ES2265268B1 - Nuevo procedimiento de eliminacion de nitratos del agua por reduccion a nitrogeno gas. - Google Patents
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Abstract
Nuevo procedimiento de eliminación de nitratos del agua por reducción a nitrógeno gas. El procedimiento resulta aplicable a la potabilización, la depuración para vertido a cauce público, la minimización de contenido en nitrógeno en deyecciones animales previa a uso como abono, la remediación de acuíferos y la reutilización de agua en acuicultura. El procedimiento, reduce los nitratos contenidos en el agua a nitritos utilizando zinc y un catalizador metálico; seguidamente, los nitritos son reducidos hasta nitrógeno mediante ácido sulfámico usado en cantidad estequiométrica o en ligero defecto molar. El zinc se recupera de la fase heterogénea de zinc, catalizador e hidróxido de zinc formado en la reducción por disolución del hidróxido de zinc como zincato a pH superior a 11,5. Este zincato se reprecipita como hidróxido a pH 10 y se separa por filtración.
Description
Nuevo procedimiento de eliminación de nitratos
del agua por reducción a nitrógeno gas.
La invención se encuadra en el sector de
procesos de tratamiento de agua.
La invención contempla como objeto la
disminución del contenido en nitratos del agua con cualquier fin y
concretamente, se refiere a un proceso de tratamiento de agua para
eliminación de exceso de nitratos aplicable a la potabilización, la
depuración para vertido a cauce publico, la minimización de
contenido en nitrógeno en deyecciones animales, la remediación de
acuíferos, lagos y embalses contaminados y la reutilización de agua
en acuicultura.
Existen al presente, diversos procedimientos
conocidos para la eliminación del exceso de nitratos disueltos en
agua: entre ellos, algunos físicos como la destilación, el
intercambio iónico, la ósmosis inversa y numerosos procesos
biológicos en los que se eliminan los nitratos mediante
microorganismos cultivados en al agua a tratar.
En el actual estado de la técnica, ninguno de
los procedimientos es en realidad totalmente satisfactorio y la
eliminación rápida y económica de nitratos del agua, a gran escala,
constituye, aún, un problema solo parcialmente resuelto.
Efectivamente, la destilación es energética y
económicamente onerosa; las técnicas de intercambio iónico
complicadas para grandes caudales y poco selectivas; la ósmosis
inversa, resulta cara en costes energéticos y de capital, a la vez
que genera salmueras de nitratos de difícil eliminación. Los
procesos biológicos, han sido los más usados hasta el momento; sin
embargo, parecen solo la menos mala de las soluciones: exigen la
construcción de tanques de gran tamaño, de mucho tiempo de
retención, en virtud de la lentitud de los procesos biológicos; ello
conlleva alto coste de inversión y grandes plantas para caudales
medios.
En este contexto, llama la atención la ausencia
de procedimientos de reducción química, entre los procedimientos
utilizados de forma ordinaria en el tratamiento de agua para
eliminación de nitratos: la transformación química de nitrato en
nitrógeno elemental. Efectivamente, el nitrato - NO_{3}^{-} - es
una forma oxidada del nitrógeno gas elemental: N_{2}.
Consecuentemente, a priori, el ion nitrato puede ser
reducido (transformado) en nitrógeno gas, inocuo, mediante un
reactivo adecuado, un reductor, según la ecuación:
NO_{3}{}^{-} +
6\ H^{+} + 5\ e^{-} \rightarrow {^{1}/_{2}}\ N_{2} + 3\
H_{2}O
en la que se expresa que una
molécula de nitrato (NO_{3}^{-}), deviene nitrógeno gas
diatónico (N_{2}), mediante el consumo de seis protones (H^{+},
hidrogeniones, núcleos de hidrógeno) y de cinco electrones
(e^{-}), aportados por un reactivo: el reductor. Sin embargo, la
reducción química del nitrato no transcurre de forma unívoca; a
menudo el producto de reducción no es el nitrógeno gas elemental
sino que conjunta o alternativamente, se produce un producto
nitrogenado aún mas tóxico que el nitrato: el amoniaco, NH_{3},
según:
NO_{3}{}^{-} +
9\ H^{+} + 8\ e^{-} \rightarrow NH_{3} + 3\
H_{2}O
El amoníaco es un producto extremadamente tóxico
e indeseable en agua, por lo que si la reducción química del
nitrato no transcurre de forma unívoca hasta nitrógeno gas, inocuo,
la reducción química de los nitratos agrava en realidad el problema
de la toxicidad del agua derivada de la presencia de aquellos. La
toxicidad del producto de reducción, el amoníaco, es mucho mayor que
la del producto a eliminar: el ion nitrato. Esta circunstancia
limita el uso de la reducción química para la eliminación de
nitratos; efectivamente, resulta preciso eliminar también el
amoniaco producido, lo que complica el procedimiento de depuración.
