Evaluación de métodos electrolíticos para la remoción de ...
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INSTITUTO TECNOLOGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS ESTADO DE MEXICO DIVISION DE GRADUADOS E INVESTIGACION - DIRECCION DE MAESTRIAS EN INGENIERIA EV ALUACION DE METODOS ELECTROLITICOS PARA LA REMOCION DE AMONIACO Y NITRATOS EN SOLUCIONES ACUOSAS TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE: .BIB 1 ! 1 . ,'J ECA¡ MAESTRO EN SISTEMAS DE MANUFACTURA P R E S E N T A LUIS EDUARDO ELIZONDO TRISTAN ASESOR DEL PROYECTO: COMITE DE TESIS Y JURADO: DR CESAR MORALES HERNANDEZ DR PEDRO GRASA DR JAVIER FELIX RIV AS RAMOS DR DENNIS HURLEY ATIZAPAN,MEXICO,DICIEMBRE 1 DE 1995 i\. \ j
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INSTITUTO TECNOLOGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS ESTADO DE MEXICO
DIVISION DE GRADUADOS E INVESTIGACION - DIRECCION DE MAESTRIAS EN INGENIERIA
EV ALUACION DE METODOS ELECTROLITICOS PARA LA REMOCION DE AMONIACO Y NITRATOS
EN SOLUCIONES ACUOSAS
TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE: .BIB 1 ! 1. ,'J ECA¡
MAESTRO EN SISTEMAS DE MANUFACTURA P R E S E N T A
LUIS EDUARDO ELIZONDO TRISTAN
ASESOR DEL PROYECTO:
COMITE DE TESIS Y JURADO:
DR CESAR MORALES HERNANDEZ
DR PEDRO GRASA DR JAVIER FELIX RIV AS RAMOS DR DENNIS HURLEY
ATIZAPAN,MEXICO,DICIEMBRE 1 DE 1995
i\.
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CONTENIDO
PROLOGO
INTRODUCCION
Marco de Referencia 1
Un nuevo enfoque para la Eliminación de Compuestos de Nitrógeno 2
El proceso de Break-Point para Remoción de Amoníaco 3
Reducción Electrocatalítica de los Nitratos 6
1. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTNOS UTILIZADOS
1.1 Equipos
1.2 Material
1.3 Reactivos y Soluciones
2. METODOS DE ANALISIS
2.1 Determinaciones de Amoníaco
2.2 Determinaciones de Cloruros
2.3 Determinaciones de Nitratos
2.4 Determinación del p H
2.5 Determinación de la Conductividad
2.6 Determinación del Fierro Total
3. EXPERIMENTOS DE REMOCION DE AMONIACO
3.1. Planteamiento
3.2 Procedimiento
3.3 Resultados . 3.4 Eficiencia de los Electrodos
4. EXPERIMENTOS DE REMOCION DE NITRATOS
3.1. Planteamiento
3.2 Procedimiento
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3.3 Resultados
3.4 Eficiencia de los Electrodos
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5. EXPERIMENTO DE REMOCION DE NITRATOS EN ELFUENTE DE LA PLANTA
DE TRATAMIENTO DE AGUAS DEL ITESM-RZS. 50
6. EXPERIMENTO DE REMOCION DE AMONIACO EN LA SOLUCION
7.
RESULTANTE DEL EXPERIMENTO ANTERIOR
CONCLUSIONES
ANEXOS
BIBLIOGRAFIA
52
54
PROLOGO
Antecedentes.
La preocupación por mantener un ambiente cada vez más limpio es compartida por
todas las comunidades modernas. El Tecnológico de Monterrey no se ha mantenido
al margen de esta preocupación. Antes bien, integra en sus graduandos las
herramientas necesarias para la formación de empresas competitivas y sostenibles.
Como parte de su quehacer ecológico, la Rectoría Zona Sur del sistema ha instalado
una Planta de Tratamiento de Aguas en el Campus Estado de México. La finalidad de
esta planta es proveer de agua de calidad de riego para las áreas verdes de esta
unidad.
A la fecha se ha operado con este sistema por tres años, obteniendo importantes
ahorros en los consumos de agua potable y una mejoría palpable en la calidad de
las áreas verdes regadas con este efluente.
La planta cuenta con un laboratorio para su monitoreo y para el aseguramiento de
calidad de su producto. Como parte de sus actividades rutinarias, en el Laboratorio
de Análisis del Agua del ITESM-RZS se llevan acabo investigaciones tendientes a
optimizar el proceso electrolítico en el cual está basado la depuración de los
efluentes.
La presente tesis toma como fundamento uno de estos proyectos de investigación.
El proyecto tiene como fin evaluar el funcionamiento de un sistema electrolítico para
la reducción de nitratos y amoníaco en las aguas residuales con miras a instalarlo en
las propias instalaciones.
Objetivos del Proyecto.
La presente investigación tiene por objeto:
a) Objetivo General: Evaluar cinética y energéticamente un proceso de dos
etapas para la eliminación de nitratos en las aguas residuales por
métodos electroquímicos.
b) Objetivos específicos:
Integración.
1. Evaluar la eficiencia cinética y energética de un sistema de
eliminación de nitratos por el método de reducción
electrocatalítica.
2. Evaluar la eficiencia cinética y energética de un sistema de
eliminación de amoníaco por el método de clorinación
electrolítica hasta el punto de "break-poinr de las cloraminas.
3. Fijar las bases para la selección de las condiciones de
operación óptimas para estos procesos como modelo para el
diseño de unidades de tratamiento.
Los objetivos de la presente investigación se alcanzaron satisfactoriamenmte
habiéndose realizado tres páneles de experimentos.
En el primero de ellos se evaluó la reacción de eliminación de amoníaco por el
método de cloración hasta el punto de "break-pointn utilizando un sistema electrolítico
para generar el cloro necesario. Se evaluó la velocidad de la reacción a diferentes
voltajes y se estimó el consumo energético en cada uno de ellos. Finalmente se
desarrolló un sistema para elegir las condiciones óptimas de operación en base a
los estudios estadístios pertinentes. Todo lo referente a esta reacción se encuentra
descrito en el Capítulo 3.
En el segundo panel se evaluó la reacción de reducción electrocatalítica de los
nitratos. Se evaluó también la velocidad de esta reacción a diferentes voltajes y se
estimó el consumo energético en cada uno de ellos. Finalmente se desarrolló un
sistema para elegir las condiciones óptimas de operación en base a los estudios
estadísticos pertinentes. Todo lo referente a esta reacción se encuentra descrito en
el Capítulo 4.
En el tercer panel de experimentos se evaluó el comportamiento de las reacciones
anteriormente señaladas en una muestra de agua residual del ITESM-CEM. Se pudo
constatar el comportamiento de otros parámetros durante las reacciones y explicar
dicho comportamiento. Asimismo se constató la necesidad de aportar una fuente de
cloruros en las aguas residuales que contengan bajas concentraciones de este ión
para asegurar una remoción eficiente del amoníaco por el método antes descrito.
Todo lo referente a este experimento y a las disertaciones que sobre él se hicieron se
encuentra descrito en el Capítulo 5.
En la parte final del infoprme se presentan las conclusiones a las que se ha llegado y
se plantean nuevas vetas de investigacion tendientes a explotar y optimizar este
nuevo esquema de tratamiento.
Agradecimientos.
