Desinfectante Bromo

Bromo
El bromo se puede utilizar para la desinfección de piscinas y aguas de enfriamiento. No se utiliza para la desinfección de agua potable.

Cuando se descubrió el bromo?
En 1825, C. Löwig, un estudiante químico alemán estaba realizando una investigación en aguas de pantano ricas en bromuro de magnesio. Al eliminar el cloro, e inyectar cloro gas en la solución aparece una nueva sustancia que es el bromo. Löwig aisló bromo a través de la extracción con éter y a través de la destilación. Un químico francés A. Ballard, descubrió el bromo mediante la extracción del cloro en semillas del mar. Ballard desarrollo métodos industriales para aislar sal en el agua del mar. La palabra bromo proviene del griego bromos (= olor). Esto es debido al olor fuerte, desagradable e indeseado del bromo.

Características del bromo?
El bromo tiene el numero atómico 35. Igual que el cloro, es un halógeno que reacciona fácilmente con otros compuestos. Estas combinaciones se llaman bromuros. El bromo se usa para la obtención de bromo puro y productos del bromo.

Después del fluor, bromo es uno de los productos mas reactivos. Reacciona con muchas sustancias diferentes, es muy corrosivo y destruye materia orgánica.

El bromo es el único elemento no metálico que es liquido a temperatura ambiente y bajo condiciones de presión estándar. Es un liquido rojo que se evapora fácilmente y huele. El bromo es aproximadamente 3.12 mas pesado que el agua. A temperaturas de 58.8 °C es gaseoso, mientras que a –7,3 °C y temperaturas menores es un sólido.

El bromo es un blanqueantes. Es un veneno en forma fluida y el bromo vapor daña los ojos, piel y tracto respiratorio y puede causar serias quemaduras. Una concentración de 1ppm puede causar irritación y lagrimacion en los ojos y cuando se inhala en concentraciones por debajo de 10ppm, se produce la irritación del tracto respiratorio y provoca tos.

El bromo se puede disolver fácilmente en agua (35 g por litro de agua), en disulfido de carbón y otras soluciones orgánicas. Cuando se añade al agua, el bromo forma iones hypobromite. El rango de iones acido hipobromoso y hipobromito (hypobromous acid and hypobromite ions) esta determinado por el valor del PH en el agua. Cuando este valor es entre 6.5 y 9 tanto los iones de acido hipobromoso e hipobromito se pueden encontrar en el agua.

Si el agua contiene nitrógeno de amonio, se forman compuestos del bromo como (NH2Br, NHBr2 y NHBr3). Para la desinfección, estos compuestos de bromo, son tan efectivos como el acido hipobromoso. El cambio de los valores de PH influye en la cantidad de mono-, di y tribromaminico (bromamine acid) que se generan.

Donde se puede encontrar el bromo?
En la naturaleza se encuentra en forma de sales de bromo o sustancias orgánicas de bromo. Estas sustancias son producidas por distintos organismos. El Bromo se encuentra principalmente en sales soluble, agua del mar, lagos salados y salmueras. El agua del mar contiene aproximadamente 65ppm de bromo. La concentración de bromo en salmueras es mucho mayor, entre 2500 y 10,000 ppm.
El bromo se obtiene de fuentes salinas en los EE.UU. y China, desde el mar muerto de Israel y Jordán y de agua oceánica de Wales y Japón. Otras áreas ricas en bromo son Francia, Italia, Tukmeistan, Ucrania, Azerbeidzjan, y Alemania. El bromo también se puede encontrar en rocas y la corteza de la tierra.

Figure 1: bromo existe mayoritariamente en sales de bromo en el mar

Como se puede producir el bromo?
El bromo se descubrió inicialmente en 1825 pero no fue hasta 1860 que se produciría a gran escala. En tiempos viejos el bromo se produciría mediante la obtención de una reacción entre bromos, pyrolusite y acido sulfúrico.
MnO2 + 4 H+ + 2 Br- → Mn2+ + 2 H2O + Br2

Pequeñas cantidades de bromo se pueden igualmente obtener mediante la reacción entre el bromuro de sodio (sodium bromide (NaBr) y concentraciones de acido sulfúrico (H2SO4). En un principio el gas bromuro de hidrogeno (HBr) se forma. El gas se oxida por medio del acido sulfúrico en bromo y dióxido de sulfuro.

