Sales de sodio comunes en soluciones acuosas y tecnologías para su eliminación y purificación
Las sales de sodio se disocian en iones sodio (Na+) y sus aniones correspondientes. Por tanto, en agua diluida, la sal está presente como iones disueltos y no como moléculas de sal intactas. Los ejemplos siguientes se encuentran habitualmente en aguas naturales, corrientes industriales u operaciones de tratamiento de agua; su presencia no es universal.
¿Tiene que tratar un agua con una alta concentración de sales disueltas, un aumento de los sólidos disueltos totales (TDS) o una salmuera difícil de tratar? Comparta con Lenntech la composición de la corriente y la calidad objetivo del agua para analizar las opciones de tratamiento adecuadas. Las sales de sodio contribuyen a la carga de iones disueltos; el riesgo de incrustaciones suele depender de otros componentes presentes, como calcio, sulfato, carbonato y sílice, así como del pH y la temperatura.
Del análisis del agua al concepto de tratamiento
Caracterizar la corriente (iones principales, TDS, pH, temperatura y caudal) → definir el objetivo (calidad del agua, recuperación o gestión de las sales) → comparar las opciones de separación → evaluar el concentrado y los residuos. Esta es una secuencia orientativa de decisión, no el diseño definitivo de una instalación: el tren de tratamiento adecuado depende de la química real del agua y de los objetivos del proyecto.
Sales de sodio comunes y dónde se encuentran
| Sal de sodio | Fórmula | Aplicación, sector o uso típico | Corrientes acuosas típicas en las que se encuentra |
|---|---|---|---|
| Cloruro de sodio | NaCl | Desalinización, producción de cloro y álcalis, procesamiento de alimentos y deshielo. | Agua de mar, agua salobre, escorrentía de sal para carreteras, concentrado de desalinización y salmueras de yacimientos petrolíferos. |
| Sulfato de sodio | Na2SO4 | Teñido textil, minería y metalurgia, fabricación de vidrio y procesamiento de pasta y papel. | Aguas residuales de procesos industriales, rechazo concentrado de membranas y salmueras que contienen sulfato. |
| Bicarbonato de sodio | NaHCO3 | Tratamiento de agua, ajuste de la alcalinidad, procesamiento de alimentos y procesos químicos. | Aguas naturales con alcalinidad debida a bicarbonatos, agua tratada y corrientes de proceso. |
| Carbonato de sodio | Na2CO3 | Fabricación de vidrio y detergentes, ablandamiento del agua y ajuste del pH. | Agua de procesos industriales, aguas residuales de limpieza y corrientes en las que se emplea carbonato sódico para el tratamiento. |
| Nitrato de sodio | NaNO3 | Producción y uso de fertilizantes y determinados procesos químicos. | Drenaje agrícola, escorrentía asociada a fertilizantes y agua de procesos industriales. |
| Fluoruro de sodio | NaF | Determinadas aplicaciones de tratamiento de agua y procesos químicos industriales. | Agua de proceso que contiene fluoruro, agua de enjuague y determinadas aguas residuales industriales. |
| Bromuro de sodio | NaBr | Operaciones en yacimientos petrolíferos y procesos químicos relacionados con el bromo. | Salmueras de yacimientos petrolíferos y aguas residuales de procesos químicos con bromuro o bromo. |
| Fosfatos de sodio | Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4 | Limpieza, regulación del pH mediante soluciones tampón, procesamiento de alimentos, fermentación y producción química. | Aguas residuales de limpieza, agua de procesos alimentarios y de fermentación y corrientes industriales que contienen fosfatos. |
| Silicato de sodio | A menudo representado como Na2SiO3 | Tratamiento de agua, aplicaciones en detergentes y vidrio y otros usos industriales. | Corrientes de tratamiento de agua, aguas de lavado y soluciones de procesos industriales. La composición del silicato comercial varía según el grado. |
| Sulfuro de sodio e hidrosulfuro de sodio | Na2S, NaHS | Minería y flotación de minerales, operaciones de curtido y procesamiento químico. | Aguas residuales de minería y flotación, efluentes de curtidurías y otras aguas residuales de procesos químicos. |
Otros compuestos de sodio pueden incorporarse al agua como productos químicos de tratamiento o de proceso, entre ellos el sulfito de sodio (Na2SO3), el bisulfito de sodio (NaHSO3), el hipoclorito de sodio (NaOCl), el tiosulfato de sodio (Na2S2O3), el hidróxido de sodio (NaOH) y el acetato de sodio (CH3COONa).
Solubilidad en agua y salmueras concentradas
La solubilidad es específica de cada compuesto y depende de la temperatura, de la forma sólida o hidratada de la sal y de la composición de la solución. Los valores de solubilidad en agua pura son puntos de referencia útiles, pero no constituyen límites de diseño para una salmuera real. En aguas concentradas, la fuerza iónica, el pH, la temperatura y otros iones disueltos pueden modificar las actividades y el comportamiento de precipitación. El silicato de sodio depende especialmente del grado comercial, y sus formas disueltas también dependen del pH.
