiene color, ni olor, y no representa ningún riesgo de envenenamiento ； No se incrementarán los iones de cloro que aparecen al usar el cloro como desinfectante. 8. Tecnología de purificación del agua por adsorción: Se refiere principalmente a la tecnología de adsorción que utiliza sustancias con capacidad de adsorción, como el carbón activo. A continuación, se presenta una breve descripción de algunas de las características del carbón activo: este se utiliza ampliamente en la purificación del agua potable y en la industria alimentaria, así como en sectores como la química y la energía, para procesos de deshidrogenación, eliminación de aceites y desodorización del agua. Por lo general, es posible eliminar del 63% al 86% de las sustancias coloidales ； Aproximadamente el 50% de hierro ； Y del 47% al 60% de materia orgánica. Fármaco común: Aluminio clorurado polimérico. El aluminio clorurado polimérico es un coagulante inorgánico de alto peso molecular. Se produce gracias a la acción de los iones hidroxilo como puentes entre las moléculas, así como a la polimerización de aniones polivalentes; por lo tanto, se trata de un agente para el tratamiento de agua con alto peso molecular y carga eléctrica elevada. Características: 1. Los coágulos se forman rápidamente, tienen buena actividad y un buen rendimiento en el proceso de filtración. 2. No es necesario añadir aditivos alcalinos; incluso en caso de hidrólisis, su eficacia no se ve afectada. 3. Se adapta a un amplio rango de valores de pH, tiene una gran capacidad de adaptación y sus aplicaciones son diversas. 4. El agua tratada contiene menos sales. 5. Puede eliminar la contaminación del agua causada por metales pesados y sustancias radiactivas. 6. Alto contenido de principios activos, lo que facilita su almacenamiento y transporte. Función: El aluminio clorurado polimérico tiene la siguiente acción coagulante: a) una fuerte neutralización eléctrica de las sustancias coloidales presentes en el agua. b. Excelente capacidad de adsorción y enlace de los productos de hidrólisis sobre los sólidos en suspensión en el agua. c. Acción de adsorción selectiva sobre las sustancias solubles. El aluminio clorurado polimerizado es un coagulante inorgánico de alto peso molecular. Se produce debido a la acción de los iones hidroxilo, que actúan como puentes entre las moléculas, y a la polimerización de los aniones polivalentes. Sus características principales se deben al principio de funcionamiento del atomizador por presión, lo cual confiere a este sistema de secado sus propias características distintivas. Dado que los productos obtenidos mediante el secado por pulverización a presión tienen forma de partículas porosas o huecas, este método se utiliza principalmente con poliacrilonamida aniónica con el objetivo de obtener productos en forma de gránulos. Estos gránulos presentan excelentes propiedades de protección contra el polvo y buenas características de fluidez. Usos: 1. Purificación de agua para abastecimiento y drenaje urbano: agua de ríos, aguas de embalses, aguas subterráneas. ⒉Purificación de agua para uso industrial. ⒊Tratamiento de aguas residuales urbanas. ⒋Recuperación de sustancias útiles en aguas residuales industriales y residuos; promoción de la sedimentación del polvo de carbón en las aguas residuales provenientes del lavado de carbón; recuperación de almidón en la industria del almidón. ⒌Tratamiento de diversos tipos de aguas residuales industriales: aguas residuales de la industria textil, aguas residuales del sector del cuero, aguas residuales que contienen flúor, aguas residuales con metales pesados, aguas residuales grasosas, aguas residuales de la industria papelera, aguas residuales provenientes del lavado de carbón, aguas residuales mineras, aguas residuales de la industria cervecera, aguas residuales de la industria metalúrgica, aguas residuales provenientes del procesamiento de carne. También se realiza el tratamiento de aguas residuales en general. ⒍Recubrimiento de papel ⒎ Refinación de soluciones azucaradas ⒏ Moldeado por fundición ⒐ Prevención de arrugas en telas ⒑ Soporte para catalizadores ⒒ Refinación de productos farmacéuticos ⒓ Aceleración de la solidificación del cemento ⒔ Ingredientes para cosméticos. El sulfato de hierro polimérico es un sólido en polvo amarillento pálido y amorfo; es muy soluble en agua. Una solución al 10% (en peso) es una solución transparente de color marrón rojizo. Tiene propiedades higroscópicas. El sulfato de hierro polimerizado se utiliza ampliamente en la purificación de agua