NaBr (s) + H2SO4 (l) → HBr (g) + NaHSO4 (s)
2HBr (g) + H2SO4 (l) → Br2 (g) + SO2 (g) + 2H2O (l)

Otro método es mediante la electrolisis de las soluciones de bromuro. En el otro electrodo positivo se forma bromo:

2 Br- → Br2 + 2 e-

Actualmente, bromo se genera mediante la inyección de cloro en soluciones acuosas ricas en bromuro con PH de 3.5.
El agua de mar es tratado con gas cloro y aire. el cloro gas que oxida bromuro en bromo. Cuando se añade agua clorinada en una solución acuosa que contiene bromuros, la solución se vuelve marrón debido a la formación de bromo.
2Br- + Cl2 → 2Cl- + Br2

Cuales son las aplicaciones del bromo?
La aplicación mas conocida de los productos que contienen bromo es el color morado. Esta sustancia se produce mediante caracoles morados y fue usado por los Romanos para pintar de color morado la ropa. Era una actividad muy demandada así que solo los romanos mas ricos podían comprar estas ropas.

Actualmente el bromo tienen muchas aplicaciones en industrial y agricultura. Se puede utilizar para la producción de di bromo de etileno que es un constituyente de fuel con contenido en plomo. debido a los efectos dañinos que provoca en el medio ambiente, no se utiliza mas este producto. El bromo se utiliza como retardador de llama, en medicina, en fotografía, en la producción de aceite, en pinturas y pesticidas. En el tratamiento del agua el bromo es usado como alternativa en la desinfección de piscinas, y agua de las torres de enfriamiento que normalmente utilizan cloro.

Se puede utilizar bromo para la desinfección de piscinas?
Las sustancias del bromo son desinfectantes que pueden ser utilizados como alternativa al cloro. En piscinas, el bromo se utiliza para la prevención del crecimiento de algas, bacterias y olores en piscinas. En los EE.UU.., bromo se utiliza desde 1936 para el tratamiento de aguas de piscinas. Durante la II guerra mundial, escasea el cloro y se utiliza el bromo como método de desinfección en su lugar.

El bromo se puede aplicar tanto en forma fluida o como mezcla. Cuando se aplica el bromo en forma fluida, se establece el siguiente equilibrio:

Br2 + 2H2O « HOBr + H3O+ + Br-
HOBr + 2H2O « OBr- + H3O-

Este equilibrio depende del valor del PH. A los valores de PH habituales de la piscinas, bromo es principalmente presente como acido hipobromoso (HOBr). Bromo se tiene que utilizar combinado con un agente de oxidación (ex. cloro u ozono).

Br2 + 2H2O « HOBr + H3O+ + Br-
HOBr + 2H2O « OBr- + H3O-

Tabla 1: Influencia del PH en la formación de acido hipobromoso.

Hypobromoso acido (HOBr) hypobromuro ion (OBr-)
% bromo forma HOBr pH % bromo forma OBr-
100 6,0 0,0
99,4 6,5 0,6
98,0 7,0 2,0
94,0 7,5 6,0
83,0 8,0 17,0
57,0 8,5 43,0

Debido al riesgo que entraña el uso de bromo fluido, se fabrico un palo de bromo en el año 1958. El palo existe de bromo-cloro dimetilhidanton (Dihalo, DMH). Tanto el cloro como el bromo son adjuntados a los átomo de nitrógeno, que actúa como soporte orgánico. En su aplicación en agua, DHM es hidrolizado y forma acido hipocloroso. También se forma el HOCl. Los iones de hipoclorito reaccionan con el bromo formando acido hipobromoso. Los iones de hipoclorito reaccionan con bromo formando acido hipobromoso. Bromine-chlorine-dimethylhydantoine (BCDMH) es una sustancia orgánica; después de la desinfección y oxidación el bromo libre se mantiene constante. Cuando el BCDMH es disuelto en agua, se libera acido hipobromoso y acido hipocloro. Esta es la razón por la que el bromo puede utilizarse como desinfectante y agente oxidante. La concentración de BCDMH en el agua no debe alcanzar 200mg/L o mas, porque sino el equilibrio entre el desinfectante residual y la materia orgánica se rompe. Una ventaja de BCDMH es que deja de ser dañino cuando se almacena. Es fácil de aplicar. Ocasionalmente, se debe ajustar el valor del PH.

BCDMH se distribuye en tabletas o cartuchos. Tiene una amplia vida y se disuelve despacio. Otro sistema que se puede utilizar es disolver sal de bromo (bromuro de sodio) en agua y activarlo con la adición de un oxidante (hipoclorito u ozono). Al principio, la sal se añade al agua. En segundo lugar, el oxidante se añade para activar el bromo formando acido hipobromoso.

Durante la desinfección, acido hipobromoso se disocia en iones de bromo. Estos iones se pueden reactivar.
El bromo reacciona con otras sustancias en el agua formando sustancias que contienen bromo. Estas sustancias son desinfectantes y no producen olores. El bromo no oxida amonio ni otras sustancias del nitrógeno. El acido hipobromoso reaccionan con la luz del sol.
Cuando el valor del PH es entre 7 y 8,5 se genera dibromoamina como la forma mas común de bromo. Dibromoamina es casi tan efectiva como el cloro libre en la eliminación de microorganismos. Dibromoamina es muy activa y normalmente se disocia rápidamente en iones de bromuro. Debido a esto el bromo no se mantiene en el agua:

Figura 2: diferentes formas de bromo a distintos valores del PH y concentraciones de amonio

La sustancia mas importante del bromo usada como biocida es bromuro de sodio y BCDMH.

