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CURSO: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AMBIENTAL
TEMA: PROBLEMAS SOBRE LA CONTAMINACIÓN DEL
AGUA
DOCENTE: MEDARDO ALBERTO QUEZADA ÁLVAREZ
INTEGRANTES:
- RAMÍREZ AGREDA JHUNIOR ELVIS
- MELÓN ATINCONA ÍTALO
- CERNA ESCOBEDO ELMER JESÚS
- TICLIAAMADOR LÍDER YODI
- CRUZ PACHECO SUSSY JHOJANY
- RÍOS ARANDA YERLIN MADELEY
AÑO DEL FORTALECIMIENTO DE LA SOBERANÍA
NACIONAL
2022
PROBLEMAS SOBRE
LA
CONTAMINACIÓN
DELAGUA
Problema 1
Calcular la dureza de las siguientes aguas, ricas en sales de magnesio, cuyo análisis dan los
siguientes resultados:
a) 𝟒. 𝟏𝟎−𝟒
𝑴 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝟐+
Solución:
 4 x 10−4
M,M𝑔2+
= (4 x 10−4
molM𝑔2+
/1. agua) x
(1molCaCO3/1molCaCO3) x
(100.09gCaCO3/1molCaCO3) x
(103
mgCaCO3/1grCaCO3)
 Dureza=40mgCaCO/1.agua = 40ppmCaCO3
b) 𝟏𝟎𝟎𝒑𝒑𝒎 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝑪𝑶𝟑
 100 ppmMgCO3=(100 mgMgCO3/1. agua) x
(1gMgCO3/103
mgMgCO3) x (1molMgCO3/84.32gMgCO3) x
(1molCaCO3/1molMgCO3) x (100.09gCaCO3/1molCaCO3) x
(103
mgCaCO3/1gCaCO3)=119mgCaCO3/1. agua
 Dureza= 119mgCaCO3/1. agua=119ppmCaCO3.
c) 𝟔𝟎 𝒑𝒑𝒎 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝟐+
Solución:
 60 ppmM𝑔+2
= (60mgM𝑔2
/1. agua) x
(1grM𝑔+2+/103mgM𝑔+2) x
(1molM𝑔3/24.31gM𝑔2) x
(1molCaCO3/1molM𝑔2
) x
(100.09gCaCO3/1molCaCO3) x
(103mgCaCO3/1gCaCO3) = 247mgCaCO3/1. agua
 Dureza=247ppmCaCO3.
Problema 2
Un agua industrial tiene una concentración de 4,10−4
𝑀 𝑒𝑛 𝐶𝑎2+
. ¿Cuál es su dureza?
𝑫𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂 = 𝟒. 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝟐+
𝒍
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝟐+ 𝒙
𝟏𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
𝒙
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟐
𝟏𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
→
𝟒𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
𝒍
𝑫𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂 = 𝟒𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
Rpt: 𝑫𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂 = 𝟒𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
Problema 3
¿Cuál es la dureza de una agua natural que tiene una concentración de 80 ppm en 𝐶𝑎𝐶𝑂3?
𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 =
𝟖𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
𝟏/𝑯𝟐𝑶
𝟏𝒑𝒑𝒎 =
𝟏𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
𝟏/𝑯𝟐𝑶
∴ 𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 =
𝟖𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
𝟏/𝑯𝟐𝑶
= 𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
La concentración expresada en ppm de 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 es idéntica a la dureza.
Rpt:𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
Problema 4
¿Cuál será la dureza de un agua industrial que tiene una concentración de
60 𝑝𝑚𝑚 𝑒𝑛 𝐶𝑎2+?
60 ppm 𝑪𝒂𝟐+ =
𝟔𝟎 𝒎𝒈𝑪𝒂𝟐+
𝑳 𝒂𝒈𝒖𝒂
×
𝟏𝒈 𝑪𝒂𝟐+
𝟏𝟎𝟑 𝒎𝒈 𝑪𝒂𝟐+ ×
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝟐+
𝟒𝟎.𝟎𝟖𝒈 𝑪𝒂𝟐+ ×
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝟐+ ×
𝟏𝟎𝟎.𝟗𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
×
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
𝟏𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
= 𝟏𝟒𝟗, 𝟖
𝒎𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
𝑳 𝒂𝒈𝒖𝒂
= 𝟏𝟓𝟎 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
Rpt:𝟏𝟓𝟎 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
Problema 5
Un agua de un manantial fue tratada con 𝑁𝑎2𝐶𝑂3, para reducir su dureza. Después del
tratamiento la dureza se ha reducido hasta 10 𝑝𝑝𝑚 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3. ¿Cuál será la concentración
de 𝐶𝑂3
2−
en el equilibrio? 𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠(𝐶𝑎𝐶𝑂3) = 5,0. 10−9
Conociendo la reacción de precipitación del 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 y el equilibrio de solubilidad del
mismo, podemos calcular la concentración del anion carbonato existente en el
equilibrio.
Rpt: Concentración de 𝑪𝑶𝟑
−𝟐
= 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔/𝒍





 Na
CaCO
CO
Na
Ca aq 2
3
3
2
2
)
(
2
)
(
3
2
)
(
3




 aq
aq CO
Ca
CaCO
3
2
)
(
3
3
3
3
3
3
3
3
1
1
09
.
100
1
10
1
10
10
molCaCO
molCO
x
gCaCO
molCaCO
x
mgCaCO
gCaCO
x
Lagua
mgCaCO
ppmCaCO
aq


Lagua
molCO
x aq
2
)
(
3
5
10
10 

9
10
0
.
5
3
x
KcCaCO         Lagua
molCO
x
x
x
Ca
Kc
CO
CO
Ca
aq
aq
aq
aq
aq
2
)
(
3
5
5
9
2
)
(
2
)
(
3
2
)
(
3
2
)
( 10
5
10
10
10
5












  M
x
CO aq
5
2
)
(
3 10
5 


=
=
Problema 6
El análisis de un agua natural indica que 4.10−4
𝑀 𝑒𝑛 𝑀𝑔2+
, 6.10−4
𝑀 𝑒𝑛 𝐶𝑎2+
𝑦
8.10−4𝑀 𝑒𝑛 𝐻𝐶𝑂3
−
. Si se quiere ablandar dicha agua por el método de la cal y de la sosa
𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 𝑦 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 , calcule la cantidad de hidróxido de calcio y de carbonato de sodio
que será necesario emplear por cada 𝑚3 de agua.
A. 𝟒. 𝟏𝟎−𝟒
𝑴 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝟐+
B. 𝟔. 𝟏𝟎−𝟒
𝑴 𝒆𝒏 𝑪𝒂𝟐+
C. 𝟖. 𝟏𝟎−𝟒
𝑴 𝒆𝒏 𝑯𝑪𝑶𝟑
−
El agua de partida contiene diferentes concentraciones por lo que habrá que añadir
cal sosa. Para el calculo de 𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 necesario se tiene la siguiente reacción:
𝑴𝒈𝟐+
+ 𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 → 𝑴𝒈𝑪𝑶𝟑 + 𝟐𝑵𝒂
𝑨𝒅𝒊𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒔𝒂 =
𝟒. 𝟏𝟎−𝟒𝒎𝒐𝒍𝑴𝒈+𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑴𝒈+𝟐
𝒙
𝟏𝟎𝟔𝒈𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑
𝒙
𝟏𝟎𝟑𝒍
𝟏𝒎𝟑
=
𝟒𝟐, 𝟒𝒈𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑
𝒎𝟑
Rpt:59,28 g de Ca(OH)₂ y 63,59 g de 𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑
Problema 7
Una muestra de un agua residual que llega a una depuradora fue sometida al ensayo de
incubación reglamentario para la determinación del parámetro 𝐷𝐵𝑂5. Para ello, y dado que
previsiblemente el valor de 𝐷𝐵𝑂5 será alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hasta un
litro con agua exenta de oxígeno. En esta nueva disolución se determina la concentración
del oxígeno disuelto antes del ensayo de incubación y al finalizar el mismo, después de 5
días, obteniéndose los valores de 9 𝑦 1 𝑚𝑔𝑂2/𝑙 respectivamente. ¿Cuál es el valor del
parámetro 𝐷𝐵𝑂5?
SOLUCIÓN:
Sabiendo que la DB𝑂5 es la diferencia entre la concentración inicial y final de oxígeno
disuelto, y teniendo en cuenta el grado de dilución.
𝐷𝐵𝑂5 =
𝑚𝑔𝑂2
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙
𝐷𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑂2 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜 =
9𝑚𝑔𝑂2
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎
−
1𝑚𝑔𝑂2
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎
=
8𝑚𝑔𝑂2
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎
𝐷𝐵𝑂5 =
8𝑚𝑔𝑂2
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛)
−
1𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛)
25 𝑚𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙)
=
103𝑚𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙)
1 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙)
𝐷𝐵𝑂5 =
320𝑚𝑔𝑂2
1𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙)
= 320𝑝𝑝𝑚𝑂2
Problema 8
Una muestra de 50 ml de un agua residual se diluyó hasta 500 ml con agua exenta de oxígeno y
se determinó la concentración en oxígeno disuelto de la muestra diluida, que resultó ser de 6
ppm. Al cabo de 5 días de incubación volvió a repetirse la determinación de oxígeno disuelto,
siendo el valor hallado en esta ocasión de 2 ppm. Calcule la 𝐷𝐵𝑂5 del agua residual.
