Sales comunes que contienen carbono en soluciones acuosas y su tratamiento
Los compuestos que contienen carbono son comunes en el agua, pero su forma depende del pH y de los demás iones disueltos. En el agua, las sales solubles de carbonato y bicarbonato se disocian en iones; los carbonatos poco solubles pueden presentarse como minerales o incrustaciones precipitadas, en lugar de moléculas de sal disueltas.
Distinción importante: El «carbono en el agua» puede referirse al carbono inorgánico (CO2, bicarbonato y carbonato) o al carbono orgánico (como DOC y TOC). Esta página se centra en compuestos comunes de carbonato y bicarbonato; no abarca toda la variedad de carbono orgánico presente en el agua.
Sales y compuestos comunes que contienen carbono en sistemas acuosos
| Compuesto de carbonato o bicarbonato | Fórmula | Aplicación, sector o ámbito de uso habitual | Corrientes acuosas típicas en las que se encuentra |
|---|---|---|---|
| Carbonato de calcio (calcita, aragonito, piedra caliza) | CaCO3 | Construcción y procesamiento de minerales; ablandamiento con cal y neutralización; mineral común en las incrustaciones. | Aguas subterráneas y de proceso en contacto con rocas carbonatadas; lodos de ablandamiento, aguas de procesamiento de minerales y depósitos de incrustaciones de carbonato. |
| Bicarbonato de calcio (calcio y bicarbonato en solución acuosa) | Ca2+ + 2HCO3− (a menudo escrito Ca(HCO3)2) | Una representación práctica de la dureza carbonatada en la química de las aguas naturales; normalmente no se trata de una sal estable aislada que se manipule como producto seco. | Aguas subterráneas y superficiales donde el agua con CO2 disuelto ha disuelto piedra caliza u otros minerales carbonatados. |
| Carbonato de magnesio (magnesita y fases relacionadas) | MgCO3 | Procesamiento de minerales, materiales refractarios y producción de productos químicos especializados. | Aguas en contacto con minerales carbonatados y corrientes de procesamiento de minerales; el magnesio disuelto suele ir acompañado de bicarbonato, mientras que la formación de fases sólidas de carbonato de magnesio depende de las condiciones. |
| Bicarbonato de sodio | NaHCO3 | Producción alimentaria y química, regulación de pH mediante soluciones tampón y determinadas aplicaciones de tratamiento del agua. | Aguas naturales con alcalinidad debida a bicarbonatos, corrientes de dosificación y enjuague, y aguas de proceso concentradas. |
| Carbonato de sodio (sosa Solvay) | Na2CO3 | Fabricación de vidrio y detergentes, ajuste del pH y ablandamiento del agua. | Soluciones de proceso y aguas residuales donde se utiliza carbonato de sodio; concentrados y corrientes de limpieza. |
| Bicarbonato de potasio y carbonato de potasio | KHCO3, K2CO3 | Aplicaciones alimentarias, de fertilizantes, de productos químicos especializados y de control del pH. | Aguas de proceso y lavado pertinentes donde se utilizan estos productos químicos; las concentraciones dependen de la dosificación y de la posterior dilución o recuperación. |
| Bicarbonato de amonio y carbonato de amonio | NH4HCO3, (NH4)2CO3 | Procesos alimentarios, de fertilizantes y químicos. | Aguas de proceso y residuales asociadas al uso de sales de amonio; la especiación del amoníaco/amonio y del carbonato varía con el pH y la temperatura. |
| Carbonato de hierro(II) (siderita) | FeCO3 | Yacimientos minerales con hierro y sistemas geoquímicos; puede formar depósitos en ambientes reductores. | Algunas aguas subterráneas reductoras y aguas de minas o de proceso donde el hierro disuelto y la química de los carbonatos permiten la precipitación. |
La solubilidad y la especiación dependen de la química del agua
Las sales solubles, como el bicarbonato de sodio, se disocian en iones en el agua. Las expresiones «bicarbonato de calcio» y «bicarbonato de magnesio» suelen describir combinaciones de iones metálicos y bicarbonato en solución acuosa; no deben confundirse con moléculas estables no disociadas en una solución diluida. Los minerales carbonatados, como la calcita y la siderita, tienen una solubilidad limitada, y su formación depende del pH, la temperatura, la presión, la fuerza iónica y las concentraciones de los iones pertinentes.
Cuando cambia el pH, se modifica el equilibrio entre el CO2 disuelto, el bicarbonato y el carbonato. El carbonato de calcio o de magnesio puede precipitar cuando el agua se sobresatura. En salmueras concentradas, las actividades y las interacciones entre iones difieren de las condiciones del agua pura diluida, por lo que las tablas sencillas de solubilidad no permiten, por sí solas, predecir la precipitación o la formación de incrustaciones en una planta en funcionamiento.
Posibles vías de tratamiento
El proceso adecuado depende de si el objetivo es eliminar iones disueltos, controlar la alcalinidad o las incrustaciones, reducir el carbono orgánico, o recuperar y gestionar un concentrado. Las vías que se indican a continuación son ejemplos para evaluar, no recomendaciones universales.
| Objetivo del tratamiento del agua | Tecnologías posibles | Factores importantes para la selección |
|---|---|---|
| Reducir la dureza o controlar la precipitación de carbonato de calcio | Ablandamiento con cal, ajuste del pH y la alcalinidad, precipitación y separación de sólidos | Dureza, alcalinidad, pH, temperatura, gestión de lodos y concentración residual objetivo. |
| Reducir los iones de carbonato y bicarbonato disueltos y las sales disueltas en conjunto | Ósmosis inversa (RO), nanofiltración (NF) o electrodiálisis (ED/EDR) | La separación por membranas depende de las especies presentes, la composición química del agua de alimentación, el pretratamiento, la recuperación y la gestión del concentrado. La separación mediante NF varía según el ion y la membrana; compruebe su rendimiento respecto al objetivo de tratamiento. |
| Gestionar el dióxido de carbono libre disuelto | Aireación o desgasificación, a veces combinadas con un ajuste del pH o un tratamiento posterior | Transferencia de gases, alcalinidad, pH, temperatura y calidad final del agua requerida. |
| Reducir determinados compuestos orgánicos o la materia orgánica biodegradable | Tratamiento biológico o adsorción con carbón activado | El carbón activado actúa sobre los compuestos orgánicos adsorbibles, no sobre los iones bicarbonato o carbonato; su rendimiento depende de los compuestos objetivo y de la materia que compite por la adsorción. |
| Concentrar o gestionar un residuo que contiene carbonatos | Concentración por membranas, precipitación/cristalización y, cuando esté justificado, vertido cero de líquidos (ZLD) | Control de las incrustaciones, consumo de energía, pureza de las sales, gestión de residuos y balance hídrico global. |
Más información: carbono en el agua, alcalinidad y agua, carbonato y bicarbonato en el agua de riego, y adsorción con carbón activado.
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Última revisión: por Lenntech.
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