Así, la reducción química, al estado de la técnica actual, es muy
poco utilizada en el tratamiento de aguas en cuanto a la eliminación
de nitratos se refiere.
La clave pues de la posibilidad de uso de la
reducción química para la remediación de aguas con exceso de
contenido en nitratos, radica en la invención de un procedimiento
selectivo de reducción de nitratos a nitrógeno gas inocuo, sin
formación de amoníaco.
Esta es la esencia del presente invento: un
procedimiento químico de reducción especifica de nitrato disuelto
en agua, incluso en concentraciones del orden de partes por millón,
a nitrógeno gas.
A nivel global, el agua dulce es un bien escaso
y progresivamente codiciado. Mientras su consumo aumenta, la
disponibilidad de agua de calidad disminuye. Un factor muy
importante en la crisis, es la degradación en la calidad de los
acuíferos inducida por la actividad agropecuaria humana;
efectivamente, la agricultura y la ganadería, han devenido
obligatoriamente de carácter intensivo para ser competitivas. El
sustento de la población creciente, exige el carácter intensivo de
la agricultura, y este, la aportación a los suelos, como abono, de
nitrógeno fijado en forma de amoniaco, urea, o nitratos (abonos
químicos). El término común de oxidación de estos compuestos es el
nitrato, que, siendo muy soluble en agua, se infiltra en el terreno
hasta alcanzar y contaminar los acuíferos. También el uso masivo de
abono animal - especialmente el uso de purines de cerdo - degrada
los acuíferos.
Tal exceso de nitratos confiere al agua una
toxicidad potencial y limita su uso.
En este contexto de exceso de aportación de
nitrógeno al medio, ocurre que en algunas zonas su concentración en
los acuíferos en forma de nitrato, se eleva hasta límites
intolerables para la salud animal o humana. Así, muchos acuíferos
ya no son útiles como fuente de abastecimiento de agua potable de
comunidades humanas establecidas desde siglos en el territorio.
Muchas comunidades dependen de un acuífero para su suministro de
agua; su degradación, genera enormes y progresivos problemas de
salud pública y aún de viabilidad - económica y sanitaria - de los
asentamientos humanos.
En realidad, y en sí mismo, el ion nitrato no es
especialmente tóxico. El problema de su toxicidad deviene de su
reducción en el organismo a nitrito, sustancia más tóxica. La
Organización Mundial de la Salud recomienda un máximo de 50 partes
por millón de nitrato en agua aunque la EPA, en USA, restringe a 10
ppm la concentración legal para uso en boca.
Muchos acuíferos rondan y aún superan las 100
ppm de nitrato o cuando menos, superan las cincuenta y
consecuentemente no son aptos para consumo.
Entre las consecuencias de la ingestión
prolongada de agua con concentraciones de nitrato superiores a las
50 ppm está la Metahemoglobinemia, una disfunción del sistema de
transporte de oxigeno en el cuerpo humano (enfermedad del niño
azul), caracterizada por una falta de efectividad de la hemoglobina
en transportar oxígeno como consecuencia de la competencia del
nitrito. El nitrato es reducido por el organismo a nitrito por la
nitratoreductasa y este último genera el síndrome. En realidad, el
nitrito compite en la oxidación del hierro ferroso de la
Hemoglobina a hierro férrico (Metahemoglobina) incapacitando a la
Hemoglobina para oxidarse con el oxígeno y transportarlo
adecuadamente.