Puede utilizarse el bromo como desinfectante de agua potable?
El bromo libre (Br2) no se utiliza para el tratamiento de agua potable. Reacciona rápidamente con sustancias orgánicas sin producir ningún residuo. Bromo utilizado para la el agua potable produce un sabor horrible a medicina. El bromo solo se debe utilizar en casos de emergencia.

Se utiliza el bromo para la desinfección del aguas de las torres de enfriamiento?

Bromo se puede utilizar para la desinfección en las aguas de torres de enfriamiento. El acido hipobromoso es ligeramente menos efectivo que el acido hipocloroso a la hora de matar microorganismos. El valor del PH de la torre de enfriamiento determina la forma de bromo presente. Cuando el valor del PH es menos de 8.7, se produce mas acido hipobromoso (HOBr). Este es mas efectivo que los iones de hipobromito, que serán mas abundantes para PH mayor de 8.7. Esta es la razón por la que el bromo es un desinfectante mejor en aguas alcalinas de torres de refrigeración que el cloro. A PH 7.6 y mayor, se forman mayoritariamente iones hipoclorito, que son menos efectivos que los ácidos hipoclorosos. El bromo reacciona con amonio formando bromoaminas. A diferencia que con las cloraminas, las bromaminas son inestables y se disocian en acido hipobromoso. La Mayorga de los microorganismos en las aguas de enfriamiento pueden tratarse con bromo, cuando hay suficiente cantidad presente.

Figura 3: disociación de acido hipobromoso y acido hipocloroso a distintos valores de PH

Cuales son las ventajas y desventajas en el uso del bromo?

Ventajas
El bromo se disuelve en agua tres veces mejor que el cloro. No se necesitan gases peligroso para la producción del bromo. La actividad del bromo en el agua es corta, porque no se adjunta de manera fuerte. La ventaja es que la concentración residual es baja y no existen sustancias separadas para la eliminación del bromo.

Desventajas

Bromo es muy reactivo. Para mantener una adecuada desinfección, la cantidad de bromo que debe ser añadida es alta. El bromo actúa agresivamente con metales y es un material corrosivo. .
Medidas de seguridad se deben llevar a cabo para el transporte, almacenamiento y uso del bromo.

Cual es la eficiencia del bromo?
Las bromaminas que se forman cuando el bromo se añade a aguas ricas en amonio son tan efectivas como el cloro libre a la hora de matar microorganismos patogénicos.

Cuales son los efectos del uso del bromo?

La concentraciones de bromo son alrededor de 0.5 mg/L en piscinas que causa la irritación de los ojos y la irritación de las membranas mucosas y puede provocar olores desagradables.
En la naturaleza el bromo se encuentra en sustancias inorgánicas. Durante el siglo veinte, los humanos han producido bromo orgánico para distintos usos. Bromo orgánico no es una sustancia natural y causa grandes daños en el medio ambiente. Los humanos pueden obtener bromo orgánico en la piel, mediante productos alimentarios e inhalación. Se utiliza extensamente como un spray para matar insectos y otros compuestos peligrosos. Bromo orgánico es peligroso para humanos y animales. Afecta la glándula tiroidea, material genético y sistema nervioso.

Efectos medio ambientales del uso del bromo?
El bromo se utiliza como desinfectante, porque es dañino con los microorganismos. Cuando el bromo orgánico entra las aguas superficiales, tiene efectos negativos en la salud de las aguas, peces, marisco y algas.
Cuando se utiliza el bromo para la desinfección del agua, bromaminas y acido hipobromoso reacciona con la materia orgánica en el agua para formar subproductos desinfección con bromo. Estos pueden ser dañinos para la salud.

Legislación en el uso del bromo?

EU
En Francia el bromo se utiliza para la desinfección de piscinas. Los estándares franceses para el bromo en piscinas es de 0.7mg/L. Las concentraciones de 0.5mg/L provocan la irritación de mucosas, ojos y olores molestos.

Exigencias de descarga
Cuando se extrae agua desde lagos y ríos para su utilización en torres de enfriamiento, al descargar el agua en estos mismos cuerpos de agua, esta agua debe de cumplir con una serie de exigencias. La temperatura del agua no debe ser muy alta, porque influye en la concentración de oxigeno que es baja, y provoca el crecimiento de algas. Esto puede provocar la muerte de los peces y perdida de biodiversidad.

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