potable, agua industrial, diversos efluentes industriales, aguas residuales urbanas y en el deshidratación de lodos. Características de la aplicación: En comparación con otros coagulantes inorgánicos, el sulfato férrico polimerizado presenta las siguientes características: 1. Es un coagulante polimérico inorgánico a base de sales de hierro, de tipo nuevo, de alta calidad y eficaz ； 2. Excelentes propiedades de fraguado, flores de alúmina compactas y rápida velocidad de sedimentación ； 3. Tiene un excelente efecto de purificación del agua; su calidad es buena. No contiene sustancias dañinas como aluminio, cloro ni iones de metales pesados. Tampoco hay transferencia de iones de hierro a la fase acuosa. Es inocuo, no causa daños y es seguro y fiable ； 4. Tiene efectos notables en la eliminación de la turbidez, el decoloramiento, la eliminación de aceites, la deshidratación, la desinfección, la eliminación de olores, la eliminación de algas, así como en la reducción de los niveles de COD, BOD e iones de metales pesados en el agua ； 5. Se adapta a un rango de pH del agua de 4 a 11; el rango óptimo es de 6 a 9. Después del proceso de purificación, los cambios en el pH y en la alcalinidad total del agua original son mínimos, lo que reduce la corrosión en los equipos de tratamiento ； 6. Presenta un efecto notable en la purificación de aguas ligeramente contaminadas, con algas, a bajas temperaturas y baja turbidez; su eficacia es aún mejor en la purificación de aguas con alta turbidez ； 7. Se necesita una menor dosis de medicamento, lo que reduce los costos; se pueden ahorrar del 20% al 50% en los gastos de tratamiento. Características en el tratamiento de aguas residuales grasas. La tecnología de coagulación se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas residuales grasas gracias a su gran versatilidad, ya que permite eliminar el aceite emulsionado y el aceite disuelto, así como algunos compuestos orgánicos poliméricos complejos que son difíciles de degradar biológicamente. Los coagulantes más utilizados se dividen en tres categorías principales: coagulantes inorgánicos, coagulantes orgánicos y coagulantes compuestos. Entre los coagulantes poliméricos inorgánicos, el aluminio clorurado polimerizado y el sulfato de hierro polimerizado, que son coagulantes inorgánicos de bajo peso molecular, presentan un buen rendimiento en su función de coagulación. Además, tienen un precio bajo, se requiere una cantidad pequeña de ellos para lograr un buen resultado, y son muy eficientes, por lo que se utilizan ampliamente. La poliacrilonamida es un polímero de alto peso molecular soluble en agua; no se disuelve en la mayoría de los solventes orgánicos. Posee buenas propiedades de coagulación y puede reducir la resistencia al rozamiento entre los líquidos. Según sus características iónicas, se puede dividir en cuatro tipos: no iónico, aniónico, catiónico y amfótero. Principio de acción 1) Principio de coagulación: Cuando el PAM se utiliza para la coagulación, su efecto está relacionado con las propiedades superficiales de los materiales que se van a coagular, en particular con el potencial electrostático, la viscosidad, la turbidez y el valor de pH de la suspensión. El potencial electrostático en la superficie de las partículas es lo que impide su aglomeración. Al añadir PAM con carga superficial opuesta, se puede reducir ese potencial electrostático, lo que permite la coagulación de las partículas. 2) Puenteado por adsorción: Las cadenas moleculares de PAM se fijan en las superficies de diferentes partículas, formándose puentes poliméricos entre estas partículas. Esto permite que las partículas se agrupen y se depositen. 3) Adsorción en la superficie: Diversa adsorción de partículas de grupos polares en las moléculas de PAM. 4) Efecto de refuerzo: Las cadenas moleculares de PAM unen la fase dispersa a través de diversos efectos mecánicos, físicos y químicos, formando una red que sirve para reforzarla. Ámbito de aplicación: 1. Como agente retentor y refuerzo en el proceso de fabricación del papel. 2. Se utiliza como agente coagulante, agente de flocculación y agente para la deshidratación de lodos en el tratamiento de aguas. 3. En la perforación y extracción de petróleo, se utiliza como agente para reducir la presión del agua y como agente para extraer el petróleo. 4. El PAM también se utiliza ampliamente en la espesamiento, la estabilización de coloides, la reducción de la resistencia al flujo, la adhesión, la formación de películas y en materiales biomédicos, entre otros campos.