Así pues, la primera de las utilidades del
invento, es adecuar la cantidad de nitratos del agua de uso en boca
extraída de fuentes, minas y pozos a la apta y recomendada por la
Organización Mundial de la Salud - OMS- para el consumo humano. De
la misma suerte, es utilidad propia del invento, adecuar la calidad
del agua para su uso en todo tipo de ganadería o consumo animal.
De otro lado, las aguas residuales urbanas - y
algunas industriales - pueden ser extremadamente ricas en nitratos.
Efectivamente, las aguas residuales urbanas, en buena parte
fecales, son especialmente ricas en urea y su producto de
hidrólisis el amoníaco. El amoníaco es un producto muy tóxico para
la vida acuática inadmisible en concentraciones superiores a una
parte por millón (un gramo por metro cúbico). El amoníaco, se
oxida solo parcialmente de forma espontánea a nitrato, de suerte
que, las estaciones de depuración de aguas residuales, someten a
tales aguas a un proceso de nitrificación para bajar su toxicidad,
en el cual, mediante la actividad bacteriana, el amoníaco es
oxidado a ion nitrato; ello diminuye la toxicidad de las aguas pero
el aumento de concentración de nitrato dota de toxicidad potencial
al agua y promueve la eutrofización de ríos y muy especialmente
embalses. Debe entenderse por eutrofización la excesiva
proliferación de vegetales (macrófitos y micrófitos), promovida por
la alta concentración de nitrato, nutriente al fin y al cabo de la
vida vegetal. La extrema proliferación vegetal, consume en exceso
el oxigeno disuelto en agua; la anoxia subsiguiente, acaba con la
vida acuática.
Así pues, la segunda de las utilidades del
invento es adecuar la cantidad de nitratos del agua vertida a
cauces públicos a la apta y recomendada por la legislación
medioambiental en cada caso para obviar eutrofizaciones. Ello
incluye el tratamiento de deyecciones animales para minimizar su
contenido en nitrógeno antes de su vertido a campos. En otros
términos, el presente invento es un procedimiento general de
desnitrificación química, de amplio uso.
Cabe contemplar aún, una tercera utilidad del
invento en la remediación de masas de agua contaminadas; por
ejemplo, lagos o embalses eutrofizados, desde plantas de
tratamiento flotantes o ubicadas en las riberas y aún acuíferos,
extrayendo, tratando y realimentando, el agua del acuífero
contaminado.
Aún el procedimiento halla su aplicación en
acuicultura: efectivamente, es cada vez más frecuente la practica
de la acuicultura en circuitos cerrados o
semi-cerrados en los que el agua es reutilizada,
tras ser usada para aportar, disuelto en su seno, el oxígeno
preciso para la respiración de los animales acuáticos; aportar
nuevo oxígeno al agua para reemplazar el consumido es fácil, pero
ocurre que los organismos acuáticos excretan amonio/amoníaco en sus
deyecciones y este les es extremadamente tóxico, por lo que el agua
debe de ser renovada constantemente; la alternativa a la constante
renovación de agua, es su tratamiento mediante un filtro biológico,
que oxida el amoniaco primero a nitrito y luego a nitrato mucho
menos tóxico que los dos anteriores; en tales circunstancias, en
ausencia de amoníaco y nitritos, el agua puede ser reciclada; sin
embargo, la concentración de nitratos soportable tiene un límite y
ello exige el que sea preciso sangrar el circuito para reemplazar
el agua en proporción determinada por la densidad del cultivo. El
invento para el que se solicita protección legal, permite o bien
tratar el agua de vertido o bien la propia de cultivo obviando su
sustitución; el agua, puede ser usada de nuevo tras convertir los
nitratos (producto final de oxidación del amoníaco excretado por
los peces y los nitritos), en nitrógeno gas inocuo, que abandona
espontáneamente el medio. El invento resulta de especial utilidad
cuando se trabaja con agua artificialmente atemperada que acelera
el crecimiento de muchas especies, pero cuya sustitución precisa de
un consumo energético elevado de coste prohibitivo. El
procedimiento de eliminación de nitratos, aplicado a una planta
acuícola de circuito cerrado, hace posible que el consumo real de
agua sea prácticamente nulo.