𝑫𝑩𝑶𝟓 =
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍
𝑫𝒊𝒔𝒎𝒊𝒏𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝑶𝟐 𝒅𝒊𝒔𝒖𝒆𝒍𝒕𝒐 = 𝟔𝟎𝒑𝒑𝒎𝑶𝟐 → 𝟔𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑫𝑩𝑶𝟓 =
𝟔𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏)
𝒙
𝟎,𝟓𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏)
𝟔𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
𝒙
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
𝟏𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
𝑫𝑩𝑶𝟓 =
𝟓𝟎𝟎 𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
→ 𝟓𝟎𝟎𝒑𝒑𝒎 𝒅𝒆 𝑶𝟐
𝑫𝒊𝒔𝒎𝒊𝒏𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝑶𝟐 𝒅𝒊𝒔𝒖𝒆𝒍𝒕𝒐 = 𝟐𝒑𝒑𝒎𝑶𝟐 → 𝟐𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑫𝑩𝑶𝟓 =
𝟐𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏)
𝒙
𝟎,𝟐𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏)
𝟐𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
𝒙
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
𝟏𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
𝑫𝑩𝑶𝟓 =
𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
→ 𝟐𝟎𝟎𝒑𝒑𝒎 𝒅𝒆 𝑶𝟐
∴ 𝑨𝒄𝒂𝒃𝒐 𝒅𝒆 𝟓 𝒅𝒊𝒂𝒔 𝒔𝒆𝒓𝒊𝒂 𝟐𝟎𝟎/𝟓 → 𝟒𝟎𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍)
Rpt: 𝑫𝑩𝑶 = 𝟒𝟎𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍
Problema 9
Un vagón cisterna de 60𝑚3
acaba de realizar un transporte con etanol. Para limpiarlo se llena completamente
con agua. ¿Cómo variará la DBO total del agua si habían quedado en el fondo del vagón 10 litros de etanol?
Supóngase que el etanol puede sufrir oxidación total por degradación biológica con el oxígeno.
𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 0,87 𝑔
𝑐𝑚3 𝑎 20℃
Teniendo en cuenta la reacción de oxidación del etanol calculamos el oxigeno que empleara para su
descomposición.
𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 + 𝟑𝑶𝟐 → 𝟐𝑪𝑶𝟐 + 𝟑𝑯𝟐𝑶
𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒊𝒅𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒆𝒕𝒂𝒏𝒐𝒍
=
𝟏𝟎 𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝟔𝟎 𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝟎𝟑
𝒄𝒎𝟑
𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒙
𝟎, 𝟖𝟕𝒈 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝟏𝒄𝒎𝟑 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝟒𝟔, 𝟎𝟔𝟗 𝒈 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒙
𝟑, 𝟏𝟖 𝒎𝒐𝒍 𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒙
𝟑𝟐𝒈 𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑶𝟐
=
𝟏𝟗𝟐𝟏𝟕, 𝟎𝟖𝒈 𝑶𝟐
𝟔𝟎𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑫𝑩𝑶𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 =
𝟏𝟗𝟐𝟏𝟕, 𝟎𝟖𝒈 𝑶𝟐
𝟔𝟎𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝒎𝟑
𝒂𝒈𝒖𝒂
𝟏𝟎𝟑𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝟎𝟑
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝟏𝒈𝑶𝟐
𝑫𝑩𝑶 = 𝟑𝟐𝟎𝒎𝒈 𝑶𝟐/𝒍
Problema 10
100 ml de una muestra de agua residual consumen para su oxidación total 30ml de una disolución de
dicromato de potasio 0,15 N. Calcule la DQO de dicha agua residual.
𝑵°𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 = 𝟑𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟑
𝒙𝟎, 𝟏𝟓 = 𝟒, 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑
𝑵°𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝑵° 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑫𝒊𝒄𝒓𝒐𝒎𝒂𝒕𝒐
𝑵° 𝒈𝒓𝒂𝒎𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝑵° 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒙 𝑷𝒆𝒔𝒐é𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐
𝑵° 𝒈𝒓𝒂𝒎𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟒, 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑
𝒙𝟖 = 𝟑𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑
𝑫𝑩𝑶 =
𝟑𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑𝒈 𝑶𝟐
𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐
𝟏 𝒈 𝑶𝟐
𝒙
𝟏𝟎𝟑 𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑫𝑩𝑶 = 𝟑𝟔𝟎 𝒎𝒈 𝑶𝟐/𝒍
Problema 11
Una industria química que produce ácido acético, 𝐶𝐻3 − 𝐶𝑂𝑂𝐻, evacua un caudal de agua
residual de 100 l/s con una concentración en dicho ácido de 300 mg/l. Si se elimina el ácido
acético, oxidándolo hasta 𝐶𝑂2 con dicromato de potasio 1 M, proceso en el que el
dicromato se reduce hasta 𝐶𝑟3+, calcule el volumen diario de la solución de dicromato,
expresado en 𝑚3
, que será preciso emplear.
Para calcular el volumen de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶 a emplear, basta recordar que el n de moles de equivalentes de este oxidante
debe ser igual al n moles de equivalentes de oxigeno que se hubieron consumido caso se hacerse la reacción de oxidación con este
ultimo agente. La reacción de oxidación es:
Rpt: Volumen de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶 𝟏𝑴 = 𝟓𝟕, 𝟔𝒎𝟑
/𝒅í𝒂
O
H
CO
O
COOH
CH 2
2
3 2
2
2 


dia
O
Cr
K
m
rio
volumendia
O
Cr
alenteK
moldeequiv
aldia
O
Cr
eK
equivalent
rio
volumendia
ente
molequival
l
aldia
O
Cr
eK
equivalent
Odiaria
Cr
olucionK
volumendis
Odiaria
Cr
olucionK
volumendis
aldia
O
Cr
eK
equivalent
totales
O
Cr
K
de
es
Equivalent
N
totales
O
Cr
K
de
es
Equivalent
N
mg
esario
oxigenonec
COOH
molCH
l
mol
x
COOH
gCH
COOH
molCH
x
COOH
CH
g
x
esario
oxigenonec
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
6
.
57
6
345600
345600
345600
º
º
02
320
0
2
60
1
1
10
300







Problema 12
Calcule cuál sería la DQO de un agua residual que contiene una concentración de 5 ppm
del pesticida Baygon (𝐶11𝐻15𝑂3𝑁). Considere que el nitrógeno se oxida totalmente hasta
ión nitrato.
𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵 + 𝟏𝟑/𝟐𝑶𝟐 → 𝟏𝟏𝑪𝑶𝟐 + 𝟏𝟓/𝟐𝑯𝟐𝑶 + 𝑵𝑶
𝑫𝑩𝑶 =
𝟓𝒎𝒈𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵
𝒍
𝒙
𝟏𝟑/𝟐𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵
𝟎, 𝟐𝟎𝟗𝒎𝒈𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵
𝒙
𝟎, 𝟎𝟑𝟐𝒎𝒈𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
= 𝟏𝟏, 𝟐𝟖
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍
𝑫𝑩𝑶 = 𝟏𝟏, 𝟐𝟖 𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍
Rpt: 𝑫𝑸𝑶 = 𝟏𝟏, 𝟐𝟖 𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍
Problema 13
La DBO total de una determinada agua es de 60 𝑝𝑝𝑚 𝑑𝑒 𝑂2 mientras que para la oxidación total de
una muestra de 50 𝑐𝑚3 de dicha agua se precisan 4 𝑐𝑚3 de dicromato de potasio 0,12 N. Calcule la
DQO del agua mencionada e indique si la materia orgánica que predomina es de naturaleza
biodegradable o no biodegradable.
Solución:
N=
𝑛𝐸𝑞−𝑔
𝑉
Disminución de 𝑂2 disuelto= 384 × 10−5𝑂2
𝐷𝑄𝑂 =
384×10−4
50𝑐𝑚3 ×
103𝑐𝑚3𝑎𝑔𝑢𝑎
1 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎
= 76,8
𝑚𝑔𝑑𝑒𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜
𝐿𝑡
𝐷𝐵𝑄
𝐷𝑄𝑂
=
60
76.8
= 𝑂. 78𝑝𝑝𝑚𝑂2
Respuesta: Predomina la materia orgánica biodegradable
Problema 14
Para declorar un agua se utiliza un carbón activo, con un contenido del 96% en carbono,
que actúa según la siguiente reacción:
2𝐶𝑙2(𝑎𝑞) + 𝐶(𝑠) + 2𝐻2𝑂 → 𝐶𝑂2(𝑎𝑞) + 4𝐻+
(𝑎𝑞) + 4𝐶𝑙−
(𝑎𝑞)
Calcule:
a) ¿Cuántos miligramos de carbón activo son necesarios para tratar un 𝑚3
de agua cuya
concentración en cloro es de 0,4 ppm?
𝟎, 𝟒
𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝟎𝟑
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝟏𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐
𝟕𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔
𝟐𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐
𝒙
𝟏𝟐𝒈𝑪𝒔
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔
𝒙
𝟏𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕
𝟗𝟔𝒈𝑪𝒔
= 𝟎, 𝟎𝟑𝟓𝟐𝟏𝒈
𝑪𝒂𝒄𝒕
𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂
→ 𝟎, 𝟎𝟑𝟓𝟐𝟏𝒈
𝑪𝒂𝒄𝒕
𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕
𝟏𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕
= 𝟑𝟓, 𝟐𝟏
𝒎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕
𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂
Rpt: Masa de Carbón activo necesario = 𝟑𝟓, 𝟐𝟏𝒎𝒈/𝒎𝟑 agua
b) Si empleamos una columna de 300 g de carbón activo para eliminar cloro de un agua que contiene 0,8 ppm
del mismo, ¿cuántos litros de agua pueden ser declorados por el carbón de la columna? Suponga que la
eficiencia del tratamiento con el carbón activo es del 80%.
𝟑𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕𝒙
𝟖𝟎𝒈𝑪𝒔
𝟏𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔
𝟏𝟐𝒈𝑪𝒔
𝒙
𝟐𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔
𝒙
𝟕𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐
𝒙
𝟏𝟎𝟑
𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐
𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐
𝒙
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝟎, 𝟖𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐
𝒙
𝟏𝒎𝟑
𝒂𝒈𝒖𝒂
𝟏𝟎𝟑𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
= 𝟑𝟒𝟎𝟎𝒎𝟑
𝒂𝒈𝒖𝒂 → 𝟑𝟒𝟎𝟎𝒎𝟑
𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙
𝟏𝟎𝟑
𝒍
𝟏𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂
= 𝟑, 𝟒. 𝟏𝟎𝟔
𝒍
Rpt: V agua tratada 3,4.10⁶l
Problema 15
En las aguas del mar Aral, un mar interior, la cantidad total de sólidos disueltos en el agua
es del orden de 50 g/l. Para desalinizar esta agua utilizando un proceso de ósmosis inversa,
¿cuál será la presión mínima necesaria a la temperatura de 20℃?