Deseo expresar mis agradecimientos a las siguientes personas e instituciones,
quienes hicieron posible la realización de la presente tesis de grado:
Al Dr. César Morales Hemández, quien fungió en ella no sólo como un asesor, sino
como un entusiasta y comprometido erudito en los procesos de tratamiento de aguas
residuales. Gracias a usted por su incondicional apoyo y por sus sabias
recomendaciones.
Al los Ingenieros Samuel Córdova y Carlos Serrano, por el genuino interés que
siempre han mostrado a mi trabajo como investigador, por el continuo seguimiento
que dan a los resultados de las investigaciones programadas y por su visiones
emprendedoras, que motivan y alientan.
Al Dr. Emil Liebermann, por su gentil trato y su ayuda permanente.
Al Dr. Dennis Hurley por su apoyo.
Al Dr. Xavier Rivas, por sus sabias e inapreciables enseñanzas.
A la Lic. Alexandra Díaz y a la señorita Isabel Reyes, por su cooperación y compañía.
A las señoritas Silvia Mendoza por estar a mi lado en los momentos más
trascendentales de mi vida.
A mi entrañable amigo Luix Vargas, por ser una inspiración constante y una fuente de
amistad inagotable.
A mi alma máter, el Tecnológico de Monterrey, por haberme abierto las puertas a una
carrera de exitos insospechados.
INTRODUCCION
MARCO DE REFERENCIA.
La concentración de nitratos en las aguas de pozo se ha incrementado a lo largo de
los años y ha alcanzad~ un nivel crítico en algunas localidades de los Estados
Unidos. El uso extensivo de fertilizantes y abonos líquidos son la causa principal de
este fenómeno.
El problema real no se debe a los nitratos en sí, sino a los nitritos formados en los
procesos de reducción y transformaciones químicas naturales de aquéllos. Los
nitritos inhiben el transporte de oxígeno a la sangre y pueden convertirse en
nitrosaminas cancerígenas si son ingeridos.
Para apreciar la magnitud de este problema considérese que, con el fin de proteger
la salud, la Organización Mundial de la Salud ha modificado y ajustado los límites
máximos permisibles de nitratos en las aguas potables a medida que se han ido
conociendo mejor sus efectos tóxicos y los de sus derivados. Como resultado de
este procesos de mejora en Alemania, el límite máximo permisible de nitratos ha
disminuido notoriamente de 90 ppm, antes de 1986, a 50 ppm en 1986 y a 25 ppm
en 1990.
1
Para cumplir con esta reglamentación cada vez más estricta, se han desarrollado
nuevos métodos de eliminación de este contaminante, entre ellos nuevos sistemas
fisicoquímicos y biológicos.
Los procesos fisicoquímicos operan a altos costos y producen residuos con alto
contenido de nitratos, mismos que deben ser eliminados de alguna u otra manera,
por lo general en depósitos subterráneos. Puede imaginarse a dónde irá a parar
este ion y sus derivados si se encuentra un manto fréatico cercano al sitiO de
confinamiento.
Los procesos biológicos requieren de tecnología e ingenierías de alto costo y deben
ser manejados y monitoreados permanentemente con sumo cuidado, puesto que
las cepas bacterianas encargadas de realizar los procesos de desnitrificación son
sumamente susceptibles a inhibirse por una gran variedad de contaminantes.
Se ha presentado una propuesta catalítica para reducir los nitratos hasta nitrógeno
elemental utilizando hidrógeno gaseoso como materia prima, pero la tecnología
apenas está despuntando y los costos de los catalizadores son altos 1.
UN NUEVO ENFOQUE PARA LA ELIMINACION DE COMPUESTOS DE
NITROGENO.
El problema de eliminación de nitratos y sus derivados en las aguas residuales
puede ser enfocado desde otro punto de vista. Eventualmente, los nitratos
encontrados en las aguas residuales se deben a la oxidación bacteriana del
1 Sell, M. et al "Hydrogen Transport into Water via Hollow Fiber Membranas for Catalytic Nitrate Removaln Proc. 1993 Membrana Technology Conference, American Water Works Association, Baltimore, E.U.A.. Pp. 471 - 490 (1993).
2
amoníaco. El amoníaco por sí es un elemento nocivo al medio ambiente, puesto que
junto con los fosfatos promueve el crecimiento vegetal en los cuerpos receptores.
Por otro lado, algunas plantas depuradoras de aguas residuales que utilizan
procesos biológicos sin integrar un sistema de desnitrificación, arrojan a los cuerpos
receptores una gran cantidad de nitratos.
Entonces, el problema de eliminación de nitratos y sus derivados puede enfocarse a
eliminar amoníaco o eliminar los nitratos mismos.
EL PROCESO DE BREAK-PONIT PARA REMOCION DE AMONIACO
En un principio de la investigación se optó por estudiar métodos electrolíticos para la
eliminación de estos dos componentes. Se tenía conocimiento de la reacción de
disproporción de las cloraminas al clorarse las aguas residuales más allá del punto
estequiométrico2. Esta reacción procede de la siguiente manera:
NH3 + HOCl -+ NH2Cl + ~O
NH2Cl+HOCl-+ NHCL+H20
NH2Cl+HOCl-+ NCl3 +H20
Las cloraminas se forman por la reacción del amoníaco con cloro en solución
acuosa. La mezcla que resulta de este proceso puede contener cloraminas mono, bi
o trisustituidas. Las cantidades relativas de estas tres sustancias depende en
primer lugar del pH y de la relación de cloro a amoníaco en el agua. A relaciones
altas, la reacción de formación de tricloramina se vuelve importante. Cuando todo el
amoniaco presente en la muestra se agota por estos mecanismos, el cloro restante
oxida las cloraminas por reacciones como:
2 Pontius, F. W. (Editor) Water Quality and Treatment: A Handbook of Community Water Supplies. 4a. Ed. Pp. 760 - 762. American Water Works Association / Me Graw-Hill. Nueva York, E.U.A .. (1990).
3
Esta ecuación ilustra el llamado fenómeno del ubreak-point" de las cloraminas, en el
cual el cloro en exceso oxida al amoníaco. Al final de este proceso el reactivo
restante es cloro residual.
A una relación en pesos de cloro:amoníaco de 3:1 y a un pH de 7 la principal
cloramina formada será la monoclorada. Sin embargo la reacción tiende a un
equilibrio termodinámico con el tiempo en el que ocurre la siguiente reacción:
Lo que implica que el proceso es en cierto grado reversible, es decir, parte de las
cloraminas formadas se disproporcionan hasta amoníaco.
El método tradicional implica el manejo de altas dosis de cloro en las aguas
residuales, por lo que hay una gran posibilidad de que se formen compuestos
organoclorados tóxicos, como los trihalometanos. El método también plantea
serias d1ficultades de aplicación debido a lo problemático que suelen resultar el
manejo y la dosificación de este gas. Una manera mucho más sencilla de aplicar
este método es la generación electrolítica del gas cloro in situ.
El cloro puede generarse electrolizando una solución rica en cloruros y utilizando
electrodos de material inerte, como los manufacturados en grafito, dióxido de plomo,
platino y platino platinizado superficialmente3. Algunas experiencias con el uso de
este método han sido reportadas en la literatura científica4•5.
3 Millar, H.C.; Knipe, W. Electrochemical Treatment of Municipal Waster Water. U.S. Public Health Service Publication 999-WP-19. U.S. Department of Heatl, Education and Welfare. E.U.A. (1965) 4 Poon, C. P. C. "Electrochemical Process fer Sewage Treatment" Proc. 28th lnd. Waste Conf., Purdue University Extension Series, No. 142, Pp. 281-292 (1973).