En suma, el invento encuentra su aplicación en
la potabilización, mejora de calidad y depuración de agua
contaminada por nitratos, en concentración hasta del orden de pocas
ppm., en plantas de tratamiento para potabilización de agua, en
plantas de depuración de agua, en acuicultura y en la remediación
del propio medio natural contaminado.
La presente invención, se refiere a un
procedimiento de reducción de nitratos disueltos en agua, aún en
alta dilución, a nitrógeno gas, mediante su reducción química
unívoca, selectiva y cuantitativa primero del nitrato a nitrito y
este a nitrógeno gas. Esta reducción se efectúa mediante
tratamiento del agua con zinc en polvo y, ácido sulfámico o
sulfamatos.
Se ha dicho que la dificultad de aplicar la
reducción química a la eliminación de nitratos en tratamientos de
agua, radicaba en que la reducción del nitrato no es unívoca; a
menudo el producto de reducción no es el nitrógeno gas elemental
sino que conjunta o alternativamente se produce amoníaco, un
producto nitrogenado aún mas tóxico que el nitrato. Empero, son de
conocimiento general reductores capaces de reducciones selectiva y
cuantitativas de nitrato
- NO_{3}^{-} -, es decir de nitrógeno pentavalente, (el estado de oxidación del nitrógeno en el nitrato es +5) hasta el término inmediatamente inferior de oxidación: el nitrito (NO_{2}^{-}), donde el estado de oxidación del nitrógeno es +3.:
- NO_{3}^{-} -, es decir de nitrógeno pentavalente, (el estado de oxidación del nitrógeno en el nitrato es +5) hasta el término inmediatamente inferior de oxidación: el nitrito (NO_{2}^{-}), donde el estado de oxidación del nitrógeno es +3.:
NO_{3}{}^{-} +
H_{2}O + 2\ e^{-} \rightarrow NO_{2}{}^{-} + 2\ OH^{-}
\hskip1,5cmE_{0} = 0,01 v
efectivamente, es conocido que
diversos reductores, como el polvo de zinc, el cadmio y la
hidrazina, reducen cuantitativa y selectivamente el nitrato a
nitrito. Tanto es así, que todos los reactivos anteriores se
utilizan en métodos analíticos estándar de análisis de nitrato: en
ellos, el nitrato es reducido selectiva y cuantitativamente a
nitrito y este se determina colorimétricamente mediante la conocida
reacción de Griess de los nitritos con ácido sulfanílico y
naftilamina en medio ácido. La reducción de nitratos a nitritos
mediante el zinc es de conocimiento y dominio
público.
El procedimiento de eliminación de nitratos
disueltos en agua para el que se solicita protección legal, conjuga
y da nueva aplicación práctica a reacciones químicas conocidas,
utilizadas separadamente para diversas aplicaciones pero no
conjuntamente, hasta la fecha, para conseguir una nueva aplicación:
la conversión de nitratos disueltos en agua en nitrógeno gas: se
caracteriza por reducir selectiva y cuantitativamente, aún en alta
dilución, el nitrato a nitrito en un primer estadio y en un
segundo, el nitrito a nitrógeno gas de forma unívoca: el resultado
es la reducción química del nitrato a nitrógeno gas.
Es también conocido que el ácido nitroso, o el
nitrito, reaccionan en las condiciones adecuadas con las aminas
aromáticas, alifáticas, heterocíclicas e incluso inorgánicas
(genéricamente, R-NH_{2}, donde R es un resto
inorgánico, aromático, alifático o heterocíclico), para formar las
llamadas sales de diazonio de estructura:
R-N=N^{+} o, R-N_{2}^{+}
R- NH_{2} +
NO_{2}H \rightarrow R-N=N^{+} + H_{2}O +
OH^{-}
R- NH_{2} +
NO_{2}{}^{-} + 2 H^{+} \rightarrow R-N=N^{+} + 2\
H_{2}O
La reacción se denomina de diazotación de
aminas. Las sales de diazonio, R-N_{2}^{+} y
en general los diazocompuestos son compuestos de escasa estabilidad
con una enorme tendencia a la descomposición, liberando nitrógeno
gas:
R-N=N^{+}
\rightarrow R^{+} + N\equiv
N^{\uparrow}
en otros términos, el ion nitrito
reacciona con el grupo amino (vía diazocompuestos, -N=N-),
generando agua, nitrógeno y compuestos de estructura función de la
amina
utilizada.