Dato: Suponga el Factor i de Van’t Hoff = 1,75 y que los sólidos disueltos corresponden un
60% a NaCl y el resto a KCl.
Rpt: Presión osmótica (p) > 33,42 atmósferas
Problema 16
Un agua residual contiene 120 ppb de Al(III). Calcule cuál será el pH mínimo al que comenzará
a precipitar el citado contaminante en forma de hidróxido de aluminio, por adición progresiva de
una base fuerte.
𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3
= 1,9.10−33
En base a ese dato, calcularemos la cantidad de 𝑨𝒍+𝟑
𝒒𝒖𝒆 𝒄𝒐𝒏𝒕𝒆𝒏𝒅𝒓𝒂 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑨𝒍 𝑶𝑯 𝟑 ↔ 𝑨𝒍+𝟑 + 𝟑 𝑶𝑯 −
𝑲𝒔 = 𝑨𝒍+𝟑
𝑶𝑯− 𝟑
= 𝒔 . (𝟑𝒔)𝟑
= 𝟐𝟕𝒔𝟒
𝑲𝒔 = 𝟐𝟕𝒔𝟒
𝒔 =
𝟒 𝑲
𝟐𝟕
=
𝟒 𝟗×𝟏𝟎−𝟑𝟑
𝟐𝟕
= 𝟐. 𝟒𝟒𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟏𝟎
𝑶𝑯−
= 𝟑𝒔 = 𝟑 × 𝟐. 𝟒𝟒𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟏𝟎
= 𝟕. 𝟑𝟑𝟓𝟔 × 𝟏𝟎−𝟏𝟎
Para el agua tenemos:
𝑲𝒔 = 𝑯𝟐𝑶 𝑶𝑯−
𝑯𝟐𝑶 =
𝑲𝒔
𝑶𝑯− =
𝟏𝟎−𝟏𝟒
𝟕.𝟑𝟑𝟓𝟔×𝟏𝟎−𝟏𝟎 = 𝟏. 𝟑𝟔𝟑𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟓
𝒑𝑯 = −𝒍𝒐𝒈 𝑯𝟐𝑶 = − 𝒍𝒐𝒈 𝟏. 𝟑𝟔𝟑𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟓
= 𝟒. 𝟖𝟖
Rpt: Comenzará a precipitar a partir de un pH de 4.88
Problema 17
A un agua residual que se encuentra a pH = 8 se le incorporan, por un nuevo vertido, 13 ppm de
Cr(III). ¿Precipitará el citado metal en forma de hidróxido de cromo (III)?.
𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠 𝐶𝑟(𝑂𝐻)3
= 6,7.10−31
La reacción en el equilibrio:
𝑪𝒓(𝑶𝑯)𝟑→ 𝑪𝒓+𝟑
+ 𝟑𝑶𝑯−
𝑲 = 𝑪𝒓+𝟑
𝑶𝑯− 𝟑
𝒑𝑯 = −𝑳𝒐𝒈 𝑶𝑯−
= 𝟖
𝑯𝟐𝑶 = 𝟏𝟎−𝟖
𝑪𝒓+𝟑
=
𝟏𝟑𝒎𝒈
𝒍
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍
𝟓𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈
= 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎𝟒 𝒎𝒐𝒍
𝒍
= 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟒
𝑴
𝑪𝒓+𝟑
= 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟒
𝑴
𝑲𝒔 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟒
𝟏𝟎−𝟖 𝟑
= 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟗
𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟗
> 𝟔, 𝟕. 𝟏𝟎−𝟑𝟏
Se precipitara dado que
𝑪𝒓+𝟑
𝑶𝑯− 𝟑
= 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟐
𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟐
> 𝑲𝒔
Rpt: Sí precipitara, dado que 𝑪𝒓𝟑+ . 𝑶𝑯− 𝟑 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟐 > 𝑲𝒔
Problema 18
Una determinada industria genera un vertido de 500 l/h de un agua residual con un
contenido en propanol de 150 mg/l y 60 mg de 𝐵𝑎2+/𝑙. Calcule:
a) La presión osmótica del agua residual, a 20℃, debida al propanol.
𝝅 =
𝒏𝑹𝑻
𝑽
𝝅 =
𝑪𝑹𝑻
𝟏
𝝅 =
𝒎𝑹𝑻
𝑽
= 𝟏𝟏𝟓𝟎𝒙
𝒎𝒈𝑪𝑯𝑶
𝑳𝒕 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙𝟎, 𝟎𝟖𝟐
𝒂𝒕𝒎𝑳𝒕
𝒎𝒐𝒍𝑲
𝒙
𝟐𝟗𝟖𝑲
𝟔𝟎𝒈𝒎𝒐𝒍
𝒙
𝟏𝒈
𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈
= 𝟎, 𝟎𝟔𝒂𝒕𝒎
𝝅 = 𝟎, 𝟎𝟔𝒂𝒕𝒎
Rpt: Presión osmótica = 0,06 atm.
b) La DBO total del agua residual.
𝑪𝑯𝑶𝟑 + 𝑶𝟐 → 𝟑𝑪𝑶𝟐 + 𝟒𝑯𝟐𝑶
𝟏𝟓𝟎𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+
𝒍
𝒙
𝟑𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+
𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈
𝒙
𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
= 𝟑𝟏𝟑
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝟔𝟎𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+
𝒍
𝒙
𝟏,𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+
𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈
𝒙
𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
= 𝟒𝟔
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑫𝑩𝑶𝑻 = 𝟑𝟏𝟑 + 𝟒𝟔 = 𝟑𝟓𝟗
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
Rpt: 𝐃𝐁𝐎 = 𝟑𝟓𝟗 𝒎𝒈 𝑶𝟐
𝒍
c) Si para eliminar el propanol se optara por oxidarlo con una disolución de dicromato de
potasio 2 N, en medio ácido, ¿cuál será el volumen de la misma que se precisaría
diariamente?
𝟓𝟎𝟎𝒍
𝒔
𝒙
𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔
𝒉
𝒙
𝟐𝟒𝒉
𝒅
𝒙
𝟏𝟓𝟎𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+
𝒍
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍
𝟑𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+
𝟏𝟑𝟕.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+ = 𝟏𝟓𝟕𝟔𝟔, 𝟒
𝒎𝒐𝒍
𝒅í𝒂
𝑴 =
𝒏
𝒗
→ 𝒗 =
𝒏
𝑴
= 𝟏𝟓𝟕𝟔𝟔, 𝟒
𝒎𝒐𝒍
𝒅í𝒂
= 𝟐𝟔𝟗, 𝟑
𝒎𝟑
𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕
𝒅í𝒂
Rpt: V de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕= 269,3 l/día
d) Si el 𝐵𝑎2+
del agua residual se precipita en forma de fosfato de bario, mediante el empleo de fosfato de
sodio, ¿qué cantidad de fosfato de sodio se necesitará diariamente, y qué cantidad de lodos, compuestos por el
fosfato de bario precipitado y con una humedad del 55%, se retirará anualmente?.
Cantidad de 𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒
𝟓𝟎𝟎𝒍
𝒔
𝒙
𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔
𝒉
𝒙
𝟐𝟒𝒉
𝒅í𝒂
𝒙
𝒎𝒈𝐵𝑎2+
𝒍
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒
𝟏𝒎𝒐𝒍𝐵𝑎2+
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝐵𝑎2+
𝟏𝟑𝟕. 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝐵𝑎2+
𝒙
𝟏𝟔𝟑. 𝟏𝟎³𝒎𝒈𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒
= 𝟓𝟕𝟑, 𝟏 𝒈/𝒅í𝒂
𝟏𝟓𝟎
𝒎𝒈
𝒍
− 𝟔𝟎
𝒎𝒈
𝒍
= 𝟗𝟎
𝒎𝒈
𝒍
𝑺𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝑬𝒍𝒊𝒎𝒊𝒏𝒂𝒅𝒐𝒔
𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔
𝒂ñ𝒐
𝒙
𝟓𝟎𝟎𝒍
𝒔
𝒙
𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔
𝒉
𝒙
𝟐𝟒𝒉
𝒅í𝒂
𝒙
𝟑𝟔𝟓𝒅í𝒂𝒔
𝒂ñ𝒐
𝒙
𝟗𝟎𝒎𝒈
𝟏𝟔, 𝟔𝟑𝟎𝟗𝟔(𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔)
= 𝟖, 𝟓𝟑𝟑. 𝟏𝟎𝟏𝟎
𝒎𝒈
𝒂ñ𝒐
→
𝑳𝒂𝒅𝒐𝒔 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐𝒔
𝒂ñ𝒐𝒔
= 𝟖𝟓𝟑, 𝟑 𝒌𝒈/𝒂ñ𝒐
Rpt: Cantidad necesaria de 𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒 = 573,1 g/día
Peso de lodos con 55% de humedad = 853,3 kg/año
Problema 19
Una empresa dedicada al sector de recubrimientos electrolíticos tiene dos corrientes de aguas residuales procedentes de su
proceso productivo perfectamente segregadas y diferenciadas, con las siguientes características:
— Corriente A: carácter ácido, caudal 120 l/s, 60 mg 𝐶𝑟𝑂4
2−
/𝑙
— Corriente B: carácter básico, caudal 100 l/s, 5 mg 𝐶𝑁−/𝑙
a) Si para depurar la corriente A se pretende como primer paso reducir el cromato 𝐶𝑟𝑂4
−2
ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝐶𝑟3+
, calcular la
cantidad diaria que se necesitará de sulfito de sodio (𝑁𝑎2𝑆𝑂3) si se utiliza este compuesto como reductor.
a)La reacción química
2𝐶𝑟42
+ 3𝑁𝑎2𝑆𝑂3 = 𝐶𝑟2(𝑆𝑂)3+6𝑁𝑎 + 1/2𝑂2
60𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4
−2
𝑙
×
120𝑙
𝑆
×
3600𝑠
1ℎ
×
24ℎ
𝑑
×
3𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝑆𝑂4
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4
−2 ×
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4
−2
116×103𝑚𝑔𝐶𝑟4
−2 ×
126𝑔𝑁𝑎2𝑆𝑂3
1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2𝑆𝑂3
= 1013561.38
𝑔𝑁𝑎2𝑆𝑂3
𝑑
=
1.014𝑁𝑎2𝑆𝑂3
𝑑
b) Si se pretende precipitar como hidróxido todo el 𝐶𝑟3+
obtenido en el paso anterior, calcular la
cantidad de cal apagada (hidróxido de calcio) del 85% de pureza que será necesario emplear
diariamente.