4
Aunque en la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS no se han utilizado
electrodos inertes para la eliminación de amoníaco por cloración electrolítica, se
pueden, sin embargo, adelantar algunas hipótesis inducidas a partir de las
observaciones recolectadas de la operación con electrodos de acero 101 O.
En los procesos electrolíticos con ánodos de acero 101 O se ha observado una
eficiente floculación de los materiales suspendidos en las aguas residuales. La
liberación de iones Fe2• de los ánodos promueve este fenómeno sin la necesidad de
adicionar un coagulante externo.
Lo mismo puede adelantarse para un proceso de cloración electrolítica, puesto que
la materia prima para la formación electrolítica de cloro, los cloruros, se encuentran
comúnmente en las aguas residuales.
Por otro lado, en los procesos con ánodos de acero 1010 se ha observado una
mayor eficiencia en la remoción de ciertos iones, como los fosfatos, que aquélla
alcanzada en los procesos tradicionales de coagulación con sales de fierro o
aluminio.
La razón de esto es que la reacción entre los iones fosfato y los iones Fe2• liberados
de los ánodos es mucho más íntima y estequiométrica que aquélla que se efectúa
cuando se aplican soluciones de coagulantes a base de sales de fierro o aluminio.
Para el caso de los fosfatos, se ha reportado y explicado el mecanismo de su
remoción en base a fenómenos de adsorción en la superficie de los flóculos de
hidróxido ferroso que se forman como producto de la descomposición electrolítica de
los ánodos de acero 101 O en el agua6.
5 Poon, C.P.C.;. Brueckner, T. G. "Physicochemical Treatment of Wastewater-Seawater Mixture by Electrolysisn. Jour. Water Poli. Control Fed., Vol. 47, No. 1, Pp. 66-78 (1975). 6 Sadek, S. E. An Electrochemical Method for Removal or Phosphates from Waters. Water Pollution Control Research Series 17010-02/70. Federal Water Quality Administration, U.S. Department of Interior, Ohio, E.U.A. (1970)
5
Lo mismo puede adelantarse para las reacciones de eliminación de amoníaco por
cloración electrolítica. La reacción debe proceder de manera mucho más eficiente,
puesto que el reactivo se está produciendo in situ, a una velocidad constante y
reacciona estequiométricamente una vez liberado.
Se han reportado algunos estudios acerca de las velocidades de remoción de la
DQO en aguas residuales a varios voltajes. Estos estudios, además, ofrecen
estimaciones del consumo de energía durante el proceso7.
I 1
Sin embargo no se han reportado estudios de velocidad de reacción o de consumo
de energía para los procesos de remoción de amoníaco por cloración electrolítica.
REDUCCION ELECTRO-CATALITICA DE LOS NITRATOS.
Para la remoción de nitratos en las aguas residuales se disponen de dos tipos de
procesos: los biológicos y los fisicoquímicos.
En los tratamientos biológicos se utilizan bacterias heterotróficas para que reviertan
el proceso natural de nitrificación que se da en las plantas biológicas aerobias.
Estos procesos, como la mayoría de los procesos biológicos, requieren de una
operación ininterrumpida además de un monitoreo constante de los parámetros de
operación. Si a esto se suma la necesidad de utilizar una fuente de carbono como
nutriente para las cepas bacterianas (etanol o ácido acético, por lo general) se ve
claramente que los procesos de desnitrificación biológicos no son adecuados para
volúmenes bajos.
7 Hemphill, L.; Rogers, R. UElectrochemical Degradation of Domestic Wastewater". Proc. 28th lnd. Waste Conf., Purdue University Extension Series, No. 142, Pp. 214 -223 (1973).
6
Los métodos fisicoquímicos más usuales para la remoción de nitratos, como la
ósmosis inversa, la electrodiálisis y el intercambio iónico, resultan ser demasiado
costosos para emplearse en grandes volúmenes. Los procesos de ósmosis
inversa, por ejemplo, plantean serias dificultades· en el mantenimiento de los
equipos y los costos de operación por lo general son elevadosª.
Recientemente se ha publicado un método catalítico heterogéneo para la conversión
directa de los nitratos en nitrógeno gaseoso9. Este sistema cuenta con dos ventajas
especiales: el sistema es sumamente sencillo y eficiente y el efluente ·está
prácticamente listo para usarse, pues no requiere de ajustes de pH o remoción de
reactivos adicionalmente usados.
La principal desventaja de este sistema es el alto consto de los catalizadores de
cobre y paladio y lo peligroso del manejo del hidrógeno gaseoso que se usa como
agente reductor.
Como parte de los experimentos preliminares de remoción de nitratos con electrodos
de acero 1010 se observó un fenómeno de reducción catalítica hasta amoníaco.
Aunque este fenómeno no es extraño, no se encuentra reportado en la literatura
científica.
Se tienen algunos reportes de reducción catalítica de nitratos aunque no apuntan a
fenómenos electrolíticos en los cuales se esté generando Fe 2+. Estos procesos
utilizan clústeres de Fe-Mo-510, de alto costo, o silicatos de Fe (11)11
. Otros procesos
apuntan al uso de sales de Mg (11) 12.
8 Degremont (Editores) Water Treatment Handbook. Vol 2, 6a. Ed., Pp. 1217 -1220, Ed. Degremont, Francia (1991). 9 Sell, M. et al "Hydrogen Transport into Water via Hollow Fiber Membranas for Catalytic Nitrate Remova1· Proc. 1993 Membrana Technology Conference, American Water Works Association, Baltimore, E.U.A.. Pp. 471 - 490, (1993). 10 Girard, F.; Belanger, D. uElectrochemical Characterization of a MoFeS cluster for Nitrate Reduction". Proc. Electrochem. Soc. Vol. 94-19, No.: Water Purification by Photocatalytic, Photoelectrochemical and Electrochemical Processes. Pp. 111-119 (1994).
7
Sin embargo, y como se comentó para el caso de los experimentos de remoción de
amoníaco, el uso de sistemas electrolíticos para la generación in situ del reactivo, es
mucho más eficiente que los procesos en los cuales se tiene que agregar y dosificar
una solución externa.
En la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS se han utilizado electrodos de
acero 101 O por un período de tres años, obteniendo excelentes remociones de
valores como la DQO, la DBO, los fosfatos y otros. Recientemente se observó que
había una reducción parcial del valor de nitratos del influente al terminar el ciclo de
tratamiento. Aunque la explicación que se dio en su momento apuntó a una
adsorción física de los nitratos sobre los flóculos de fierro que se formaban en el
sistema electrolítico -de manera semejante a la reportada para los fosfatos-,
después se descubrió que era por este mecanismo de reducción catalizada por el
fierro que gran parte de los nitratos eran transformados a amoníaco. El fenómeno se
corroboró al ver el incremento de la concentración de amoníaco a la salida del
sistema de tratamiento.
Fenómenos semejantes se habían reportado con anterioridad, aunque no se habían
explicado 13.
La posibilidad de adaptar este proceso de reducción catalítica de los nitratos usando
hidrógeno y fierro (2+) generados electrolíticamente, fue la justificación necesaria
para evaluar este proceso en base a sus características cinéticas y de consumo
energético.