Las concentraciones elevadas de sales de sodio pueden aumentar la presión osmótica y limitar la recuperación mediante membranas. La precipitación de un mineral también depende de los demás iones presentes: por ejemplo, el calcio y el sulfato, o el calcio y el carbonato, pueden formar incrustaciones poco solubles aunque las sales de sodio permanezcan disueltas. Para evaluar una corriente concreta se necesitan un análisis representativo del agua y un modelo de su química.
Soluciones de separación, purificación y concentración
Lenntech puede evaluar opciones de separación, purificación y concentración para corrientes acuosas que contienen sales de sodio. La selección del proceso depende de la mezcla de sales, su concentración, los demás iones, la calidad requerida del producto o efluente, los objetivos de recuperación y la gestión del concentrado. Las tecnologías siguientes son posibles alternativas; ninguna es adecuada para todas las corrientes ni elimina todos los iones de la misma manera.
| Desafío del tratamiento del agua | Posible proceso de tratamiento | Consideraciones para la selección |
|---|---|---|
| Alta concentración de sales disueltas o de sólidos disueltos totales (TDS) en el agua de alimentación | Ósmosis inversa (RO) o electrodiálisis (ED)/EDR | Pueden reducir las sales disueltas; la recuperación alcanzable depende de la presión osmótica, el potencial de formación de incrustaciones, la composición del agua de alimentación y la gestión del concentrado. |
| Eliminación selectiva de iones multivalentes o de la dureza antes de concentrar las sales | Nanofiltración (NF), ablandamiento o intercambio iónico | La NF suele separar los iones multivalentes con mayor facilidad que el sodio y el cloruro monovalentes, por lo que puede no ser suficiente por sí sola si el objetivo es eliminar NaCl. |
| Bajo contenido residual de iones para aplicaciones de alta pureza | RO seguida, cuando sea necesario, de intercambio iónico u otra etapa de pulido | La especificación objetivo y la calidad del agua de alimentación determinan si se necesita pulido y qué tecnología es adecuada. |
| Rechazo concentrado de RO u otra corriente residual salina | Mayor concentración, evaporación u opciones de vertido cero de líquidos (ZLD) | La cristalización o la recuperación de sales solo pueden considerarse cuando la química de la corriente, el pretratamiento, el consumo de energía y la calidad del producto recuperado lo permitan. |
| Ion o compuesto específico capaz de formar un sólido | Intercambio iónico selectivo, precipitación o cristalización | Estos procesos actúan sobre especies o sólidos seleccionados; no eliminan automáticamente el sodio y su contraión a la vez. |
Impacto operativo y requisitos aplicables
En los sistemas industriales, las sales disueltas pueden aumentar la conductividad y la presión osmótica, limitar la recuperación de agua y afectar a las especificaciones del agua producida. Las corrientes que contienen cloruros también pueden requerir una evaluación de la compatibilidad de los materiales. La formación de incrustaciones depende de la saturación de los minerales y puede implicar iones como calcio, sulfato y carbonato, o sílice; la concentración de sodio por sí sola no determina si se formarán incrustaciones.
Para el riego, el riesgo de reducción de la infiltración del agua en el suelo asociado al sodio se evalúa en relación con la salinidad y las concentraciones de calcio y magnesio, a menudo mediante la relación de adsorción de sodio (SAR). Los requisitos para el agua potable y el agua industrial dependen de la jurisdicción y del uso previsto. La OMS no establece un valor guía basado en criterios de salud para el sodio en el agua potable; una concentración de sodio superior a unos 200 mg/L puede afectar al sabor. Confirme los requisitos aplicables con la autoridad local competente y según las especificaciones del uso final.
Desarrollo de una solución de tratamiento
Un análisis representativo del agua ayuda a los ingenieros a comparar las opciones de tratamiento y a identificar las necesidades de pretratamiento, recuperación y gestión de residuos. Cuando procede, los ensayos de laboratorio y la validación a escala piloto pueden ayudar a evaluar el rendimiento en condiciones operativas representativas antes de seleccionar un diseño a escala real. La evaluación de la viabilidad del proceso de Lenntech describe este enfoque de evaluación.
Consulte un desafío de tratamiento del agua
Para consultar sobre la composición de un agua o una salmuera concretas, contacte con Lenntech en info@lenntech.com.
Fuentes y lecturas adicionales
- OMS: Ficha informativa sobre el sodio en el agua potable.
- FAO: Calidad del agua para la agricultura (salinidad y relación de adsorción de sodio).
- PubChem: Cloruro de sodio.
- PubChem: Sulfato de sodio.
- PubChem: Bicarbonato de sodio.
- PubChem: Fluoruro de sodio.
- Directrices australianas sobre el agua potable: Silicato de sodio.