b) La reacción química
=
60𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4
−2
𝑙
×
120𝑙
𝑠
×
24ℎ
𝑑
×
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
2𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4
−2 ×
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4
−2
116×103.𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4
−2 ×
392𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎(𝑆𝑂4)3
= 1051100.7
𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
𝑑𝑖𝑎
= 105.1
𝐾𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
𝑑𝑖𝑎
𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3+3𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 2𝐶𝑟(𝑂𝐻)3 +3𝐶𝑎𝑆𝑂4
Calculo de la cantidad de 𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
=
1051.1𝐾𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
𝑑𝑖𝑎
×
3𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
×
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
0.392𝐾𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
×
0.074𝐾𝑔𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
116×103.𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4
−2 ×
392𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3
1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎(𝑂𝐻)2×𝑂.85
= 701.3
𝐾𝑔𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
𝑑𝑖𝑎
Calculo de la cantidad de Ca(OH)2
c) Si para depurar la corriente B se pretende oxidar el ión cianuro (𝐶𝑁−
) hasta dióxido de
carbono y nitrógeno elemental, mediante una disolución 5M de hipoclorito de sodio (NaClO),
proceso en el cual el hipoclorito se reduce hasta ión cloruro, calcular los litros diarios de dicha
disolución oxidante que se necesitarán.
Solución
2CN +5 𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂 + 2𝐻+ → 2𝐶𝑂2 + 5𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝑁2 + 𝐻2𝑂
Calculo de la cantidad de NaClO:
5𝑚𝑔𝐶𝑁
𝑙
×
100𝑙
𝑠
×
3600
ℎ
×
24ℎ
𝑑𝑖𝑎
×
5𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂
2𝑚𝑜𝑙𝐶𝑁
= 4153.85
𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂
𝐷𝑖𝑎
Problema 20
Una industria química genera un agua residual que posee las siguientes características medias:
Caudal = 80 l/s
Etanol = 130 mg/l
Ácido metanoico = 400 mg/l
Sólidos en suspensión =500 mg/l
[𝑃𝑏2+
] =3 mg/l
Para esta agua, indique:
a) La DBO total del agua residual debida a la presencia de etanol y del ácido metanoico.
𝑪𝑯𝟑 − 𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 + 𝟑𝑶𝟐 → 𝟐𝑪𝑶𝟐 + 𝟑𝑯𝟐𝑶
𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 + 𝟑𝑶𝟐 → 𝟐𝑪𝑶𝟐 + 𝟑𝑯𝟐𝑶
𝑯 − 𝑪𝑶𝑶𝑯 +
𝟏
𝟐
𝑶𝟐 → 𝑪𝑶𝟐 + 𝑯𝟐𝑶
𝑪𝑯𝟐𝑶 +
𝟏
𝟐
𝑶𝟐 → 𝑪𝑶𝟐 + 𝑯𝟐𝑶
𝟏𝟑𝟎𝒎𝒈𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒍
𝒙
𝟑𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒙
𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
= 𝟐𝟕𝟏, 𝟑𝟎
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝟒𝟎𝟎𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
𝒍
𝒙
𝟎,𝟓𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
𝒙
𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐
= 𝟏𝟑𝟗, 𝟏𝟑
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑫𝑩𝑶𝑻 = 𝟐𝟕𝟏, 𝟑𝟎 + 𝟏𝟑𝟗, 𝟏𝟑 = 𝟒𝟏𝟎, 𝟒𝟑
𝒎𝒈𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
Rpt: 𝑫𝑩𝑶(𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍) = 𝟒𝟏𝟎 𝒎𝒈 𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍
b) Si se pudiese eliminar selectivamente sólo el ácido metanoico, oxidándolo hasta 𝐶𝑂2 con
dicromato de potasio en medio ácido, proceso en el que el dicromato se reduce hasta 𝐶𝑟3+,
ajuste la ecuación iónica de oxidación reducción que tendría lugar y calcule el volumen
diario de solución de dicromato de potasio 2M, expresado en 𝑚3, que sería preciso
emplear.
𝟑𝑯 − 𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕
𝟐−
+ 𝟖𝑯+
→ 𝟑𝑪𝑶𝟐 + 𝟐𝑪𝒓𝟑+
+ 𝟕𝑯𝟐𝑶
𝟖𝟎𝒍
𝒔
𝒙
𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔
𝒉
𝒙
𝟐𝟒𝒉
𝒅
𝒙
𝟒𝟎𝟎𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕
𝟐−
𝟑𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
𝒙
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
𝟒𝟎.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐
= 𝟐𝟎𝟎𝟑𝟒, 𝟕𝟔
𝒎𝒐𝒍𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕
𝟐−
𝒅í𝒂
𝑴 =
𝒏
𝒗
→ 𝒗 =
𝒏
𝑴
= 𝟐𝟎𝟎𝟑𝟒, 𝟕𝟔
𝒎𝒐𝒍
𝒅í𝒂
= 𝟏𝟎, 𝟎𝟏
𝒎𝟑𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕
𝒅í𝒂
Rpt: Ecuación iónica:𝟑𝑯 − 𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕
𝟐−
+ 𝟖𝑯+
→ 𝟑𝑪𝑶𝟐 + 𝟐𝑪𝒓𝟑+
+ 𝟕𝑯𝟐𝑶
Volumen de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕𝟐𝐌 = 𝟏𝟎, 𝟎𝟏𝒎𝟑
/𝒅í𝒂
c) Las toneladas anuales de lodos húmedos, retiradas con un 40% de humedad, que se
producirán si los sólidos en suspensión se reducen hasta 30mg/l.
𝟓𝟎𝟎
𝒎𝒈
𝒍
− 𝟑𝟎
𝒎𝒈
𝒍
= 𝟒𝟕𝟎
𝒎𝒈
𝒍
𝑺𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝑬𝒍𝒊𝒎𝒊𝒏𝒂𝒅𝒐𝒔
𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔
𝒂ñ𝒐
𝒙
𝟖𝟎𝒍
𝒔
𝒙
𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔
𝒉
𝒙
𝟐𝟒𝒉
𝒅í𝒂
𝒙
𝟑𝟔𝟓𝒅í𝒂𝒔
𝒂ñ𝒐
𝒙
𝟒𝟕𝟎𝒎𝒈
𝟏. 𝟎, 𝟔𝟎(𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔)
= 𝟏, 𝟗𝟕𝟔. 𝟏𝟎𝟏𝟐
𝒎𝒈
𝒂ñ𝒐
→
𝑳𝒂𝒅𝒐𝒔 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐𝒔
𝒂ñ𝒐𝒔
= 𝟏, 𝟗𝟕𝟔 𝒕/𝒂ñ𝒐
Rpt: Cantidad de lodos con un 40% de humedad = 1,976 t/año
d) Si se disminuye la concentración de 𝑃𝑏2+
precipitándolo por adición estequiométrica de una
solución de carbonato de sodio, ¿cuál será el consumo diario de carbonato de sodio sólido de
riqueza 95%? ¿Cuál será la concentración de 𝑃𝑏2+
, expresada en ppb, en el agua residual una
vez tratada?
𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠 (𝑃𝑏𝐶𝑂3) = 1,5. 10−13
𝑃𝑏2+
+ 𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒 → 𝑷𝒃𝑪𝑶𝟑 + 𝟐𝑵𝒂+
Cantidad de carbono de sodio:
80𝑙
𝑠
𝑥
3600𝑠
ℎ
𝑥
24ℎ
𝑑í𝑎
𝑥
3𝑚𝑔𝑃𝑏2+
𝑙
𝑥
1𝑚𝑜𝑙𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒
1𝑚𝑜𝑙𝑃𝑏2+
𝑥
1𝑚𝑜𝑙𝑃𝑏2+
207,2.103𝑚𝑔𝑃𝑏2+
𝑥
16.103𝑚𝑔𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒
1𝑚𝑜𝑙𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒
=
10,61𝐾𝑔
0,95𝑑í𝑎
= 11,16𝑘𝑔/𝑑í𝑎
Concentración de 𝑷𝒃𝟐+
𝑷𝒃𝑪𝑶𝟑 → 𝑷𝒃+𝟐
+ 𝑪𝑶𝟑
−𝟑
𝑲 = 𝑷𝒃+𝟐 𝑪𝑶𝟑
−𝟑
= 𝒔. 𝒔 = 𝒔𝟐
𝑲𝒔 = 𝒔𝟐
𝒔 = 𝑲𝒔
𝒔 = 𝟏, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟏𝟑 = 𝟑, 𝟖𝟕𝟐𝟗. 𝟏𝟎−𝟕
𝑷𝒃+𝟐
= 𝟑, 𝟖𝟕𝟐𝟗. 𝟏𝟎−𝟕
𝑴
𝑪𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝑷𝒃𝟐+
=
𝟑, 𝟖𝟕𝟐𝟗. 𝟏𝟎−𝟕𝒎𝒐𝒍𝑷𝒃𝟐+
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒙
𝟐𝟎𝟕, 𝟐𝒈𝑷𝒃𝟐+
𝟏𝒎𝒐𝒍𝑷𝒃𝟐+
𝒙
𝟏𝟎𝟔𝒖𝒈𝑷𝒃𝟐+
𝟏𝒈𝑷𝒃𝟐+
= 𝟖𝟎, 𝟐
𝒖𝒈𝑷𝒃𝟐+
𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
= 𝟖𝟎, 𝟐𝒑𝒑𝒃𝑷𝒃𝟐+
Rpt; Consumo de 𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒 del 95% de riqueza = 11,16 kg/día
Concentración final de 𝑷𝒃𝟐+
= 80,2 ppb

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  • 1. CURSO: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AMBIENTAL TEMA: PROBLEMAS SOBRE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA DOCENTE: MEDARDO ALBERTO QUEZADA ÁLVAREZ INTEGRANTES: - RAMÍREZ AGREDA JHUNIOR ELVIS - MELÓN ATINCONA ÍTALO - CERNA ESCOBEDO ELMER JESÚS - TICLIAAMADOR LÍDER YODI - CRUZ PACHECO SUSSY JHOJANY - RÍOS ARANDA YERLIN MADELEY AÑO DEL FORTALECIMIENTO DE LA SOBERANÍA NACIONAL 2022
  • 3. Problema 1 Calcular la dureza de las siguientes aguas, ricas en sales de magnesio, cuyo análisis dan los siguientes resultados: a) 𝟒. 𝟏𝟎−𝟒 𝑴 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝟐+ Solución:  4 x 10−4 M,M𝑔2+ = (4 x 10−4 molM𝑔2+ /1. agua) x (1molCaCO3/1molCaCO3) x (100.09gCaCO3/1molCaCO3) x (103 mgCaCO3/1grCaCO3)  Dureza=40mgCaCO/1.agua = 40ppmCaCO3
  • 4. b) 𝟏𝟎𝟎𝒑𝒑𝒎 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝑪𝑶𝟑  100 ppmMgCO3=(100 mgMgCO3/1. agua) x (1gMgCO3/103 mgMgCO3) x (1molMgCO3/84.32gMgCO3) x (1molCaCO3/1molMgCO3) x (100.09gCaCO3/1molCaCO3) x (103 mgCaCO3/1gCaCO3)=119mgCaCO3/1. agua  Dureza= 119mgCaCO3/1. agua=119ppmCaCO3.