En principio, esta reacción de reducción de
nitrito a nitrógeno gas, combinada con las descritas reacciones
selectivas de reducción de nitrato a nitrito, conforma un posible
itinerario químico para la conversión cuantitativa de nitratos en
nitrógeno: para la reducción química unívoca de nitrato a nitrógeno,
vía una sal de diazonio o intermedio diazotado. La posible
viabilidad de este itinerario químico, para la eliminación
selectiva de nitritos en agua, queda condicionada por el rendimiento
de la diazotación y descomposición de la sal de diazonio y la
naturaleza y toxicidad del resto R^{+}, que, a priori,
permanece en el agua tratada. Además, se ha visto que el nitrito
era el real causante de la toxicidad de los nitratos; es preciso
pues que una vez convertidos selectivamente los nitratos en
nitritos con alguno de los reactivos ordinarios, los nitritos
puedan ser eliminados, también cuantitativamente.
El ácido aminosulfónico o sulfámico -
H_{2}N-SO_{3}H -, se diazota a temperatura
ambiente y la descomposición de su sal de diazonio suele ser total y
espontánea: rinde nitrógeno y bisulfato (por hidrólisis del resto
R^{+},), como subproductos
H_{2}N-SO_{3}H +
NO_{2}{}^{-} \rightarrow N_{2} (gas)^{\uparrow} + H_{2}O +
SO_{4}H^{-}
el ion bisulfato, que evoluciona a
sulfato según el pH, es una sustancia perfectamente tolerable en
agua o en todo caso fácilmente eliminable, por precipitación con
algún catión alcalinotérreo si estuviere en
exceso.
En suma, el ácido sulfámico permite la reducción
química selectiva de nitrito a nitrógeno gas, aún en alta
dilu-
ción.
ción.
El procedimiento para el que se solicita
protección legal, utiliza la cantidad estequiométrica necesaria de
ácido sulfámico o un ligero defecto.
En suma. El procedimiento que se propone para la
reducción de nitratos a nitrógeno gas, en agua y en alta dilución,
transcurre mediante las siguientes etapas:
1.- el uso de zinc en polvo como reductor
selectivo de nitrato a nitrito en presencia, o no, de
catalizador:
- Zn - 2 e^{-} \rightarrow Zn^{+2}
- E_{0} = 0,763 voltios
- NO_{3}^{-} + H_{2}O + 2 e^{-} \rightarrow NO_{2}^{-} + 2 OH^{-}
- E_{0} = 0,01 voltios
- Zn + NO_{3}^{-} \rightarrow Zn^{+2} + NO_{2}^{-} + 2 OH^{-}
- E_{0} = 0,77 voltios
En la que el zinc, metal, se utiliza en un
amplio exceso estequiométrico pudiendo ser utilizados como
catalizadores diversos metales de transición, especialmente sales
de manganeso
2.- la reducción selectiva del ion nitrito a
nitrógeno gas, mediante la amina inorgánica: ácido
sulfámico :
H_{2}N-SO_{3}H +
NO_{2}{}^{-} \rightarrow N_{2} (gas) \uparrow + H_{2}O +
SO_{4}H^{-}
Donde el ácido sulfámico se utiliza en cantidad
estequiométrica molar o en ligero defecto. En suma, el itinerario
químico completo sería:
H_{2}N-SO_{3}H +
Zn + NO_{3}{}^{-} \rightarrow N_{2} (gas) \uparrow +\ SO_{4}H^{-}
+
Zn(OH)_{2}{}^{\downarrow}
El resultado neto es la sustitución del ion
nitrato por ion bisulfato.
3.- recuperación del zinc: el zinc,
oxidado - Zn(OH)_{2} - o reducido - Zn, metálico -
permanece siempre en fase heterogénea (insoluble), al pH al que se
realiza la reducción del nitrato, entre 8 y 11. Por lavado a pH
superior a 11,5 el zinc oxidado, presente en forma de hidróxido de
zinc, se disuelve en forma de zincato soluble, pudiendo ser
separado del zinc sin reaccionar y recuperado como hidróxido por
acidulación a pH justo 10 de su hidróxido:
Zn(OH)_{2}.