11 Postma, D. uKinetics of Nitrate Reduction by Detrital iron (2+)-silicatesn Geochim. Cosmochim. Acta, Vol. 54, No. 3, Pp. 903- 908 (1990). 12 Atta, S. K.; Hassan, M. A.M.; Balba, A.M. uNitrate Reduction under submerged conditions and application of iron(2+) and manganesa (2+t Alexandria Sci. Exch., Vol. 7, No. 1, Pp. 83-102 (1986). 13 UTests of Lime-Electrolytic-Agitation Sewage-Treatment Process at Easton, Pennsylvania: Landreth uoirect-Oxidationn System Studied by Engineering Division of Pensylvania State Department of Health and for Commitee of the Franklin lnstitute". Engineering News - Record. Vol. 83, No. 12, Pp. 569 - 572 (1919).
8
1. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS UTILIZADOS
1.1. EQUIPOS.
Para la ejecución de los experimentos materia de la presente tesis se utilizaron los
equipos que a continuación se mencionan:
1.1.1. Fuente de poder de corriente directa, marca Tektronix, modelo PS280, con
capacidad máxima de salida de 30 veo y 4 ACD.
1.1.2. Agitador magnético, marca Thermolyne, modelo Nuova 11, con velocidades
agitación variable de 100 a 1000 RPM a intervalos de 100 RPM.
1.1.3. Parrilla de calentamiento y agitación de 6 plazas, marca Lab-Line, modelo
1268, con velocidad de agitación variable hasta un máximo de 1200 RPM y
calentamiento máximo hasta 320ºC.
9
1.1.4. Balanza analítica, marca Ohaus, modelo GA200D, con capacidad máxima de
11 O g y precisión de 0.1 mg.
1.1.5. Analizador de iones, marca Orion, modelo EA 940, con capacidad de lectura de
0.00001 a 99, 999 unidades de concentración y hasta cinco cifras significativas.
Exactitud de .:!: 1 dígito significativo y repetibilidad de.:!: 1 dígito significativo.
1.1.6. Caja para la conexión de electrodos selectivos de iones, marca Orion, modelo
607.
1.1. 7. Electrodo selectivo de ion amonio, marca Orion, modelo 95-12, con rango de
detección de 0.01 a 14, 000 ppm de nitrógeno amoniacal y reproducibilidad de.:!: 2%.
1.1.8. Electrodo selectivo de ion nitrato, marca Orion, modelo 93-07, con rango de
detección de 0.1 a 14, 000 ppm de nitrógeno de nitratos y reproducibilidad de .:!: 2%.
1.1. 9. Electrodo selectivo de ion cloruro, de combinación, marca Orion, modelo 96-
17B, con rango de detección de 1.8 a 35, 500 ppm y reproducibilidad del .:!: 2%.
1.1.10. pH metro de combinación, marca Orion, modelo ROSS 81-02, con rango
de medición de O a 14 unidades de pH.
1.1.11. Electrodo de referencia de doble junta, marca Orion, modelo 90-02.
1.1.12. Espectrofotómetro de luz visible, marca Milton Roy, modelo Spectronic
210, con rango de operación de 340 a1000 nm y exactitud de 2nm (a 365 nm),
repetibilidad de 1 nm y rango fotométrico de detección de 0.000 a 1980 unidades de
concentración.
1.1.13. Conductímetro, marca Sprite, modelo 6000, con rango de detección de O
a 19,990 mS/cm, exactitud del! 1% yrepetibilidad del! 0.5%.
10
1.1.14. Destilador de agua eléctrico, marca Barnstead, modelo A 1011-A,
equipado con un filtro de intercambio iónico para la eliminación de dureza en el agua
de alimentación y con un bafle para la pirólisis de los compuestos orgánicos . volátiles. El equipo tiene instalado un sensor de conductividad en la tubería de
salida y una válvula automática que desecha el agua destilada cuando ésta tiene
una conductividad mayor a 1 mmho/cm (Agua Tipo 11).
1.1.15.
membrana.
Prepipeta, marca Brinkmann, modelo 5009 000-1, con filtro de
1.1.16. Reloj mecánico de cuenta regresiva, marca General Electric.
1.1.17. Cronómetro digital, marca Control Company.
1.2. MATERIAL
Para la ejecución de los experimentos materia de la presente tesis se utilizaron los
materiales que a continuación se mencionan:
1.2.1. Caimanes de acero inoxidable con cable de cobre y recubrimiento de plástico,
marca Tektronix.
1.2.2. Barra de agitación magnética de 2n de longitud y 5/1 sn de diámetro con
recubrimiento de teflón, marca Mono-Mold, modelo 4775-65.
1.2.3. Barras de agitación magnética tipo huevo de 1.5 cm de longitud, Marca VWR,
modelo 59948-078.
1.2.4. Soporte universal de acero inoxidable.
11
1.2.5. Pinzas para refrigerante de tres dedos, de acero inoxidable y con recubrimiento
de plástico en los dedos.
1.2.6. Tapones de látex. Estos tapones se utilizaron como separadores entre los
electrodos. Para ello fueron cortados manualmente de manera que dieran una
separación de 1 cm.
1.2.7. Pipetas serológicas de 1, 5 y 10 ml, Clase A, con separaciones a cada 1 mL,
marca Pyrex, modelo 7100
1.2.8. Pipetas Volumétricas de 1, 2, 5, 10, 20, 25, 50 y 100 ml, Clase A, marca Pyrex,
modelo 7102.
1.2.9. Vasos de precipitados de 30, 50 y600 mL, marca Pyrex, modelo 1000.
1.2.10.
Brannan.
Termómetro de mercurio, de inmersión parcial, de -20 a 50ºC, .marca
1.2.11. Celdas para espectrofotometría, de 20 mm de paso, marca Milton Roy,
modelo 33-17-77.
1.2.12. Matraces volumétricos de 50, 100, 1000 y 2000 mL, marca Pyrex,
modelo 5640.
1.2.13. Embudos de vidrio de 4 cm de diámetro y tubo de descarga de 5 cm de
largo, marca Kimax, modelo 58.
1.2.14. Varilla de vidrio de borosilicato de 5 mm de diámetro.
1.2.15. Perlas de vidrio de borosilicato de 3 mm de diámetro.
12
1.2.16. Matraz Erlenmeyer tipo Berzelius, con boca de pico, de 250 ml, marca
Pyrex, modelo 1080.
1.2.17. Espátula vibratoria con cucharillas de acero incoxidable, marca Mettler,
modelo LV3.
1.2.18. Papel para pesadas de 4" X4", marca Labcraft, modelo 120-850.
1.2.19. Placas de acero al carbón Tipo 1010, de 74.3 mm de largo por 51.7 mm
de ancho y 3.15 mm de espesor. Este material fué proporcionado por Aceros y
Montacargas del Toro, S.A. de C.V.
1.2.20. Placa de acero inoxidable tipo T304 de 73.95 mm de largo por 51.8 mm
de ancho y 4.8 mm de espesor. Este material fué proporcionado por Consorcio
Industrial Metalero, S.A. de C.V.
1.2.21. Barra de grafito grado GSP-85, de 1 O cm de largo y 6.15 mm de
diámetro. Este material fué proporcionado por Grupo ROOE, S.A. de C.V. Esta barra
fué utilizada como ánodo en los experimentos de eliminación de amoníaco. En uno
de sus extremos se le colocó firmemente una abrazadera de acero y se conectó a la
fuente de poder utilizando un caimán que aprisionaba el tomillo de la abrazadera.