  • 5. c) 𝟔𝟎 𝒑𝒑𝒎 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝟐+ Solución:  60 ppmM𝑔+2 = (60mgM𝑔2 /1. agua) x (1grM𝑔+2+/103mgM𝑔+2) x (1molM𝑔3/24.31gM𝑔2) x (1molCaCO3/1molM𝑔2 ) x (100.09gCaCO3/1molCaCO3) x (103mgCaCO3/1gCaCO3) = 247mgCaCO3/1. agua  Dureza=247ppmCaCO3.
  • 6. Problema 2 Un agua industrial tiene una concentración de 4,10−4 𝑀 𝑒𝑛 𝐶𝑎2+ . ¿Cuál es su dureza? 𝑫𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂 = 𝟒. 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝟐+ 𝒍 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝟐+ 𝒙 𝟏𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝒙 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟐 𝟏𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 → 𝟒𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝒍 𝑫𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂 = 𝟒𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 Rpt: 𝑫𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂 = 𝟒𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
  • 7. Problema 3 ¿Cuál es la dureza de una agua natural que tiene una concentración de 80 ppm en 𝐶𝑎𝐶𝑂3? 𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 = 𝟖𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟏/𝑯𝟐𝑶 𝟏𝒑𝒑𝒎 = 𝟏𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟏/𝑯𝟐𝑶 ∴ 𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 = 𝟖𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟏/𝑯𝟐𝑶 = 𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 La concentración expresada en ppm de 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 es idéntica a la dureza. Rpt:𝟖𝟎𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑
  • 8. Problema 4 ¿Cuál será la dureza de un agua industrial que tiene una concentración de 60 𝑝𝑚𝑚 𝑒𝑛 𝐶𝑎2+? 60 ppm 𝑪𝒂𝟐+ = 𝟔𝟎 𝒎𝒈𝑪𝒂𝟐+ 𝑳 𝒂𝒈𝒖𝒂 × 𝟏𝒈 𝑪𝒂𝟐+ 𝟏𝟎𝟑 𝒎𝒈 𝑪𝒂𝟐+ × 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝟐+ 𝟒𝟎.𝟎𝟖𝒈 𝑪𝒂𝟐+ × 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝟐+ × 𝟏𝟎𝟎.𝟗𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑 × 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑 𝟏𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑 = 𝟏𝟒𝟗, 𝟖 𝒎𝒈 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑 𝑳 𝒂𝒈𝒖𝒂 = 𝟏𝟓𝟎 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑 Rpt:𝟏𝟓𝟎 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝒐𝟑
  • 9. Problema 5 Un agua de un manantial fue tratada con 𝑁𝑎2𝐶𝑂3, para reducir su dureza. Después del tratamiento la dureza se ha reducido hasta 10 𝑝𝑝𝑚 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3. ¿Cuál será la concentración de 𝐶𝑂3 2− en el equilibrio? 𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠(𝐶𝑎𝐶𝑂3) = 5,0. 10−9 Conociendo la reacción de precipitación del 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 y el equilibrio de solubilidad del mismo, podemos calcular la concentración del anion carbonato existente en el equilibrio. Rpt: Concentración de 𝑪𝑶𝟑 −𝟐 = 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔/𝒍       Na CaCO CO Na Ca aq 2 3 3 2 2 ) ( 2 ) ( 3 2 ) ( 3      aq aq CO Ca CaCO 3 2 ) ( 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 09 . 100 1 10 1 10 10 molCaCO molCO x gCaCO molCaCO x mgCaCO gCaCO x Lagua mgCaCO ppmCaCO aq   Lagua molCO x aq 2 ) ( 3 5 10 10   9 10 0 . 5 3 x KcCaCO         Lagua molCO x x x Ca Kc CO CO Ca aq aq aq aq aq 2 ) ( 3 5 5 9 2 ) ( 2 ) ( 3 2 ) ( 3 2 ) ( 10 5 10 10 10 5               M x CO aq 5 2 ) ( 3 10 5    = =
  • 10. Problema 6 El análisis de un agua natural indica que 4.10−4 𝑀 𝑒𝑛 𝑀𝑔2+ , 6.10−4 𝑀 𝑒𝑛 𝐶𝑎2+ 𝑦 8.10−4𝑀 𝑒𝑛 𝐻𝐶𝑂3 − . Si se quiere ablandar dicha agua por el método de la cal y de la sosa 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 𝑦 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 , calcule la cantidad de hidróxido de calcio y de carbonato de sodio que será necesario emplear por cada 𝑚3 de agua. A. 𝟒. 𝟏𝟎−𝟒 𝑴 𝒆𝒏 𝑴𝒈𝟐+ B. 𝟔. 𝟏𝟎−𝟒 𝑴 𝒆𝒏 𝑪𝒂𝟐+ C. 𝟖. 𝟏𝟎−𝟒 𝑴 𝒆𝒏 𝑯𝑪𝑶𝟑 − El agua de partida contiene diferentes concentraciones por lo que habrá que añadir cal sosa. Para el calculo de 𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 necesario se tiene la siguiente reacción: 𝑴𝒈𝟐+ + 𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 → 𝑴𝒈𝑪𝑶𝟑 + 𝟐𝑵𝒂 𝑨𝒅𝒊𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒔𝒂 = 𝟒. 𝟏𝟎−𝟒𝒎𝒐𝒍𝑴𝒈+𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑴𝒈+𝟐 𝒙 𝟏𝟎𝟔𝒈𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 𝒙 𝟏𝟎𝟑𝒍 𝟏𝒎𝟑 = 𝟒𝟐, 𝟒𝒈𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑 𝒎𝟑 Rpt:59,28 g de Ca(OH)₂ y 63,59 g de 𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑
  • 11. Problema 7 Una muestra de un agua residual que llega a una depuradora fue sometida al ensayo de incubación reglamentario para la determinación del parámetro 𝐷𝐵𝑂5. Para ello, y dado que previsiblemente el valor de 𝐷𝐵𝑂5 será alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hasta un litro con agua exenta de oxígeno. En esta nueva disolución se determina la concentración del oxígeno disuelto antes del ensayo de incubación y al finalizar el mismo, después de 5 días, obteniéndose los valores de 9 𝑦 1 𝑚𝑔𝑂2/𝑙 respectivamente. ¿Cuál es el valor del parámetro 𝐷𝐵𝑂5? SOLUCIÓN: Sabiendo que la DB𝑂5 es la diferencia entre la concentración inicial y final de oxígeno disuelto, y teniendo en cuenta el grado de dilución.