Efectivamente, el zinc forma en medio alcalino, a pH superior a 11,5 aniones zinc (zincatos: ZnO_{2}^{-2}), solubles; en medio más ácido, el zinc forma las especies catiónicas ZnOH^{+} y Zn^{+2}, ambas más solubles. A pH 10, se produce la solubilidad mínima de los iones zinc en agua que asciende a solo 0,1 ppm.
Efectivamente, el zinc forma en medio alcalino, a pH superior a 11,5 aniones zinc (zincatos: ZnO_{2}^{-2}), solubles; en medio más ácido, el zinc forma las especies catiónicas ZnOH^{+} y Zn^{+2}, ambas más solubles. A pH 10, se produce la solubilidad mínima de los iones zinc en agua que asciende a solo 0,1 ppm.
El catalizador metálico de manganeso, resta
insoluble a pH 11,5 por lo que el lavado es selectivo para el zinc
oxidado y no para el zinc reducido - metálico - o el
catalizador.
El procedimiento para el que se solicita
protección legal, se caracteriza por:
1.- reducir el nitrato incluso en alta dilución
en agua, hasta nitrito mediante el uso de zinc en polvo en amplio
exceso, a pH entre neutro y moderadamente alcalino: del orden de
pH 10 preferentemente. Esta reducción es de conocimiento y uso común
y utilizada en los métodos analíticos estándar de análisis de
nitratos. El zinc es utilizado en un amplio exceso, superior a
veinte veces el correspondiente al consumo estequiométrico. La
reducción se facilita usando iones manganeso - incluso en fase
heterogénea - como catalizadores.
2.- el procedimiento para el que se solicita
protección legal, se caracteriza también, por reducir aún en
concentraciones del orden de pocas partes por millón, el nitrito a
nitrógeno gas mediante el uso del ácido sulfámico, según la
reacción:
\newpage
H_{2}N-SO_{3}H +
NO_{2}{}^{-} \rightarrow N_{2} (gas) \uparrow +\ H_{2}O +
SO_{4}H^{-}
La reacción se efectúa en medio ácido y
finaliza, a pH 2.
Esta destrucción del nitrito mediante ácido
sulfámico es asimismo de conocimiento y uso común en la industria
de los colorantes donde se utiliza para destruir los excesos de
nitrito en las reacciones denominadas de "copulación
diazoica", de síntesis de colorantes.
Pero es original la aplicación conjunta y en
secuencia de ambas reacciones para transformar nitratos disueltos
en agua en nitrógeno gas.
3.- el procedimiento para el que se solicita
protección legal, se caracteriza especialmente por recuperar el ion
zinc precipitado (a pH entre 8 y 11), en forma de hidróxido
separándolo de la masa de zinc metal reductor mediante lavado con
agua alcalina a pH superior a 11,5 preferentemente 12; de esta agua
alcalinas se recupera por acidulación hasta pH 10 el hidróxido de
zinc. El lavado es también selectivo respecto al catalizador, que
resta en fase heterogénea con el Zinc metal. La simple adición de
el zinc metal consumido regenera el reactor de reducción.
A modo de ejemplos que en ningún caso podrán ser
considerados como de carácter limitativo, se describen
pormenorizadamente los diversos pasos para la eliminación de
nitratos de un agua que los contiene en concentración de 100
ppm.
Ejemplo
primero
Reducción de nitrato: En un reactor
cilíndrico de 10 1., se introduce de agua en los que se ha
analizado 100 ppm de nitratos (1,613 milimoles/l) a caudal tal que
el tiempo de retención del agua sea de diez minutos: 1 litro por
minuto. A este agua se han añadido previamente 1,613 milimoles/l -
1,56 partes por parte de nitrato - de ácido sulfámico y ajustado
el pH a 10,2 con cal o sosa. El reactor, agitado, mantiene en
suspensión 100 g. de zinc en polvo y 10 g. de óxido de manganeso
(IV). El pH debe permanecer en 10,2 durante la reacción y se ajusta
si es preciso. El tiempo de reacción es función de la temperatura y
del tamaño de partícula del zinc: del orden de diez minutos. Se
sigue el curso de la reacción mediante el análisis de nitratos por
ejemplo en UV.
