Efecto de la materia orgánica natural sobre la precipitación de malaquita en cañerías de cobre expuestas a agua potable
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2012
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El contacto de una cañería de cobre con el agua potable inicia un proceso de corrosión que da lugar a la formación de fases sólidas, tales como óxidos, hidróxidos y carbonatos y/o sulfatos básicos de cobre. El efecto principal de estas fases es la disminución de la velocidad de corrosión y de los niveles de cobre que se liberan al agua. A diferencia de los efectos que el pH, la alcalinidad o los aniones tienen sobre la corrosión y liberación de cobre al agua potable, la influencia de la materia orgánica natural \2013en la forma de ácidos húmicos y de ácidos fúlvicos- es un tema menos comprendido. El contacto de una cañería de cobre con agua potable que contiene materia orgánica natural causa el aumento de la concentración de cobre con respecto a aguas potables que no la contienen y la inhibición de la precipitación de Malaquita sobre la superficie de la cañería. El efecto de la materia orgánica natural sobre la corrosión de cañerías de cobre se ha estudiado sin considerar el rol de sus componentes fundamentales, los ácidos húmicos y los ácidos fúlvicos. En este trabajo se estudió por primera vez el efecto de los ácidos húmicos y de los ácidos fúlvicos sobre la corrosión de cañerías de cobre expuestas a agua potable. Es posible que la inhibición de la precipitación de la Malaquita se deba a la adsorción de materia orgánica natural. El objetivo de esta tesis fue determinar el efecto de los ácidos húmicos y de los ácidos fúlvicos sobre la precipitación de Malaquita. El estudio se abordó desde dos ángulos: liberación de cobre desde cañerías de cobre expuestas a agua potable dosificadas con los ácidos húmicos y con los ácidos fúlvicos y adsorción de los ácidos húmicos y de los ácidos fúlvicos sobre láminas de cobre. Mediante experimentos estáticos realizados con agua potable sintética, se concluyó que los ácidos húmicos y los ácidos fúlvicos modificaron el perfil de envejecimiento de la cañería de cobre. Los resultados demostraron que los ácidos húmicos y los ácidos fúlvicos incrementaron la concentración de cobre soluble en comparación con el agua sin materia orgánica. En el agua que contenía los ácidos húmicos se liberaron a lo largo del período de exposición entre 3 a 16.7 veces más cobre soluble que en el agua dosificada con los ácidos fúlvicos. Las concentraciones de oxígeno disuelto determinadas en presencia de los ácidos húmicos fueron entre 1.1 hasta 4 veces mayores que las determinadas en presencia de los ácidos fúlvicos. Se demostró que los ácidos húmicos y los ácidos fúlvicos se adsorbieron sobre las superficies internas de las cañerías de cobre. Los porcentajes de adsorción variaron entre un 18 y 30% para los ácidos húmicos y entre un 20 y 26% para los ácidos fúlvicos. Los ácidos húmicos inhibieron completamente la precipitación de Malaquita, mientras que los ácido fúlvicos lo hicieron parcialmente. En los experimentos de adsorción, realizados con agua potable sintética, se demostró que los ácidos húmicos y los ácidos fúlvicos se adsorbieron sobre las láminas cobre. Los valores calculados de las constantes cinéticas de adsorción de los ácidos húmicos y de los ácidos fúlvicos fueron 0.259 ± 0.202 y 0.313 ± 0.242 (mgCOTgCu-1h-1), respectivamente. Las constantes de adsorción de Langmuir calculadas para los ácidos húmicos y para los ácidos fúlvicos fueron 0.0598 ± 0.0320 y 0.0478 ± 0.0177 (Lmg-1) respectivamente. Se determinó que aguas con valores de pH 7.2 y pH 7.8, concentraciones de sulfato de 50 y 245 mg/L y alcalinidad de 60 y 180 mg/L como CaCO3 influyeron sobre la adsorción de los ácidos húmicos y de los ácidos fúlvicos. Los AH adsorbidos sobre el cobre impidieron la formación de películas de Malaquita. En presencia de los AF se formó Malaquita. En conclusión se demostró, mediante experimentos estáticos y mediante experimentos de adsorción, que los ácidos húmicos inhibieron por completo la formación de Malaquita sobre cañerías de cobre. En contraste, los ácidos fúlvicos no impidieron la formación de Malaquita, aunque el cubrimiento de la superficie con este compuesto fue menor que cuando no se utilizó materia orgánica. Se demostró que la presencia de ácidos húmicos y de ácidos fúlvicos en el agua potable sintética influyó sobre la corrosión de cañerías de cobre, sobre la precipitación de Malaquita y sobre la solubilidad del cobre.
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Tesis (Doctor en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2012