TAREA 5(MEDINA TORREZ MADELINE CLAUDIA)(QMC)

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA QUÍMICA, PETROQUÍMICA, AMBIENTAL Y ALIMENTOS

____________________________________________________________ TAREA# 5 Docente:

Ing. Santiago Morales Maldonado, Ph.D.

Asignatura: Contaminación Hídrica y de Suelos (IMA701) Estudiante: Univ. Madeline Claudia Medina Torrez Carrera:

Ingeniería Química

Gestión:

I/2021

____________________________________________________________

2|Página

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

pH DE UN LIXIVIADO V

pH de un Lixiviado 1. OBJETIVOS 1.1.

OBJETIVO GENERAL 

1.2.

Calcular el pH para las aguas de un relleno sanitario

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

3|Página 

Establecer las funciones y matrices con las que se trabajaran



Resolver el sistema de Madeline ecuaciones mediante Univ. Claudia Medinamétodos Torrez numéricos

2.

MARCO TEÓRICO 2.1.

RELLENO SANITARIO Un

relleno

sanitario

controlado,

también

conocido

como

vertedero, se refiere a una instalación ingenieril para la evacuación de los RSU, diseñada y explotada para minimizar los impactos ambientales y sobre la salud pública. Vertido es el proceso mediante el cual se depositan los residuos sólidos en un vertedero. El vertido incluye la supervisión del flujo de los residuos entrante, la colocación y compactación de los residuos, y la implantación de instalaciones para el control y la supervisión ambiental.

4|Página

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

2.2.

CONTAMINACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRÁNEAS Los lixiviados han sido identificados como una fuente potencial en la contaminación de aguas superficiales y subterráneas, ya que estos se pueden infiltrar a través del suelo provocando contaminación principalmente del agua

si

éstos no

son

propiamente recolectados, tratados y llevados a una segura disposición final. La contaminación del agua subterránea debidas a la infiltración en ésta de lixiviados generados en rellenos sanitarios puede ocurrir en alguna de las siguientes formas: La adición de DBO5 y DQO, los cuales no se encuentran presentes de una forma natural en el agua subterránea.(Wendy

5|Página Margarita Chávez Montes, 2011) 

El agotamiento del oxígeno disuelto



Contaminación por virus y bacterias Univ. Madeline Claudia Medina Torrez



El incremento en el contenido de minerales (cloros, sulfatos, bicarbonato, sodio y potasio).



La adición de metales pesados



La adición de compuestos orgánicos complejos (pesticidas, hidrocarburos, productos químicos industriales)



Eutrofización (nitrógeno y fosforo)

2.3.

VARIACIONES EN LA COMPOSICIÓN DE LOS LIXIVIADOS

Hay que resaltar que la composición química de los lixiviados variará mucho según la antigüedad del vertedero y la historia previa al momento del muestreo. La biodegradabilidad del lixiviado variara con el tiempo. Se pueden supervisar los cambios en la biodegradabilidad del lixiviado mediante el control de la relación DBO5/DQO. Inicialmente, las relaciones estarán en el rango de 0.5 o más. Las relaciones en el rango de 0.4 a 0.6 se tomarán como un indicador de que la materia orgánica en los lixiviados es fácilmente biodegradable. En la Tabla 1 se muestra la clasificación y características de los lixiviados de acuerdo a la edad del relleno sanitario.

6|Página

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

2.4.

TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS

Los tratamientos convencionales de lixiviados pueden ser clasificados en 3 grupos principales: a) transferencia de lixiviados: recirculación y tratamiento combinado con aguas residuales, b) biológicos: aerobia y anaerobia, y c) métodos fisicoquímicos:

oxidación

química,

adsorción,

precipitación

química,

coagulación/floculación, sedimentación y extracción con aire. Los tratamientos biológicos son comúnmente empleados en el tratamiento de lixiviados jóvenes, mientras que los métodos fisicoquímicos son mayormente usados en el tratamiento de lixiviados maduros. 3. METODOLOGÍA Determinar el pH de un lixiviado de un relleno sanitario, cuando en el relleno el agua se encuentra en equilibrio con el CO 2,g formado en la degradación de la materia orgánica, cuya composición es 50%v. la temperatura dentro el relleno es de 40 ⁰C. y la alcalinidad fue de 500 mg CaCO3/l.