Reducción del nitrito formado: se filtra
o decanta el zinc y el hidróxido de zinc formado en la reducción y
el líquido clarificado, que surge del reactor anterior se acidula
a pH 2., con ácido por ejemplo sulfúrico o clorhídrico. El tiempo de
reacción es función de la temperatura, usualmente cinco minutos, y
el final de la reacción se comprueba mediante prueba de Griess
(reacción en medio ácido del nitrito con ácido sulfanílico y
naftilamina); la reacción en medio ácido con
Dimetilaminobenzaldehido debe ser negativa y no dar color amarillo
(indicio de diazonio).
Neutralización: se neutraliza a pH
6-7 con cal o sosa. Se analiza en el agua los
contenidos de nitratos, nitritos, zinc etc.., obteniéndose:
- Nitrato < 10 ppm
- Nitrito < 2 ppm
- Zn^{+2} \ll 5 ppm
- Mn^{+2} < 0,05 ppm.
- Sulfamato < 1 ppm.
Recuperación de ion zinc: en el propio
reactor de reducción se interrumpe el paso y tratamiento de agua a
tratar y se lleva el pH a 11,5-12; se lava la fase
heterogénea con agua a tal pH. El Zn metal y el catalizador
permanecen en la fase heterogénea; el agua de lavado disuelve en
forma de zincato el zinc oxidado (Zn(OH)_{2}; una
vez decantada y/o filtrada, tal agua se lleva a pH 10 y se recupera
el Zn(OH)_{2} por precipitación; el sólido obtenido
se vende a recuperadores de zinc o puede, acidulado con sulfúrico
recuperarse en una célula electrolítica en forma de cátodo de
Zn.
Claims (5)
1. Un procedimiento de eliminación de nitratos
en agua, en concentraciones de hasta unidades de partes por millón,
caracterizado por efectuar la reducción química del nitrato
de forma unívoca y cuantitativa hasta nitrógeno gas, mediante la
reducción primero del nitrato a nitrito mediante zinc en polvo, la
posterior de nitrito a nitrógeno gas mediante ácido sulfámico.
2. Un procedimiento, según la reivindicación
primera, caracterizado porque la reducción selectiva del
nitrito se efectúa, a pH neutro o alcalino, preferentemente a pH
10,2, en presencia de una cantidad de ácido sulfámico molar o
inferior a la estequiométrica, usualmente entre un 3 y un 5%
inferior.
3. Un procedimiento según las reivindicaciones
primera y segunda, caracterizado por utilizar como
catalizador un metal de transición preferentemente Manganeso en
cualquiera de sus formas de oxidación. La cantidad de zinc utilizada
es en exceso desde cinco hasta más de veinte partes y la de
catalizador del orden de entre el 0,5 y el 10% del zinc
utilizado.
4. Un procedimiento según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por recuperar el zinc oxidado como
solución de zincato por lavado de la fase heterogénea del reactor
de reducción con agua a pH mayor que 11,5 y posterior precipitación
del hidróxido de zinc a pH 10.
5. Un procedimiento de eliminación de nitratos
del agua aplicable a la potabilización, la depuración para vertido
a cauce publico, la minimización de nitrógeno en deyecciones
animales, la remediación de acuíferos, lagos y embalses
contaminados y la reutilización de agua en acuicultura.
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---|---|---|---|
ES200500813A ES2265268B1 (es) | 2005-04-04 | 2005-04-04 | Nuevo procedimiento de eliminacion de nitratos del agua por reduccion a nitrogeno gas. |
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ES (1) | ES2265268B1 (es) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019168717A1 (en) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | Chemical Systems of Orlando, Inc. | Chemical denitrification of contaminated water |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4447035A1 (de) * | 1994-12-28 | 1996-07-11 | Eva Gotthold | Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren des Nitratgehaltes von Wasser |
US6030520A (en) * | 1997-04-23 | 2000-02-29 | The Regents Of The University Of California | Nitrate reduction |
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WO2019168717A1 (en) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | Chemical Systems of Orlando, Inc. | Chemical denitrification of contaminated water |
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