  • 12. 𝐷𝐵𝑂5 = 𝑚𝑔𝑂2 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 𝐷𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑂2 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜 = 9𝑚𝑔𝑂2 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 − 1𝑚𝑔𝑂2 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 8𝑚𝑔𝑂2 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐷𝐵𝑂5 = 8𝑚𝑔𝑂2 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛) − 1𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛) 25 𝑚𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙) = 103𝑚𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙) 1 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙) 𝐷𝐵𝑂5 = 320𝑚𝑔𝑂2 1𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙) = 320𝑝𝑝𝑚𝑂2
  • 13. Problema 8 Una muestra de 50 ml de un agua residual se diluyó hasta 500 ml con agua exenta de oxígeno y se determinó la concentración en oxígeno disuelto de la muestra diluida, que resultó ser de 6 ppm. Al cabo de 5 días de incubación volvió a repetirse la determinación de oxígeno disuelto, siendo el valor hallado en esta ocasión de 2 ppm. Calcule la 𝐷𝐵𝑂5 del agua residual. 𝑫𝑩𝑶𝟓 = 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍 𝑫𝒊𝒔𝒎𝒊𝒏𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝑶𝟐 𝒅𝒊𝒔𝒖𝒆𝒍𝒕𝒐 = 𝟔𝟎𝒑𝒑𝒎𝑶𝟐 → 𝟔𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑫𝑩𝑶𝟓 = 𝟔𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏) 𝒙 𝟎,𝟓𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏) 𝟔𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) 𝒙 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) 𝟏𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) 𝑫𝑩𝑶𝟓 = 𝟓𝟎𝟎 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) → 𝟓𝟎𝟎𝒑𝒑𝒎 𝒅𝒆 𝑶𝟐 𝑫𝒊𝒔𝒎𝒊𝒏𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝑶𝟐 𝒅𝒊𝒔𝒖𝒆𝒍𝒕𝒐 = 𝟐𝒑𝒑𝒎𝑶𝟐 → 𝟐𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑫𝑩𝑶𝟓 = 𝟐𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏) 𝒙 𝟎,𝟐𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒅𝒊𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊ó𝒏) 𝟐𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) 𝒙 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) 𝟏𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) 𝑫𝑩𝑶𝟓 = 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) → 𝟐𝟎𝟎𝒑𝒑𝒎 𝒅𝒆 𝑶𝟐 ∴ 𝑨𝒄𝒂𝒃𝒐 𝒅𝒆 𝟓 𝒅𝒊𝒂𝒔 𝒔𝒆𝒓𝒊𝒂 𝟐𝟎𝟎/𝟓 → 𝟒𝟎𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍𝒂𝒈𝒖𝒂(𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍) Rpt: 𝑫𝑩𝑶 = 𝟒𝟎𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍
  • 14. Problema 9 Un vagón cisterna de 60𝑚3 acaba de realizar un transporte con etanol. Para limpiarlo se llena completamente con agua. ¿Cómo variará la DBO total del agua si habían quedado en el fondo del vagón 10 litros de etanol? Supóngase que el etanol puede sufrir oxidación total por degradación biológica con el oxígeno. 𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 0,87 𝑔 𝑐𝑚3 𝑎 20℃ Teniendo en cuenta la reacción de oxidación del etanol calculamos el oxigeno que empleara para su descomposición. 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 + 𝟑𝑶𝟐 → 𝟐𝑪𝑶𝟐 + 𝟑𝑯𝟐𝑶 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒊𝒅𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒆𝒕𝒂𝒏𝒐𝒍 = 𝟏𝟎 𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝟔𝟎 𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝟎𝟑 𝒄𝒎𝟑 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒙 𝟎, 𝟖𝟕𝒈 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝟏𝒄𝒎𝟑 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝟒𝟔, 𝟎𝟔𝟗 𝒈 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒙 𝟑, 𝟏𝟖 𝒎𝒐𝒍 𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒙 𝟑𝟐𝒈 𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑶𝟐 = 𝟏𝟗𝟐𝟏𝟕, 𝟎𝟖𝒈 𝑶𝟐 𝟔𝟎𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑫𝑩𝑶𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏𝟗𝟐𝟏𝟕, 𝟎𝟖𝒈 𝑶𝟐 𝟔𝟎𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝟏𝟎𝟑𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝟎𝟑 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝟏𝒈𝑶𝟐 𝑫𝑩𝑶 = 𝟑𝟐𝟎𝒎𝒈 𝑶𝟐/𝒍
  • 15. Problema 10 100 ml de una muestra de agua residual consumen para su oxidación total 30ml de una disolución de dicromato de potasio 0,15 N. Calcule la DQO de dicha agua residual. 𝑵°𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 = 𝟑𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝒙𝟎, 𝟏𝟓 = 𝟒, 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝑵°𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝑵° 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑫𝒊𝒄𝒓𝒐𝒎𝒂𝒕𝒐 𝑵° 𝒈𝒓𝒂𝒎𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝑵° 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒙 𝑷𝒆𝒔𝒐é𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 𝑵° 𝒈𝒓𝒂𝒎𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟒, 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝒙𝟖 = 𝟑𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝑫𝑩𝑶 = 𝟑𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑𝒈 𝑶𝟐 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐 𝟏 𝒈 𝑶𝟐 𝒙 𝟏𝟎𝟑 𝒎𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑫𝑩𝑶 = 𝟑𝟔𝟎 𝒎𝒈 𝑶𝟐/𝒍
  • 16. Problema 11 Una industria química que produce ácido acético, 𝐶𝐻3 − 𝐶𝑂𝑂𝐻, evacua un caudal de agua residual de 100 l/s con una concentración en dicho ácido de 300 mg/l. Si se elimina el ácido acético, oxidándolo hasta 𝐶𝑂2 con dicromato de potasio 1 M, proceso en el que el dicromato se reduce hasta 𝐶𝑟3+, calcule el volumen diario de la solución de dicromato, expresado en 𝑚3 , que será preciso emplear. Para calcular el volumen de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶 a emplear, basta recordar que el n de moles de equivalentes de este oxidante debe ser igual al n moles de equivalentes de oxigeno que se hubieron consumido caso se hacerse la reacción de oxidación con este ultimo agente. La reacción de oxidación es: Rpt: Volumen de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶 𝟏𝑴 = 𝟓𝟕, 𝟔𝒎𝟑 /𝒅í𝒂 O H CO O COOH CH 2 2 3 2 2 2    dia O Cr K m rio volumendia O Cr alenteK moldeequiv aldia O Cr eK equivalent rio volumendia ente molequival l aldia O Cr eK equivalent Odiaria Cr olucionK volumendis Odiaria Cr olucionK volumendis aldia O Cr eK equivalent totales O Cr K de es Equivalent N totales O Cr K de es Equivalent N mg esario oxigenonec COOH molCH l mol x COOH gCH COOH molCH x COOH CH g x esario oxigenonec 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 6 . 57 6 345600 345600 345600 º º 02 320 0 2 60 1 1 10 300       
  • 17. Problema 12 Calcule cuál sería la DQO de un agua residual que contiene una concentración de 5 ppm del pesticida Baygon (𝐶11𝐻15𝑂3𝑁). Considere que el nitrógeno se oxida totalmente hasta ión nitrato. 𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵 + 𝟏𝟑/𝟐𝑶𝟐 → 𝟏𝟏𝑪𝑶𝟐 + 𝟏𝟓/𝟐𝑯𝟐𝑶 + 𝑵𝑶 𝑫𝑩𝑶 = 𝟓𝒎𝒈𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵 𝒍 𝒙 𝟏𝟑/𝟐𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵 𝟎, 𝟐𝟎𝟗𝒎𝒈𝑪𝟏𝟏𝑯𝟏𝟓𝑶𝟑𝑵 𝒙 𝟎, 𝟎𝟑𝟐𝒎𝒈𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 = 𝟏𝟏, 𝟐𝟖 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝑫𝑩𝑶 = 𝟏𝟏, 𝟐𝟖 𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍 Rpt: 𝑫𝑸𝑶 = 𝟏𝟏, 𝟐𝟖 𝒎𝒈𝑶𝟐/𝒍
  • 18. Problema 13 La DBO total de una determinada agua es de 60 𝑝𝑝𝑚 𝑑𝑒 𝑂2 mientras que para la oxidación total de una muestra de 50 𝑐𝑚3 de dicha agua se precisan 4 𝑐𝑚3 de dicromato de potasio 0,12 N. Calcule la DQO del agua mencionada e indique si la materia orgánica que predomina es de naturaleza biodegradable o no biodegradable. Solución: N= 𝑛𝐸𝑞−𝑔 𝑉 Disminución de 𝑂2 disuelto= 384 × 10−5𝑂2 𝐷𝑄𝑂 = 384×10−4 50𝑐𝑚3 × 103𝑐𝑚3𝑎𝑔𝑢𝑎 1 𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 76,8 𝑚𝑔𝑑𝑒𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜 𝐿𝑡 𝐷𝐵𝑄 𝐷𝑄𝑂 = 60 76.8 = 𝑂. 78𝑝𝑝𝑚𝑂2 Respuesta: Predomina la materia orgánica biodegradable