7|Página El ejercicio debe ser desarrollado con cuatro funcione: dos equilibrios de ácido base del sistema de carbonatos, uno para la alcalinidad y el último la disociación del agua. Por lo que las variables deben ser cuatro. Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

Las funciones son: f ( x , y , z )=¿ ¿ g ( x , y , z ) =¿ ¿ ¿ h ( x , y , z )=¿ + 2|CO 3| + ¿ −¿- ALCALINIDAD (eq/l)

i ( x , y , z , w )=¿ ¿ x ¿- K w Las variables: y=¿

x=¿

w=¿

z=|CO−2 3 | Formando el siatema:

Datos: T= Pat = PCO2 = Alcalinida d

  40   101.3   0.5  

500

oC Kpa %v mg CaCO3/l

     

pKH = pKa,1 pKa,2

0 0 0

pKH = Ka,1 = Ka,2=

1 1 1

 

pKw =

13.5

Kw=

3E-14

8|Página Ecuación Presión de vapor

Datos T=

‫ܤ‬ ݈݊ ܲ௩௔௣ ൌ ‫ ܣ‬െ ‫ ܥ‬൅ ܶሺ‫ ܭ݋‬ሻ

Presión parcial de CO2 ܲ௔௧ െܲ௩௔௣ ܲ஼ை ൌ ‫ݕ‬ைை ଶ ଶ ܲ௔௧

Resultados 40 oC

Concentación de CO2 en

Constantes de Antoine ‫ݔ‬௚ A B C Pvap = 7.30 Kpa Comp Univ. Madeline Claudia Medina Torrez Agua 16.289 3816.4 -46.13 ݊௚ Pat = yCO2 =

Fracción molar acuático de CO2 H= ܲ௚ ܲ௚ ൌ ‫ܺ ܪ‬௚ ܺ ൌ H= ௚ ‫ܪ‬ Pg =

101.3 50 %

0.233 2330 at/frac molar 0.464 at

Concentación de CO2 en agua ρH2O = 1000 ݊௚ PM H2O= 18 ‫ݔ‬௚ ൌ ݊ுଶு ൅ ݊௚ nH2O = 55.556 xg = ####### ݊௚ ൌ ݊ுଶை ‫ݔ‬௚ PM CO2 = 44

Alc = H2CO3* pKH = pKa,1 pKa,2 pKw =

Pg = yg =

0 0 0 0

MATRIZ A 0.730397 -0 0 0.119013 2E-05 -2E-04 1 1 2 2.85E-07 0 0

0 0 0 -0

Xg =

Alc = H2CO3* KH Ka,1 = Ka,2= Kw=

MATRIZ B 4E-07 -1E-07 0.0088 -7E-14

RESULTADOS ΔH -0 ΔHCO3 0.007 ΔCO-3 9E-04 ΔOH 2E-07

C FIN H HCO3 CO-3 OH

MATRIZ B 2E-06 2E-07 -5E-06 5E-13

Otro método ‫ ܪ‬ଶ‫ܱܥ‬ 3.- Cálculo de pH

0.000199 molCO2/mol total

kg/m3 g/mol nac= 1.1E-02 mol CO2/li mol/li molCO2/mol totalCon CO2=486.76 mg/li mol/g

500 mg CaCO3/li 486.8 mg/li 1.64 6.3 10.22 13.5

MATRIZ A 0.090394 9E-05 0 0.1 -0 0.001 1 1 2 1E-07 0 0

0.464 at 46.397 % 0.3335

a).- Datos Alc = H2CO3* #¡REF! #¡REF! #¡REF!

0.01 eq/l 0.0111 mol/li 0.0229 5E-07 6E-11 3E-14 MATRIZ INV DE A 9.4891 1.4296 -7E-04 0 1573.6 -1430 0.7148 0 -791.5 714.08 0.143 0 -0.949 -0.143 7E-05 1E+06

-0 0 0 0

Error 1.6512 0.8762 0.896 0.6494 MATRIZ INV DE A 1.1482 1.3548 0.0001 0 -1162 7128.4 0.6774 0 580.65 -3565 0.1612 0 0.2132 0.2516 2E-05 -7E+05

9|Página RESULTADOS ΔH 2E-06 ΔHCO3 -0 ΔCO-3 3E-04 ΔOH 9E-08

0.677355 0.166994 1 3.71E-07

MATRIZ A 5E-05 0 0 -0 0 0 1 2 0 0 0 5.747E-07

C FIN H HCO3 CO-3 OH

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

MATRIZ B 1E-07 -1E-07 4E-06 -2E-13

RESULTADOS ΔH 2E-08 ΔHCO3 0.0019 ΔCO-3 -1E-03 ΔOH -3E-07 MATRIZ A 0.852127 5E-05 0 0 0.030412 -0 0 0 1 1 2 0 4.41E-08 0 0 5.916E-07 RESULTADOS ΔH -0 ΔHCO3 5E-04 ΔCO-3 -0 ΔOH 1E-08