Para evitar la corrosión del caimán en la solución electrolítica durante los
experimentos, se aislaron las piezas ya ensambladas con cinta aislante y se recubrió
el ensable con gel de silicón. La longitud libre de la barra de grafito era de 7 cm.
1.3. REACTIVOS Y SOLUCIONES
1.3.1. Reactivos.
1.3.1.1.
No. 3624.
Cloruro de sodio en cristales, grado Reactivo Analítico, marca JT Baker,
13
1.3.1.2
No. 0660.
Cloruro de amonio granular, grado Reactivo Analítico, marca JT Baker,
1.3.1.1.3 Nitrato de potasio en cristales, grado Reactivo Analítico, marca Química
Dinámica, No. 85600.
1.3.1.4. Agua destilada Tipo 11. Para la preparación de todas las soluciones
sintéticas usadas en los experimentos materia de la presente tesis se utilizó el agua
destilada de los Laboratorios de Análisis del Agua del ITESM-RZS. Esta agua se
destila en el destilador eléctrico Bamstead A1011-A ytiene una conductividad menor
a 1 mmho/cm.
1.3.1.5. Agua libre de Amoníaco. Esta agua se utiizó para la preparación de los
estándares de calibración del electrodo selectivo de ión amonio. Para prepararse se
dejaron en reposo 2 L de agua destilada en un recipiente herméticamente cerrado al
cual se le añadieron 5 g de resina de intercamnbio catiónico Dowex HCR-W2, forma
ácida, marca JT Baker, No. 1927 -05.
1.3.1.6. Acido acético glacial, grado Reactivo Analítico, marca JT Baker, No.
9508.
1.3.1.7. Acido clorhídrico, grado Reactivo Analítico, marca JT Baker, No. 9535-61.
1.3.1.8. Acetato de amonio en cristales, grado Reactivo Analítico, marca JT
Baker, No. 0596.
1.3.1.9. Acetato de sodio en polvo anhidro, grado Reactivo Analítico, marca JT
Baker, No. 3470.
1. 3.1.1 O. Clorhidrato de hidroxilamina en cristales, grado Reactivo Analítico,
marca Productos Químicos Monterrey, No. 002096.
1.3.1.11. Monoclorhidrato de 1, 10-fenantrolina monohidratado en cristales, grado
Reactivo Analítico, marca JT Baker, No. T17 4-03.
1.3.1.12. Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado en cristales finos, grado
Reactivo Analítico, marca JT Baker, No. 2054.
1.3.1.13. Solución Ajustadora del pH y la fuerza iónica para la determinación de
amoníaco por el método del electrodo selectivo, marca Orion, No. 951211.
1.3.1.14. Solución estándar de amoníaco de 1000 ± 5 ppm, marca Orion, No.
951007.
14
1.3.1.15 Solución estándar de nitratos 0.1 M, marca Orion, No 920706.
1.3.1.16. Solución ajustadora de la fuerza iónica para la determinación de nitratos
por el método del electrodo selectivo, marca Orion, No 930711.
1.3.1.17. Solución supresora de interferecias para la determinación de nitratos
por el método del electrodo selectivo, marca Orion, No 93071 O.
1.3.1.18. Solución estándar de cloruros de 1000 ppm, marca Orion, No. 941708.
1.3.1.19. Solución ajustadora de la fuerza iónica para la determinación de
cloruros por el método del lectrodo selectivo, marca Orion, No. 940011.
1.3.1.20. Solución supresora de interferencias para la determinación de cloruros
por el método del electrodo selectivo, marca Orion, No. 941709.
1.3.1.21. Solución buffer de pH, de valor 4.01 ± 0.01, marca Orion, modelo
perPhect Buffer 4.
1.3.1.22. Solución buffer de pH, de valor 7.00 ± 0.01, marca Orion, modelo
perPhect Buffer 7.
1.3.1.23. Solución buffer de pH, de valor 10.01 ± 0.02, marca Orion, modelo
perPhect Buffer 10.
1.3.1.24. Estándar de conductividad de 987 mS/cm, marca VWR, modelo 23226-
603.
1.3.1.25. Estándar de conductividad de 1,413 mS/cm, marca Hanna lnstruments,
modelo Hl-7031.
1.3.1.26. Estándar de conductividad de 12.88 mS/cm, marca Corning, modelo
473624.
1.3.1.27. Estándar de conductividad de 80, 000 mS/cm, marca Hanna
lnstruments, modelo Hl-7034.
1.3.1.28. Solución cloruro de amonio y cloruro de sodio. Se disolvieron 0.1145 g
de cloruro de amonio y 5 g de cloruro de sodio en 1000 ml de agua destilada.
15
1.3.2. Soluciones preparadas en el Laboratorio.
1.3.2.1. Solución cloruro de amonio y cloruro de sodio de doble concentración:
Se disolvieron 0.2 g de cloruro de amonio y 5 g de cloruro de sodio en
1000 ml de agua destilada.
1.3.2.2. Solución de nitrato de potasio y cloruro de sodio:
Se disolvieron 2.02 g de nitrato de potasio y 2.5 g de cloruro de sodio en
1000 ml de agua destilada.
1.3.2.3. Solución de nitrato de potasio:
destilada.
1.3.2.4.
Se disolvieron 8.0882 g de nitrato de potasio en 1000 ml de agua
Solución de nitrato de potasio de media concentración:
Se preparó una de dilución 1: 1 de la solución de nitrato de poatasio
anterior con agua destilada.
1.3.2.5. Solución de hidroxilamina:
destilada.
1.3.2.6.
Se disolvieron 1 O g de clorhidrato de hidroxilamina en 100 ml de agua
Solución buffer de acetato de amonio:
Se disolvieron 250 g de acetato de amonio en 150 ml de agua destilada
y se le agregaron 700 ml de ácido acético glacial.
1.3.2. 7. Solución de acetato de sodio:
Se disolvieron 200 g de acetato de sodio en 800 ml de agua destilada.
1.3.2.8. Solución de fenantrolina:
Se disolvieron 100 mg de clorhidrato de 1, 10-fenantrolina
monohidratada en 100.ml de agua destilada, agitando ycalentando a 80ºC.
1.3.2.9. Solución stock de fierro:
Se mezclaron 20 ml de ácido sulfúrico concentrado y 50 ml de agua
destilada. Se disolvieron en esta mezcla 1.404 g de sulfato ferroso amoniacal
hexahidratado. Se le anadió, gota a gota, una solución de permanganato de potasio
0.1 N hasta que la solución viró a un color rosado que persistió. Se aforó a 1000 m L
con agua destilada.
16
1.3.2.10. Soluciones estándares de fierro de 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 0.6 0.8 y 1.0
ppm de fierro:
Se prepararon a partir de la solución stock de fierro anterior siguiendo el
método recomendado en el Standard Methods.14
1.3.2.11. Soluciones estándares de amoníaco de 10, 20, 50, 100 y 150 ppm:
Se prepararon diluyendo 1, 2, 5, 1 O y 15 ml de solución estándar de
amonio de 1000 ppm, respectivamente, con agua libre de amoníaco y aforando a 100
ml.
1.3.2.12. Soluciones estándares de nitratos de 14, 28, 140 y280 ppm:
Se prepararon diluyendo 0.5, 1, 5 y 1 O ml de solución estándar de
nitratos 0.1 M, respectivamente, con agua destilada y aforando a 50 m L.