  • 19. Problema 14 Para declorar un agua se utiliza un carbón activo, con un contenido del 96% en carbono, que actúa según la siguiente reacción: 2𝐶𝑙2(𝑎𝑞) + 𝐶(𝑠) + 2𝐻2𝑂 → 𝐶𝑂2(𝑎𝑞) + 4𝐻+ (𝑎𝑞) + 4𝐶𝑙− (𝑎𝑞) Calcule: a) ¿Cuántos miligramos de carbón activo son necesarios para tratar un 𝑚3 de agua cuya concentración en cloro es de 0,4 ppm? 𝟎, 𝟒 𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝟎𝟑 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝟏𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐 𝟕𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔 𝟐𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐 𝒙 𝟏𝟐𝒈𝑪𝒔 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔 𝒙 𝟏𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕 𝟗𝟔𝒈𝑪𝒔 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟓𝟐𝟏𝒈 𝑪𝒂𝒄𝒕 𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂 → 𝟎, 𝟎𝟑𝟓𝟐𝟏𝒈 𝑪𝒂𝒄𝒕 𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕 𝟏𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕 = 𝟑𝟓, 𝟐𝟏 𝒎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕 𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂 Rpt: Masa de Carbón activo necesario = 𝟑𝟓, 𝟐𝟏𝒎𝒈/𝒎𝟑 agua
  • 20. b) Si empleamos una columna de 300 g de carbón activo para eliminar cloro de un agua que contiene 0,8 ppm del mismo, ¿cuántos litros de agua pueden ser declorados por el carbón de la columna? Suponga que la eficiencia del tratamiento con el carbón activo es del 80%. 𝟑𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕𝒙 𝟖𝟎𝒈𝑪𝒔 𝟏𝟎𝟎𝒈𝑪𝒂𝒄𝒕 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔 𝟏𝟐𝒈𝑪𝒔 𝒙 𝟐𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒔 𝒙 𝟕𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒍𝟐 𝒙 𝟏𝟎𝟑 𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐 𝟏𝒈𝑪𝒍𝟐 𝒙 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝟎, 𝟖𝒎𝒈𝑪𝒍𝟐 𝒙 𝟏𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝟏𝟎𝟑𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 = 𝟑𝟒𝟎𝟎𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂 → 𝟑𝟒𝟎𝟎𝒎𝟑 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝟎𝟑 𝒍 𝟏𝒎𝟑𝒂𝒈𝒖𝒂 = 𝟑, 𝟒. 𝟏𝟎𝟔 𝒍 Rpt: V agua tratada 3,4.10⁶l
  • 21. Problema 15 En las aguas del mar Aral, un mar interior, la cantidad total de sólidos disueltos en el agua es del orden de 50 g/l. Para desalinizar esta agua utilizando un proceso de ósmosis inversa, ¿cuál será la presión mínima necesaria a la temperatura de 20℃? Dato: Suponga el Factor i de Van’t Hoff = 1,75 y que los sólidos disueltos corresponden un 60% a NaCl y el resto a KCl. Rpt: Presión osmótica (p) > 33,42 atmósferas
  • 22. Problema 16 Un agua residual contiene 120 ppb de Al(III). Calcule cuál será el pH mínimo al que comenzará a precipitar el citado contaminante en forma de hidróxido de aluminio, por adición progresiva de una base fuerte. 𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 = 1,9.10−33 En base a ese dato, calcularemos la cantidad de 𝑨𝒍+𝟑 𝒒𝒖𝒆 𝒄𝒐𝒏𝒕𝒆𝒏𝒅𝒓𝒂 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑨𝒍 𝑶𝑯 𝟑 ↔ 𝑨𝒍+𝟑 + 𝟑 𝑶𝑯 − 𝑲𝒔 = 𝑨𝒍+𝟑 𝑶𝑯− 𝟑 = 𝒔 . (𝟑𝒔)𝟑 = 𝟐𝟕𝒔𝟒 𝑲𝒔 = 𝟐𝟕𝒔𝟒 𝒔 = 𝟒 𝑲 𝟐𝟕 = 𝟒 𝟗×𝟏𝟎−𝟑𝟑 𝟐𝟕 = 𝟐. 𝟒𝟒𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟏𝟎 𝑶𝑯− = 𝟑𝒔 = 𝟑 × 𝟐. 𝟒𝟒𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟏𝟎 = 𝟕. 𝟑𝟑𝟓𝟔 × 𝟏𝟎−𝟏𝟎 Para el agua tenemos: 𝑲𝒔 = 𝑯𝟐𝑶 𝑶𝑯− 𝑯𝟐𝑶 = 𝑲𝒔 𝑶𝑯− = 𝟏𝟎−𝟏𝟒 𝟕.𝟑𝟑𝟓𝟔×𝟏𝟎−𝟏𝟎 = 𝟏. 𝟑𝟔𝟑𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒑𝑯 = −𝒍𝒐𝒈 𝑯𝟐𝑶 = − 𝒍𝒐𝒈 𝟏. 𝟑𝟔𝟑𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟓 = 𝟒. 𝟖𝟖 Rpt: Comenzará a precipitar a partir de un pH de 4.88
  • 23. Problema 17 A un agua residual que se encuentra a pH = 8 se le incorporan, por un nuevo vertido, 13 ppm de Cr(III). ¿Precipitará el citado metal en forma de hidróxido de cromo (III)?. 𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠 𝐶𝑟(𝑂𝐻)3 = 6,7.10−31 La reacción en el equilibrio: 𝑪𝒓(𝑶𝑯)𝟑→ 𝑪𝒓+𝟑 + 𝟑𝑶𝑯− 𝑲 = 𝑪𝒓+𝟑 𝑶𝑯− 𝟑 𝒑𝑯 = −𝑳𝒐𝒈 𝑶𝑯− = 𝟖 𝑯𝟐𝑶 = 𝟏𝟎−𝟖 𝑪𝒓+𝟑 = 𝟏𝟑𝒎𝒈 𝒍 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝟓𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎𝟒 𝒎𝒐𝒍 𝒍 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟒 𝑴 𝑪𝒓+𝟑 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟒 𝑴 𝑲𝒔 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟒 𝟏𝟎−𝟖 𝟑 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟗 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟗 > 𝟔, 𝟕. 𝟏𝟎−𝟑𝟏 Se precipitara dado que 𝑪𝒓+𝟑 𝑶𝑯− 𝟑 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟐 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟐 > 𝑲𝒔 Rpt: Sí precipitara, dado que 𝑪𝒓𝟑+ . 𝑶𝑯− 𝟑 = 𝟐, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟐𝟐 > 𝑲𝒔
  • 24. Problema 18 Una determinada industria genera un vertido de 500 l/h de un agua residual con un contenido en propanol de 150 mg/l y 60 mg de 𝐵𝑎2+/𝑙. Calcule: a) La presión osmótica del agua residual, a 20℃, debida al propanol. 𝝅 = 𝒏𝑹𝑻 𝑽 𝝅 = 𝑪𝑹𝑻 𝟏 𝝅 = 𝒎𝑹𝑻 𝑽 = 𝟏𝟏𝟓𝟎𝒙 𝒎𝒈𝑪𝑯𝑶 𝑳𝒕 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙𝟎, 𝟎𝟖𝟐 𝒂𝒕𝒎𝑳𝒕 𝒎𝒐𝒍𝑲 𝒙 𝟐𝟗𝟖𝑲 𝟔𝟎𝒈𝒎𝒐𝒍 𝒙 𝟏𝒈 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈 = 𝟎, 𝟎𝟔𝒂𝒕𝒎 𝝅 = 𝟎, 𝟎𝟔𝒂𝒕𝒎 Rpt: Presión osmótica = 0,06 atm.
  • 25. b) La DBO total del agua residual. 𝑪𝑯𝑶𝟑 + 𝑶𝟐 → 𝟑𝑪𝑶𝟐 + 𝟒𝑯𝟐𝑶 𝟏𝟓𝟎𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+ 𝒍 𝒙 𝟑𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈 𝒙 𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 = 𝟑𝟏𝟑 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝟔𝟎𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+ 𝒍 𝒙 𝟏,𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈 𝒙 𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 = 𝟒𝟔 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑫𝑩𝑶𝑻 = 𝟑𝟏𝟑 + 𝟒𝟔 = 𝟑𝟓𝟗 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 Rpt: 𝐃𝐁𝐎 = 𝟑𝟓𝟗 𝒎𝒈 𝑶𝟐 𝒍
  • 26. c) Si para eliminar el propanol se optara por oxidarlo con una disolución de dicromato de potasio 2 N, en medio ácido, ¿cuál será el volumen de la misma que se precisaría diariamente? 𝟓𝟎𝟎𝒍 𝒔 𝒙 𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔 𝒉 𝒙 𝟐𝟒𝒉 𝒅 𝒙 𝟏𝟓𝟎𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+ 𝒍 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝟑𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑩𝒂𝟐+ 𝟏𝟑𝟕.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑩𝒂𝟐+ = 𝟏𝟓𝟕𝟔𝟔, 𝟒 𝒎𝒐𝒍 𝒅í𝒂 𝑴 = 𝒏 𝒗 → 𝒗 = 𝒏 𝑴 = 𝟏𝟓𝟕𝟔𝟔, 𝟒 𝒎𝒐𝒍 𝒅í𝒂 = 𝟐𝟔𝟗, 𝟑 𝒎𝟑 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 𝒅í𝒂 Rpt: V de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕= 269,3 l/día
  • 27. d) Si el 𝐵𝑎2+ del agua residual se precipita en forma de fosfato de bario, mediante el empleo de fosfato de sodio, ¿qué cantidad de fosfato de sodio se necesitará diariamente, y qué cantidad de lodos, compuestos por el fosfato de bario precipitado y con una humedad del 55%, se retirará anualmente?. Cantidad de 𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒 𝟓𝟎𝟎𝒍 𝒔 𝒙 𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔 𝒉 𝒙 𝟐𝟒𝒉 𝒅í𝒂 𝒙 𝒎𝒈𝐵𝑎2+ 𝒍 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒 𝟏𝒎𝒐𝒍𝐵𝑎2+ 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝐵𝑎2+ 𝟏𝟑𝟕. 𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝐵𝑎2+ 𝒙 𝟏𝟔𝟑. 𝟏𝟎³𝒎𝒈𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒 = 𝟓𝟕𝟑, 𝟏 𝒈/𝒅í𝒂 𝟏𝟓𝟎 𝒎𝒈 𝒍 − 𝟔𝟎 𝒎𝒈 𝒍 = 𝟗𝟎 𝒎𝒈 𝒍 𝑺𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝑬𝒍𝒊𝒎𝒊𝒏𝒂𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔 𝒂ñ𝒐 𝒙 𝟓𝟎𝟎𝒍 𝒔 𝒙 𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔 𝒉 𝒙 𝟐𝟒𝒉 𝒅í𝒂 𝒙 𝟑𝟔𝟓𝒅í𝒂𝒔 𝒂ñ𝒐 𝒙 𝟗𝟎𝒎𝒈 𝟏𝟔, 𝟔𝟑𝟎𝟗𝟔(𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔) = 𝟖, 𝟓𝟑𝟑. 𝟏𝟎𝟏𝟎 𝒎𝒈 𝒂ñ𝒐 → 𝑳𝒂𝒅𝒐𝒔 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐𝒔 𝒂ñ𝒐𝒔 = 𝟖𝟓𝟑, 𝟑 𝒌𝒈/𝒂ñ𝒐 Rpt: Cantidad necesaria de 𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒 = 573,1 g/día Peso de lodos con 55% de humedad = 853,3 kg/año