C FIN H HCO3 CO-3 OH

C FIN H HCO3 CO-3 OH

C FIN H HCO3 CO-3 OH

MATRIZ B -3E-09 -2E-08 4E-07 6E-15

MATRIZ INV DE A 1.1808 1.1991 -5E-05 0 3854 -15636 0.5996 0 -1928 7817.3 0.2002 0 -0.763 -0.775 3E-05 2E+06

6E-07 0.0094 0.0003 4E-08

Error 0.0287 0.2051 3.3648 7.428

1.11 1013 -507 -0.083

MATRIZ INV DE A 1.7832 -6E-05 0 -28412 0.8916 0 14205 0.0542 0 -0.133 4E-06 2E+06

1.1063 131.14 -66.12 -0.112

MATRIZ INV DE A 1.9735 -6E-05 0 -35237 0.9868 0 17617 0.0067 0 -0.199 6E-06 2E+06

Error 5.564E-07 0.0634 0.0099336 0.051 3.347E-05 7.5644 5.608E-08 0.2143

MATRIZ A 0.89794 5E-05 0 0 0.00337 -0 0 0 1 1 2 0 5.61E-08 0 0 5.564E-07 RESULTADOS ΔH -0 ΔHCO3 6E-05 ΔCO-3 -0 ΔOH 9E-10

0 0 0 0

Error 3.6723 0.0783 0.2315 0.232

5.546E-07 0.0099977 1.399E-06 5.702E-08

MATRIZ B 2E-09 -2E-09 -8E-08 4E-16 Error 0.0032 0.0064 22.922 0.0165

10 | P á g i n a

0.903732 0.00014 1 5.7E-08

MATRIZ A 5E-05 0 0 -0 0 0 1 2 0 0 0 5.546E-07

RESULTADOS ΔH -0 ΔHCO3 6E-07 ΔCO-3 -0 ΔOH 5E-12

C FIN H HCO3 CO-3 OH

5.545E-07 0.0099983 1.086E-06 5.703E-08

MATRIZ B 1E-11 -2E-11 -5E-09 2E-18

MATRIZ INV DE A 1.1063 1.999 -6E-05 0 4.4754 -36038 0.9995 0 -2.791 18018 0.0003 0 -0.114 -0.206 6E-06 2E+06

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

Error 4E-05 6E-05 0.288 9E-05

MATRIZ A 0.903788 5E-05 0 0 0.000109 -0 0 0 1 1 2 0 5.7E-08 0 0 5.545E-07

MATRIZ B 1E-15 -2E-15 -5E-11 1E-22

RESULTADOS ΔH 7E-16 ΔHCO3 1E-11 ΔCO-3 -0 ΔOH 2E-16

C FIN H HCO3 CO-3 OH

1.1063 3.2278 -2.167 -0.114

5.545E-07 0.0099983 1.086E-06 5.703E-08

Error 1E-09 1E-09 3E-05 3E-09

4. RESULTADOS Resultado   s

H= HCO3 = CO3= OH H2CO3 =

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS\

 

6E07 0.01 1E06 6E08 0.01 1

 

pH =

6.256

pHCO3 =

2.00

pCO3=

5.96

Poh

7.24

pH2CO3 =

1.96

MATRIZ INV DE A 1.9992 -6E-05 0 -36046 0.9996 0 18022 0.0002 0 -0.206 6E-06 2E+06

11 | P á g i n a Realizando la comparación entre el resultado de pH obtenido con el análisis de 3 ecuaciones contra el pH obtenido en el presente trabajo empleando 4 ecuaciones en el sistema: %Dif =

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

6.26−6.256 ∗100 6.26

%Dif =0.064 % 6. CONCLUSIONES Se ha realizado el cálculo del pH que se encuentra en aguas de un relleno sanitario, mismo para que se empleo el análisis de 4 ecuaciones(sistemas). Este trabajo comparo el resultado obtenido con el resultado proporcionado por el docente (pH=6.26). en este sentido se determino en el trabajo un pH=6.256. dando una variabilidad del 0.06%, mismo resultado es mínimo. Por tal motivo la influencia de la cuarta función relacionada con el factor oxhidrilo no tiene demasiada relevancia. 7. BIBLIOGRAFÍA Wendy Margarita Chávez Montes. (2011). Tratamiento de lixiviados generados en el relleno sanitario de la Cd. de Chihuahua, Méx. Centro de Investigación En Materiales Avanzados. https://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1004/858/1/Wendy Margarita Chávez Montes MCTA.pdf