Sales comunes que contienen fósforo en soluciones acuosas y su tratamiento
En el agua, el fósforo se presenta principalmente como fosfato disuelto, partículas que contienen fósforo o minerales fosfatados. La solubilidad de un compuesto que contiene fósforo depende de su contraión y de su fase sólida; el pH, la temperatura, la fuerza iónica y otros iones disueltos pueden modificar la cantidad que permanece disuelta.
Las descripciones de solubilidad que figuran a continuación son cualitativas, no valores de diseño. Las sales «solubles» se disocian en iones; los fosfatos de baja solubilidad pueden precipitar o presentarse como minerales. La solubilidad de los fosfatos de calcio varía según el pH y la fase mineral. Las salmueras concentradas requieren modelización basada en actividades o ensayos.
Sales y compuestos comunes que contienen fósforo en sistemas acuosos
| Compuesto | Fórmula | Comportamiento general de solubilidad en agua | Aplicación o sector habitual / ámbito de uso | Corrientes acuosas habituales en las que se encuentra |
|---|---|---|---|---|
| Fosfato monosódico | NaH2PO4 | Soluble; la solución es generalmente ácida. La hidratación y la temperatura afectan a los valores tabulados. | Procesamiento de alimentos y productos químicos; ajuste del pH y dosificación de fosfatos. | Soluciones de producto, aguas de lavado y aguas residuales donde se utiliza esta sal. |
| Fosfato disódico | Na2HPO4 | Soluble; la especiación en solución depende del pH. | Fabricación de alimentos, detergentes y productos químicos; amortiguación del pH. | Aguas de formulación, limpieza y proceso. |
| Fosfato trisódico | Na3PO4 | Soluble; las soluciones muy alcalinas pueden alterar la especiación del fosfato y el comportamiento de precipitación. | Limpieza, tratamiento de superficies y procesamiento químico. | Baños de limpieza usados, aguas de enjuague y aguas residuales que contienen fosfatos. |
| Fosfatos de potasio | KH2PO4, K2HPO4, K3PO4 | Generalmente solubles en agua; el pH y la sal concreta determinan la especiación. | Fertilizantes, procesamiento de alimentos, soluciones tampón y productos químicos especializados. | Escorrentía de fertilizantes, soluciones de dosificación y aguas de proceso o de lavado. |
| Fosfatos de amonio | NH4H2PO4, (NH4)2HPO4 | Generalmente solubles en agua; la especiación del amoníaco/amonio y del fosfato depende del pH y de la temperatura. | Fertilizantes, productos para la extinción de incendios y dosificación de nutrientes. | Escorrentía agrícola, aguas de producción de fertilizantes y aguas residuales ricas en nutrientes. |
| Polifosfatos de sodio | p. ej., (NaPO3)n | Muchas formas comerciales se disuelven en agua; la longitud de la cadena y la hidrólisis afectan a su comportamiento. | Acondicionamiento del agua, detergentes y formulaciones dispersantes. | Aguas de refrigeración, limpieza y proceso; los polifosfatos pueden transformarse en ortofosfato. |
| Fosfato dicálcico | CaHPO4 (diversos hidratos) | Poco soluble; su disolución depende en gran medida del pH y de la forma mineral. | Fertilizantes, piensos y procesamiento de minerales fosfatados. | Suspensiones, aguas de procesamiento de minerales y residuos del tratamiento de fosfatos. |
| Fosfato tricálcico / apatita | Ca3(PO4)2; las fases de apatita varían | Baja solubilidad en condiciones próximas a la neutralidad; las condiciones ácidas pueden aumentar la disolución. La fase concreta es importante. | Roca fosfática, producción de fertilizantes y eliminación de fósforo mediante cal. | Aguas de mina, corrientes de procesamiento de minerales y lodos de tratamiento químico. |
| Estruvita (fosfato de magnesio y amonio) | MgNH4PO4·6H2O | Poco soluble; puede cristalizar cuando las condiciones relativas al magnesio, el amonio y el fosfato favorecen la sobresaturación. | Recuperación de fósforo como fertilizante y gestión de nutrientes. | Licor de digestor y aguas residuales ricas en nutrientes, según la composición química y las condiciones del proceso. |
| Fosfatos de hierro y aluminio | FePO4, AlPO4 (las fases sólidas varían) | A menudo forman precipitados de baja solubilidad; los sólidos presentes pueden incluir fases amorfas o coprecipitadas. El pH influye. | Coagulación y eliminación química del fósforo; procesamiento de minerales. | Aguas residuales tras la dosificación de sales de hierro o aluminio, lodos de tratamiento y aguas de minas o de proceso. |
Opciones de eliminación y recuperación de fosfatos
Seleccione el tratamiento según la fracción de fósforo medida, el objetivo, la composición química del agua y si se busca la eliminación, la recuperación o ambas. Las opciones siguientes requieren una evaluación específica para cada caso.
| Problema u objetivo | Posible método de tratamiento | Criterios de selección |
|---|---|---|
| Eliminar el ortofosfato disuelto de aguas residuales municipales o industriales | Adición de sales de hierro o aluminio, o precipitación con cal, seguida de clarificación o filtración | pH, alcalinidad, dosis, reacciones competitivas, separación de sólidos, volumen de lodos y su eliminación. |
| Cumplir un objetivo de fósforo total cuando el tratamiento biológico sea adecuado | Eliminación biológica mejorada del fósforo, a menudo con una etapa de afinamiento químico si es necesaria | Estabilidad del proceso biológico, carbono fácilmente biodegradable, equilibrio de nutrientes, retención de sólidos y objetivo de calidad del efluente. |
| Recuperar fósforo de corrientes laterales ricas en nutrientes | Cristalización controlada, incluida la de estruvita cuando la composición química de la alimentación lo permita | Magnesio, amonio, fosfato, pH, sólidos que compiten en la precipitación, calidad del producto y manejo posterior. |
| Reducir aún más un nivel residual bajo de fosfato o tratar una matriz acuosa específica | Medios adsorbentes, intercambio iónico selectivo o separación por membranas | Capacidad y selectividad, iones competidores, pretratamiento, ensuciamiento, gestión del concentrado y de los medios agotados. |
Las membranas pueden retener fosfato en condiciones adecuadas, pero el resultado depende de las especies de fosfato, las propiedades de la membrana y la composición química del agua de alimentación. El concentrado de una membrana puede quedar sobresaturado respecto a fases de fosfato de calcio, magnesio, hierro o aluminio. Por ello, los ensayos a escala de laboratorio y la evaluación de la formación de incrustaciones pueden ser importantes para alcanzar tasas elevadas de recuperación.
Información relacionada: fosfato disuelto y fósforo en el agua.
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