1.3.2.13. Soluciones estándares de cloruros de 50,100,250 y500 ppm:
Se prepararon diluyendo 2.5, 5, 12.5 y 25 ml de solución estándar de
cloruros de 1000 ppm, respectivamente, con agua destilada y aforando a 50 ml.
14 Sección 3500-Fe D. Método de la Fenantrolina. En Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19a. edición. American Public Health Association-American Water Works Association-Water Environment Federation. Pp. 3-68 a 3-70 Washington, OC, E.U.A. (1995).
17
2. METODOS DE ANALISIS.
Para determinar los parámetros de interés en todos los experimentos materia de la
presente tesis, se utilizaron los métodos de análisis que a continuación se
especifican:
2.1. DETERMINACIONES DE AMONIACO.
Se utilizó el método del electrodo selectivo de amoníaco que se especifica en el
Standard Methods15. Se utilizaron el analizador de iones acoplado a la caja de
conexión de electrodos mencion.ados en la sección de equipos § 1.1.5. y 1.1.6.
Se utilizó el electrodo selectivo de amonio mencionado en la sección de equipo §
1.1. 7. El equipo se calibró, siguiendo las recomendaciones del fabricante 16,
utilizando la técnica de calibración directa con los estándares de amoníaco
mencionados en la sección de soluciones §1.3.2.11.
15 Sección 4500-NH3 D. Método del Electrodo Selectivo de Amoníaco. En Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19a. edición. American Public Health Association-American Water Works Association-Water Environment Federation. Pp. 4-78 y 4-79 Washington, DC, E.U.A. (1995). 16 Model 95-12 Ammonia Electrode. lnstruction Manual. Editor. Orion Research lncorporated. Laboratory Products Group. Pp 9-14. Boston, MA., E.U.A. (1990).
18
Tanto a los estándares como a las muestras se les añadió solución ajustadora de la
fuerza iónica § 1. 3.1.13 a razón de 2 ml por cada 100 ml de estándar o muestra.
Tanto los estándares como las muestras se analizaron a la misma temperatura, a
saber, 25ºC y a la misma velocidad de agitación.
2.2. DETERMINACIONES DE CLORUROS.
Se utilizó el método del electrodo selectivo de cloruros. Se utilizó el analizador de
iones acoplado a la caja de conexión de electrodos §1.1.5. y 1.1.6 ..
Se utilizó el electrodo selectivo de cloruros §1.1.9. El equipo se calibró, siguiendo las
recomendaciones del fabricante17, utilizando la técnica de calibración directa con los
estándares de cloruros mencionados en la sección de soluciones §1.3.2.13.
Tanto a los estándares como a las muestras se les añadió solución ajustadora de la
fuerza iónica §1.3.1.19 a razón de 2 ml por cada 100 ml de estándar o muestra.
Tanto a los estándares como a las muestras se les añadió solución supresora de
interferencias §1.3.1.20 a razón de 1 ml por cada 1 nil de estándar o muestra. Las
soluciones tratadas con este reactivo se dejaron reaccionar por diez minutos antes
de realizar las mediciones.
Tanto los estándares como las muestras se analizaron a la misma temperatura, a
saber, 25ºC sin agitación.
17 Model 96-17B Combination Chloride Electrode. lnstruction Manual. Editor. Orion Research lncorporated. Laboratory Products Group. Pp 7-11. Boston, MA., EUA(1990).
19
2.3. DETERMINACIONES DE NITRATOS.
Se utilizó el método del electrodo selectivo de nitratos que se especifica en el
Standard Methods18. Se utilizaron el analizador de iones acoplado a la caja de
conexión de electrodos mencionados en la sección de equipos §1.1.5. y 1.1.6.
Se utilizaron el electrodo selectivo de nitratos §1.1.8 y el electrodo de referencia de
doble junta §1.1.11, mencionados en la sección de equipos. El equipo se calibró,
siguiendo las recomendaciones del fabricante 19.20, utilizando la técnica de calibración
directa con los estándares de nitratos mencionados en la sección de soluciones
§1.3.2.12.
Tanto a los estándares como a las muestras se les añadió solución ajustadora de la
fuerza iónica §1.3.1.16 a razón de 2 ml por cada 100 ml de estándar o muestra.
Tanto a los estándares como a las muestras se les añadió solución supresora de
interferencias §1.3.1.17 a razón de 1 ml por cada 1 ml de estándar o muestra.
Tanto los estándares como las muestras se analizaron a la misma temperatura, a
saber, 25ºC y a la misma velocidad de agitación.
18 Sección 4500-N03 D. Método del Electrodo Selectivo de Nitratos. En Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19a. edición. American Public Health Association-American Water Works Association-Water Environment Federation. Pp. 4-86 y 4-87 Washington, DC, USA (1995). 19 Model 93-07 Nitrate Electrode. lnstruction Manual. Editor. Orion Research lncorporated. laboratory Products Group. Pp 6-12. Boston, MA., USA (1990).
20 Modal 90-02 Double Junction Reference Electrode. lnstruction Manual. Editor. Orion Research lncorporated. Laboratory Products Group. Boston, MA.,USA (1990) .
..... "'f'("'"\,.,..rl"'~ 8 l B 1, \ ' ' _, '-
,:.~: '~
20
2.4. DETERMINACIONDEL pH.
Se utilizó el método electrométrico que se especifica en el Standard Methods21. Se
utilizaron el analizador de iones acoplado a la caja de conexión de electrodos
mencionados en la sección de equipos §1.1.5 y 1.1.6.
Se utilizó el electrodo de pH mencionado en la sección de equipo §1.1.10. El equipo
se calibró, siguiendo las recomendaciones del fabricante22, utilizando la técnica de
calibración directa con los estándares de pH mencionados en la sección de
soluciones §1.3.1.21-23.
Tanto los estándares como las muestras se analizaron a la misma temperatura, a
saber, 25ºC y a la misma velocidad de agitación.
2.5. DETERMINACION DE LA CONDUCTIVIDAD.
Se utilizó el método de laboratorio que se especifica en el Standard MethodsZ3. Se
utilizó el conductímetro especificado en la sección de equipo §1.1.13. El equipo se
calibró, siguiendo las recomendaciones del fabricante24, utilizando la técnica de
calibración directa con los estándares de conductividad mencionados en la sección
21 Sección 4500-H+ B. Método Electrométrico. En Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19a. edición. American Public Health Association-American Water Works Association-Water Environment Federation. Pp. 4-65 y 4-69 Washingtone, DC,USA (1995). 22 ROSS pH Electrode. lnstruction Manual. Editor. Orion Research lncorporated. Laboratory Products Group. Pp 6 y 7. Boston, MA.,USA (1990). 23 Sección 251 O B. Método de Laboratorio. En Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19a. edición. American Public Health Association-American Water Works Association-Water Environment Federation. Pp. 2-45 y 2-46 Washingtone, DC,USA (1995). 24 Procedimiento L-:-P/CONDUCT: Procedimiento para Determinar la Conductividad del Agua. Editor. Laboratorio de Análisis del Agua ITESM-RZS. Pp 1 - 7. Atizapán, Edo. México. (1995).
21
de soluciones §1.3.1.24-27. Tanto los estándares como las muestras se analizaron a
la misma temperatura, a saber, 25ºC.
