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DISPERSANTES
Alfonso Salinas
Product Enginner
Andrea Laybauer
Depósitos típicos formados en el agua
Carbonato de calcio
Fosfato de calcio
Sulfato de calcio
Hidróxido y óxido de hierro
Silicato de magnesio
Sílice amorfa
Sólidos suspendidos
Crecimiento biológico
Solubilidad inversa
La solubilidad del carbonato de calcio, fosfato
de calcio y algunos otros minerales reduce con
el incremento de la temperatura
Por lo tanto, estos minerales se precipitan
primero en las superficies de transferencia de
calor
Desarrollar pruebas, y calcular el índice de
estabilidad de Langelier considerando la
temperatura más alta del sistema y agregando
20°C para la superficie de transferencia de
calor
Índices de estabilidad del agua
El agua estable no disolverá o precipitará incrustaciones
minerales
El pH de saturación (pHs ) es el pH de un sistema, arriba del
cual el carbonato de calcio se precipita, y abajo del cual se
disuelve
Mediciones de estabilidad:
• Índice de estabilidad de Langelier (LSI)
• Índice de estabilidad de Ryznar (RSI)
• Índice de estabilidad de Puckorius (RSI)
• Exceso momentáneo (precipitación a equilibrio)
• Niveles de saturación (modelos de asociación de iones)
Modelos de computadora (French Creek)
http://www.frenchcreeksoftware.com
Métodos para control de incrustaciones
Ajuste y control de pH
•Previene la precipitación
Estabilización del punto límite (threshold)
•Retrasa el crecimiento de cristales
Modificación de cristales
•Cambia la forma del precipitado
Dispersión
•Previene que los sólidos sedimenten
Productos típicamente utilizados para el
control de incrustaciones
Polímeros de bajo peso molecular
Fosfonatos
Quelantes
Opciones de inhibición química
Control de la química del agua – mecanismo de tratamiento
Inhibición del
punto límite
Modificación
de cristales
Quelación
Mecanismo
del control
de depósitos
Dispersión
Estabilización
Fosfonatos
Definición – Inhibición de punto límite
(threshold inhibition)
La inhibición del punto límite se logra al
incrementar la solubilidad de una sal más allá de
sus límites de saturación utilizando un aditivo a
niveles sub-estequiométricos requeridos por
secuestrantes o quelantes
Inhibición del punto límite es generalmente vista
como un efecto temporal y regresiva
La duración de inhibición está relacionada con:
•Fuerzas actuantes en la precipitación
•Eficacia del inhibidor
•Impurezas del agua (disueltas y suspendidas)
•Frecuencia en la adición de aditivos
Definición – Estabilización
Puede tener dos significados con respecto a la
interacción con los iones metálicos:
•Coloidal – La precipitación ocurre pero el polímero
previene la aglomeración de partículas en tamaños
mayores de 1 micra. Estas partículas son estabilizadas
mediante la interacción electroestática con el polímero.
Típicamente no es visible (con excepción de hierro)
La estabilización puede fallar debido a cambios físicos o
químicos en el fluido.
•Un sinónimo de secuestrante donde la compleja
coordinación es típicamente referida como prevención de
la precipitación. Esta es una relación estequiomértica.
Definición - Quelación
Un quelante es un compuesto coordinador en el
cuál un ion de metal central como puede ser Fe2+ es
enlazado a dos o más átomos en la misma molécula
Los polímeros actúan como quelantes con la
mayoría de los iones multivalentes debido a sus
múltiples sitios de enlace
En lenguaje común, el término quelación tiende a
implicar una relación más permanente o sustantiva
entre el ion y el agente de liga (por ejemplo EDTA)
Los polímeros, discutidos aquí, no cumplen con la
definición de quelante debido a que esta asociación
es temporal
Química de los inhibidores:
Debe cubrir el propósito y ser económico
Herramientas para diseñar el programa de tratamiento
AA:AMPS:t-BAM
AA:AMPS:t-BAM
Lo mejor de
su clase
AA:AMPS:SS
AA:AMPS:SS
60:40 AA:AMPS
60:40 AA:AMPS
Altamente
Efectivo
75:25 AA:AMPS
AA:NI:ABS:SMS
AA:NI:ABS:SMS
Sulfonatos maléicos
Desempeño
moderado
c
Polyacrylates
Polymethacrylates
AA:AMPS:HYPO
AA:AMPS:HYPO
Phosphonates
Polymaleates
Maleic Copolymers
Bajo desempeño
Bajo a moderado
LSI, fosfato, pH
Alto a severo
LSI, fosfato, pH
Temperatura de superficie
Mapa de eficiencia de varios polímeros en función de las condiciones de operación
Clasificación relativa al desempeño
<10 mg/l PO4
10
9
8
7
6
On-Line Cleaning
5
>10 mg/l PO4
4
3
2
1
75:25 AA:AMPS
0
60:40 AA:AMPS
Acumer 3100
Aquatreat AR-540
Carbosperse K-798
Calcium Carbonate
High Iron
High Surface Temp
Mecanismo anti-incrustante en ósmosis inversa
La mayoría son basados en fosfonatos,
requieren menos dosis que los polímeros
La combinación de fosfonatos se vuelve
sinergística y su desempeño se basa en la
mezcla específica. Por lo que combinar
productos para resolver problemas múltiples
generalmente no funciona.
Cuando un producto no resuelve todos los
problemas, busca la combinación de un
fosfonato con un polímero.
Inhibición de carbonato de calcio (CCI)
Factores involucrados
Temperatura
Conc. Ca+2
pH
Anti-incrustante
Fuerza iónica
Bicarbonato
Internal RO A/S Test : 1 ppm Fe : pH = 8.0 vs. 8.5
Hydrex 4105, 1 ppm Fe
Condiciones: Agitación: 150 RPM , Tiempo mezcla: 90 Min , Ca+2 = 500 ppm,
HCO3- = 800 ppm, TDS = 5000 ppm como NaCl, T=23 ± 1 °C, 1 ppm Fe
Without Fe (pH = 8.50)
1 ppm Fe (pH = 8.5)
Without Fe (pH = 8.00)
1 ppm Fe (pH = 8.0)
Inhibición CaCO3
100.0%
80.0%
60.0%
40.0%
20.0%
0.0%
0
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Anti-incrustante (ppm)
¡Gracias!
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Andrea Laybauer
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