  • 28. Problema 19 Una empresa dedicada al sector de recubrimientos electrolíticos tiene dos corrientes de aguas residuales procedentes de su proceso productivo perfectamente segregadas y diferenciadas, con las siguientes características: — Corriente A: carácter ácido, caudal 120 l/s, 60 mg 𝐶𝑟𝑂4 2− /𝑙 — Corriente B: carácter básico, caudal 100 l/s, 5 mg 𝐶𝑁−/𝑙 a) Si para depurar la corriente A se pretende como primer paso reducir el cromato 𝐶𝑟𝑂4 −2 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝐶𝑟3+ , calcular la cantidad diaria que se necesitará de sulfito de sodio (𝑁𝑎2𝑆𝑂3) si se utiliza este compuesto como reductor. a)La reacción química 2𝐶𝑟42 + 3𝑁𝑎2𝑆𝑂3 = 𝐶𝑟2(𝑆𝑂)3+6𝑁𝑎 + 1/2𝑂2 60𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4 −2 𝑙 × 120𝑙 𝑆 × 3600𝑠 1ℎ × 24ℎ 𝑑 × 3𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝑆𝑂4 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4 −2 × 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4 −2 116×103𝑚𝑔𝐶𝑟4 −2 × 126𝑔𝑁𝑎2𝑆𝑂3 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2𝑆𝑂3 = 1013561.38 𝑔𝑁𝑎2𝑆𝑂3 𝑑 = 1.014𝑁𝑎2𝑆𝑂3 𝑑
  • 29. b) Si se pretende precipitar como hidróxido todo el 𝐶𝑟3+ obtenido en el paso anterior, calcular la cantidad de cal apagada (hidróxido de calcio) del 85% de pureza que será necesario emplear diariamente. b) La reacción química = 60𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4 −2 𝑙 × 120𝑙 𝑠 × 24ℎ 𝑑 × 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 2𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4 −2 × 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟𝑂4 −2 116×103.𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4 −2 × 392𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎(𝑆𝑂4)3 = 1051100.7 𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 𝑑𝑖𝑎 = 105.1 𝐾𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 𝑑𝑖𝑎 𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3+3𝐶𝑎(𝑂𝐻)2→ 2𝐶𝑟(𝑂𝐻)3 +3𝐶𝑎𝑆𝑂4 Calculo de la cantidad de 𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 = 1051.1𝐾𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 𝑑𝑖𝑎 × 3𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 × 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 0.392𝐾𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 × 0.074𝐾𝑔𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 116×103.𝑚𝑔𝐶𝑟𝑂4 −2 × 392𝑔𝐶𝑟2(𝑆𝑂4)3 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎(𝑂𝐻)2×𝑂.85 = 701.3 𝐾𝑔𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 𝑑𝑖𝑎 Calculo de la cantidad de Ca(OH)2
  • 30. c) Si para depurar la corriente B se pretende oxidar el ión cianuro (𝐶𝑁− ) hasta dióxido de carbono y nitrógeno elemental, mediante una disolución 5M de hipoclorito de sodio (NaClO), proceso en el cual el hipoclorito se reduce hasta ión cloruro, calcular los litros diarios de dicha disolución oxidante que se necesitarán. Solución 2CN +5 𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂 + 2𝐻+ → 2𝐶𝑂2 + 5𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝑁2 + 𝐻2𝑂 Calculo de la cantidad de NaClO: 5𝑚𝑔𝐶𝑁 𝑙 × 100𝑙 𝑠 × 3600 ℎ × 24ℎ 𝑑𝑖𝑎 × 5𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂 2𝑚𝑜𝑙𝐶𝑁 = 4153.85 𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂 𝐷𝑖𝑎
  • 31. Problema 20 Una industria química genera un agua residual que posee las siguientes características medias: Caudal = 80 l/s Etanol = 130 mg/l Ácido metanoico = 400 mg/l Sólidos en suspensión =500 mg/l [𝑃𝑏2+ ] =3 mg/l Para esta agua, indique: a) La DBO total del agua residual debida a la presencia de etanol y del ácido metanoico. 𝑪𝑯𝟑 − 𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 + 𝟑𝑶𝟐 → 𝟐𝑪𝑶𝟐 + 𝟑𝑯𝟐𝑶 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 + 𝟑𝑶𝟐 → 𝟐𝑪𝑶𝟐 + 𝟑𝑯𝟐𝑶 𝑯 − 𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝟏 𝟐 𝑶𝟐 → 𝑪𝑶𝟐 + 𝑯𝟐𝑶 𝑪𝑯𝟐𝑶 + 𝟏 𝟐 𝑶𝟐 → 𝑪𝑶𝟐 + 𝑯𝟐𝑶 𝟏𝟑𝟎𝒎𝒈𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒍 𝒙 𝟑𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 𝒙 𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 = 𝟐𝟕𝟏, 𝟑𝟎 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝟒𝟎𝟎𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 𝒍 𝒙 𝟎,𝟓𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 𝟒𝟔.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 𝒙 𝟑𝟐.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑶𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑶𝟐 = 𝟏𝟑𝟗, 𝟏𝟑 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑫𝑩𝑶𝑻 = 𝟐𝟕𝟏, 𝟑𝟎 + 𝟏𝟑𝟗, 𝟏𝟑 = 𝟒𝟏𝟎, 𝟒𝟑 𝒎𝒈𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 Rpt: 𝑫𝑩𝑶(𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍) = 𝟒𝟏𝟎 𝒎𝒈 𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒓𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍
  • 32. b) Si se pudiese eliminar selectivamente sólo el ácido metanoico, oxidándolo hasta 𝐶𝑂2 con dicromato de potasio en medio ácido, proceso en el que el dicromato se reduce hasta 𝐶𝑟3+, ajuste la ecuación iónica de oxidación reducción que tendría lugar y calcule el volumen diario de solución de dicromato de potasio 2M, expresado en 𝑚3, que sería preciso emplear. 𝟑𝑯 − 𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 𝟐− + 𝟖𝑯+ → 𝟑𝑪𝑶𝟐 + 𝟐𝑪𝒓𝟑+ + 𝟕𝑯𝟐𝑶 𝟖𝟎𝒍 𝒔 𝒙 𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔 𝒉 𝒙 𝟐𝟒𝒉 𝒅 𝒙 𝟒𝟎𝟎𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 𝟐− 𝟑𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 𝒙 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 𝟒𝟎.𝟏𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝑯𝟐𝑶𝟐 = 𝟐𝟎𝟎𝟑𝟒, 𝟕𝟔 𝒎𝒐𝒍𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 𝟐− 𝒅í𝒂 𝑴 = 𝒏 𝒗 → 𝒗 = 𝒏 𝑴 = 𝟐𝟎𝟎𝟑𝟒, 𝟕𝟔 𝒎𝒐𝒍 𝒅í𝒂 = 𝟏𝟎, 𝟎𝟏 𝒎𝟑𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 𝒅í𝒂 Rpt: Ecuación iónica:𝟑𝑯 − 𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕 𝟐− + 𝟖𝑯+ → 𝟑𝑪𝑶𝟐 + 𝟐𝑪𝒓𝟑+ + 𝟕𝑯𝟐𝑶 Volumen de solución de 𝑲𝟐𝑪𝒓𝟐𝑶𝟕𝟐𝐌 = 𝟏𝟎, 𝟎𝟏𝒎𝟑 /𝒅í𝒂
  • 33. c) Las toneladas anuales de lodos húmedos, retiradas con un 40% de humedad, que se producirán si los sólidos en suspensión se reducen hasta 30mg/l. 𝟓𝟎𝟎 𝒎𝒈 𝒍 − 𝟑𝟎 𝒎𝒈 𝒍 = 𝟒𝟕𝟎 𝒎𝒈 𝒍 𝑺𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝑬𝒍𝒊𝒎𝒊𝒏𝒂𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔 𝒂ñ𝒐 𝒙 𝟖𝟎𝒍 𝒔 𝒙 𝟑𝟔𝟎𝟎𝒔 𝒉 𝒙 𝟐𝟒𝒉 𝒅í𝒂 𝒙 𝟑𝟔𝟓𝒅í𝒂𝒔 𝒂ñ𝒐 𝒙 𝟒𝟕𝟎𝒎𝒈 𝟏. 𝟎, 𝟔𝟎(𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒄𝒐𝒔) = 𝟏, 𝟗𝟕𝟔. 𝟏𝟎𝟏𝟐 𝒎𝒈 𝒂ñ𝒐 → 𝑳𝒂𝒅𝒐𝒔 𝒉𝒖𝒎𝒆𝒅𝒐𝒔 𝒂ñ𝒐𝒔 = 𝟏, 𝟗𝟕𝟔 𝒕/𝒂ñ𝒐 Rpt: Cantidad de lodos con un 40% de humedad = 1,976 t/año
  • 34. d) Si se disminuye la concentración de 𝑃𝑏2+ precipitándolo por adición estequiométrica de una solución de carbonato de sodio, ¿cuál será el consumo diario de carbonato de sodio sólido de riqueza 95%? ¿Cuál será la concentración de 𝑃𝑏2+ , expresada en ppb, en el agua residual una vez tratada? 𝐷𝑎𝑡𝑜: 𝐾𝑠 (𝑃𝑏𝐶𝑂3) = 1,5. 10−13 𝑃𝑏2+ + 𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒 → 𝑷𝒃𝑪𝑶𝟑 + 𝟐𝑵𝒂+ Cantidad de carbono de sodio: 80𝑙 𝑠 𝑥 3600𝑠 ℎ 𝑥 24ℎ 𝑑í𝑎 𝑥 3𝑚𝑔𝑃𝑏2+ 𝑙 𝑥 1𝑚𝑜𝑙𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒 1𝑚𝑜𝑙𝑃𝑏2+ 𝑥 1𝑚𝑜𝑙𝑃𝑏2+ 207,2.103𝑚𝑔𝑃𝑏2+ 𝑥 16.103𝑚𝑔𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒 1𝑚𝑜𝑙𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒 = 10,61𝐾𝑔 0,95𝑑í𝑎 = 11,16𝑘𝑔/𝑑í𝑎
  • 35. Concentración de 𝑷𝒃𝟐+ 𝑷𝒃𝑪𝑶𝟑 → 𝑷𝒃+𝟐 + 𝑪𝑶𝟑 −𝟑 𝑲 = 𝑷𝒃+𝟐 𝑪𝑶𝟑 −𝟑 = 𝒔. 𝒔 = 𝒔𝟐 𝑲𝒔 = 𝒔𝟐 𝒔 = 𝑲𝒔 𝒔 = 𝟏, 𝟓. 𝟏𝟎−𝟏𝟑 = 𝟑, 𝟖𝟕𝟐𝟗. 𝟏𝟎−𝟕 𝑷𝒃+𝟐 = 𝟑, 𝟖𝟕𝟐𝟗. 𝟏𝟎−𝟕 𝑴 𝑪𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝑷𝒃𝟐+ = 𝟑, 𝟖𝟕𝟐𝟗. 𝟏𝟎−𝟕𝒎𝒐𝒍𝑷𝒃𝟐+ 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 𝒙 𝟐𝟎𝟕, 𝟐𝒈𝑷𝒃𝟐+ 𝟏𝒎𝒐𝒍𝑷𝒃𝟐+ 𝒙 𝟏𝟎𝟔𝒖𝒈𝑷𝒃𝟐+ 𝟏𝒈𝑷𝒃𝟐+ = 𝟖𝟎, 𝟐 𝒖𝒈𝑷𝒃𝟐+ 𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂 = 𝟖𝟎, 𝟐𝒑𝒑𝒃𝑷𝒃𝟐+ Rpt; Consumo de 𝑵𝒂𝟑𝑪𝑶𝟒 del 95% de riqueza = 11,16 kg/día Concentración final de 𝑷𝒃𝟐+ = 80,2 ppb