2.6. DETERMINACIONIE RERROTOTAL.
Se utilizó el método espectrofotométrico con fenantrolina que se especifica en el
Standard Methods25. Se utilizó el espectrofotómetro especificado en la sección de
equipo §1.1.12. El equipo se calibró, siguiendo las recomendaciones del
fabricante26, utilizando la técnica de calibración directa, con los estándares de fierro
mencionados en la sección de soluciones preparadas §1.3.2.1 O.
25 3500-Fe D. Método de Fenantrolina. En Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19a. edición. American Public Health Association-American Water Works Association-Water Environment Federation. Pp. 3-68 a 3-70. Washington, DC,USA (1995). 26 Procedimiento L-P/CONDUCT: Procedimiento para Determinar la Conductividad del Agua. Editor. Laboratorio de Análisis del Agua ITESM-RZS. Pp 1 - 7. Atizapán, Edo. México. (1995).
22
3. EXPERIMENTOS DE REMOCION DE AMONIACO.
3.1. PLANTEAMIENTO.
Uno de los métodos usados para remover amoníaco de las aguas residuales es la
cloración hasta el punto de "break-point"27. En este método, el amoníaco disuelto en
el agua reacciona en etapas sucesivas con cloro gaseoso formando cloraminas
polisustituidas y liberándose, al final de la reacción, nitrógeno gaseoso.
Este método, sin embargo, plantea serias dificultades de aplicación debido a lo
problemático que suelen resultar el manejo y la dosificación de este gas. Una
manera mucho más sencilla de aplicar este método es la generación electrolítica del
gas cloro in situ.
El cloro puede generarse electrolizando una solución rica en cloruros y utilizando
electrodos de material inerte como los manufacturados en grafito, dióxido de plomo,
27 Pontius, F. W. (Editor) Water Quality and Treatment: A Handbook of Community Water Supplies. 4a. Ed. Pp. 760 - 762. American Water Works Association / Me GrawHill. Nueva York, E.U.A.. (1990).
23
platino y platino platinizado superficialmente28. Algunas experiencias con el uso de
este método has sido reportadas en la literatura científica29•30
.
Aunque en la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS no se han utilizado
electrodos inertes para la eliminación de amoníaco por cloración electrolítica se
pueden, sin embargo, adelantar algunas hipótesis inducidas a partir de las
observaciones recolectadas de la operación con electrodos de acero 101 O.
En los procesos electrolíticos con ánodos de acero 101 O, se ha observado una
eficiente floculación de los materiales suspendidos en las aguas residuales. La
liberación de iones Fe2+ de los ánodos promueve este fenómeno sin la necesidad de
adicionar un coagulante externo.
Lo mismo puede adelantarse para un proceso de cloración electrolítica, puesto que
la materia prima para la formación electrolítica de cloro, los cloruros, se encuentran
comúnmente en las aguas residuales.
Por otro lado, en los procesos con ánodos de acero 101 O se ha observado una
mayor eficiencia en la remoción de ciertos iones, como los fosfatos, que aquélla
alcanzada en los procesos tradicionales de coagulación con sales de fierro o
aluminio.
La razón de esto es que la reacción entre los iones fosfato y los iones Fe2+ , liberados
de los ánodos, es mucho más íntima y estequiométrica que aquélla que se efectúa
cuando se aplican soluciones de coagulantes a base de sales de fierro o aluminio.
Para el caso de los fosfatos se ha reportado y explicado el mecanismo de se
remoción en base a fenómenos de adsorción en la superficie de los flóculos de
28 Millar, H.C.; Knipe, W. Electrochemical Treatment of Municipal Waster Water. U.S. Public Health Service Publication 999-WP-19. U.S. Department of Heatl, Education and Welfare. E.U.A. (1965) 29 Poon, C. P. C. "Electrochemical Process for Sewage Treatmenr Proc. 28th lnd. Waste Conf., Purdue University Extension Series, No. 142, Pp. 281-292 (1973). 11 Poon, C.P.C.; Brueckner, T. G. "Physicochemical Treatment of Wastewater-Seawater Mixture by Electrolysisn. Jour. Water Poll. Control Fed., Vol. 47, No. 1, Pp. 66-78 (1975).
24
hidróxido ferroso que se forman como producto de la descomposición electrolítica de
los ánodos de acero 1010 en el agua31.
Lo mismo puede adelantarse para las reacciones de eliminación de amoníaco por
cloración electrolítica. La reacción debe proceder de manera mucho más eficiente,
puesto que el reactivo se está produciendo in situ, a una velocidad constante y
reacciona estequimétricamente una vez liberado.
Se han reportado algunos estudios acerca de las velocidades de remoción de la
DQO en aguas residuales a varios voltajes. Estos estudios además ofrecen
estimaciones del consumo de energía durante el proceso32.
Sin embargo no se han reportado estudios de velocidad de reacción o de consumo
de energía para los procesos de remoción de amoníaco por cloración electrolítica.
Por lo anterior se planteo la necesidad de evaluar el proceso de eliminación de
amoníaco por el método de cloración con cloro generado electrolíticamente, en base
a sus velocidades de reacción a varios voltajes y a los consumos de energía del
proceso mismo.
3.2. PROCEDIMIENTO
Se realizaron cinco experimentos para evaluar la remoción de amoníaco por el
proceso de cloración con cloro generado electrolíticamente, utilizando para ello una
solución sintética de amoníaco §1.3.1.28 en un reactor a escala laboratorio.
31 Sadek, S. E. An Electrochemical Method for Removal or Phosphates from Waters.
Water Pollution Control Research Series 17010-02/70. Federal Water Quality Administration, U.S. Department of Interior, Ohio, E.U.A. (1970)
25
El reactor consistía en un vaso de precipitados de 600 mL provisto de agitación
magnética y de un soporte para la sujeción superior de los electrodos. Ya colocados
los electrodos eran conectados a una fuente de corriente directa usando cables con
puntas de caimán. El reactor se ensamblaba y luego se llenaba con 500 mL de la
solución sintética. En la Figura 1 puede observarse un diagrama de dicho reactor así
como su disposición en los experimentos.
Como ánodo se utilizó una barra de grafito grado GSP-85, de 1 O cm de largo y 6.15
mm de diámetro §1.2.21. En uno de sus extremos se le colocó firmemente una
abrazadera de acero para garantizar una buena alimentación de corriente. Ya
colocada en la barra, se le conectó un cable con terminación en punta tipo caimán. El
caimán se sujetó firmemente al tomillo de la brazadera. Para evitar la corrosión del
caimán o de la abrazadera en la solución electrolítica durante los experimentos, se
aislaron las piezas ya ensambladas con cinta aislante y se recubrió el ensable con
gel de silicón. Ya aislado· el ensamblaje quedaba libre una porción de barra de grafito
de 7 cm de longitud.
Como cátodo se utilizó una placa de acero inoxidable tipo T304 de 73. 95 mm de largo
por 51.8 mm de ancho y 4.8 mm de espesor §1.2.20. La placa era alimentada de
corriente directa utilizando un cable con terminación en punta de caimán. El caimán
se sujetaba firmemente a la placa para tener una buena alimentación de corriente.
Los electrodos se colocaron a una distancia de un centímetro entre ellos usando una
pieza de plástico aislante.
Ya ensamblado el reactor se llenaba con 500 mL de la solución sintética y se ponía
en agitación a una velocidad de 700 rpm.
32 Hemphill, L.; Rogers, R. uElectrochemical Degradation of Domestic Wastewater''. Proc. 28th lnd. Waste Conf., Purdue University Extension Series, No. 142, Pp. 214 -223 (1973).
26
Sin conectar los cables que alimentaban los electrodos a la fuente de poder, se
fijaba el voltaje elegido. Ya fijado el voltaje se apagaba la fuente y se conectaban los
cables.
Ya conectados los electrodos a la fuente de poder se encendía ésta para iniciar la
reacción. Simultáneamente se echaba a andar un cronómetro digital para llevar un
registro del tiempo de la reacción.
Se tomaron 10 muestras de 5 ml de la solución en reacción para analizar la
concentración de amoníaco con el paso del tiempo.
Como la corriente variaba a lo largo del experimento, se llevó a la vez un registro de la
misma con respecto al tiempo.
El experimento se repitió a cinco diferentes voltajes, a saber, 10V, 12.SV, 15V, 17.5V y
20V. Para cada voltaje se realizaron tres repeticiones. El orden en que se realizaron
estos experimentos fué seleccionado al azar. Los resultados, sin embargo, y para
facilitar una comprensión cabal del proceso, se reportan en forma ordenada de
manera que el número de experimento que se reporta no corresponde en todos los
casos al orden en que fueron realizados.
Uno de estos experimentos, el Experimento 1- Repetición 3, se efectuó usando como
solución sintética una del doble de concentración §1.3.2.1. Esto se hizo para ver el
efecto de la concentración inicial del amoníaco en la velocidad de la reacción y para
poder, en base a ello, predecir el orden de la misma.
27
3.3. RESUL TACOS
Los resultados de estos experimentos se pueden apreciar en las Tablas I a XV. En
ellas se especifican las corrientes registradas en el tiempo, asi como los valores de
concentración de amoníaco en cada muestra tomada.
Para cada experimento se calculó el consumo de energí~ (en W-h), tomando como
base para los cálculos los valores de corriente y voltaje registrado así como el tiempo
trascurrido. Los tiempos se transformaron en horas decimales y, para calcular la
energía, se multiplicaba el valor de corriente por el del voltaje y se integraba para el
intervalo de tiempo en que estos valores persistían. Finalmente se calculó la energía
acumulada a cada intervalo de tiempo, sumando consecutivamente los valores de
energía calculados para cada intervalo. Estos cálculos también se encuentran en las
Tablas I a 'JfN.
Con los datos de las Tablas I a XV se construyeron gráficas de concentración de
amoníaco en ppm ([NH3]) versus el tiempo de reacción en horas para cada
experimento. Estas gráficas se pueden observar en las Figuras 3 a 17. En cada una
de estas gráficas se especifican los valores de la constante y la pendiente para una
recta obtenida mediante el cálculo de la regresión lineal de los datos. También se
especifica en valor del coeficiente de regresión (r2).
Los resultados del Experimento 1 - Repetición 3, indicaron que la concentración
inicial de amoníaco en la solución no tiene un efecto significativo en la velocidad de la
reacción, por lo cual se infiere que la reacción es de primer orden. La forma lineal de
la gráfica ya apuntaba a este hecho, pero fué corroborado con los resultados de este
experimento.
Como la reacción es de primer orden, se puede considerar que las pendientes de
estas curvas de regresión representan los valores de las velocidades de las
reacciones en cada experimento. El valor absoluto de estas pendientes se puede
28
interpretar como la velocidad de disminución de la concentración de amoníaco para
cada experimento.
En la Tabla XVI se resumen estos valores de velocidad para cada experimento.
Con los datos de esta Tabla XVI se realizó un análisis de varianza de las velocidades
de disminución de la concentración de amoníaco con respecto a los voltajes
utilizados en cada experimento. El análisis arrojó un coeficiente de regresión de
0.93. Esto significa que el 93 % de la variabilidad observada en los datos se puede
explicar como respuesta al cambio en el valor del voltaje aplicado.
El alto valor del estadístico F para esta prueba (140.5) indica que por lo menos
alguna de las medias de la velocidad de disminución de la concentración de
amoníaco de los distintos tratamientos analizados (los distintos voltajes) es diferente
a las demás. Un análisis de Sheffé, no reportado en la presente tesis, indicó que
existen diferencias significativas entre las medias de los cinco tratamientos (voltajes)
empleados.
De lo anterior se puede concluir que, efectivamente, la velocidad de disminución de la
concentración de amoníaco aumenta a medida que el voltaje de electrólisis aumenta,
a razón de 5.44 por volt
En la Figura 33 se puede observar el análisis de regresión lineal que se efectuó con
los datos de los primeros cinco páneles de experimentos. Se indican en ella el valor
del coeficiente de regresión así como el valor del estadístico F.
Se debe mencionar que los valores de velocidad de los Experimentos 2,
Repeticiones 1 y2, fueron excluidos del análisis de regresión pues caían fuera de los
límites de confianza. La desviación de estas observaciones puede ser explicada en
base a una mala limpieza de los electrodos antes de realizar el experimento.
También con los datos de las Tablas I a XV se construyeron gráficas de
29
concentración de amoníaco en ppm· ([NH3]) versus la energía introducida en (W-h) al
tiempo de muestreo, para cada experimento. Estas gráficas se pueden observar en
las Figuras 18 a 32. En cada una de estas gráficas se especifican los valores de la
constante y la pendiente para una recta obtenida mediante el cálculo de la regresión
lineal de los datos. También se especifica en valor del coeficiente de regresión (r2).
Como la reacción es de primer orden, se puede considerar que las pendientes de
estas curvas de regresión representan los valores de las derivadas de la
concentración de amoníaco en la solución con respecto a la energía introducida en
cada experimento.
En la Tabla XVII se resumen estos valores de las derivadas de concentración de
amoníaco con respecto a la energía introducida, para cada experimento.
Con los datos de esta Tabla XVII se realizó un análisis de varianza de las derivadas
de la concentración de amoníaco con respecto la energía introducida a los diferentes
voltajes utilizados en cada experimento. El análisis arrojó un coeficiente de regresión
de 0.87. Esto significa que el 87 % de la variabilidad observada en los datos se
puede explicar como respuesta al cambio en el valor del voltaje aplicado.
El alto valor del estadístico F para esta prueba (70.95) indica que por lo menos
alguna de las medias de la derivada de la concentración de amoníaco con respecto a
la energía introducida de los distintos tratamientos analizados (los distintos voltajes)
es diferente a las demás. Un análisis de Sheffé, no reportado en la presente tesis,
indicó que existen diferencias significativas entre las medias de los cinco
tratamientos (voltajes) empleados.
De lo anterior se puede concluir que, efectivamente, la derivada de la concentración
de amoníaco con respecto a la energía introducida disminuye a medida que el voltaje
de electrólisis aumenta, a razón de -0.08 por volt
En la Figura 34 se puede observar el análisis de regresión lineal que se efectuó con
30
los datos de los primeros cinco páneles de experimentos. Se indican en ella el valor
del coeficiente de regresión así como el valor del estadístico F.
Se debe mencionar que los valores de velocidad de los Experimentos 2,
Repeticiones 1 y2, fueron excluidos del análisis de regresión pues caían fuera de los
límites de confianza. La desviación de estas observaciones puede ser explicada en
base a una mala limpieza de los electrodos antes de realizar el experimento.
Los análisis de varianza de las velodidades de reacción y de las derivadas de la
concentración de amoníaco con respecto a la energía introducida para los distintos
voltajes usados en estos experimentos se realizaron utilizando el paquete estádistico
SAS33.
De las discusiones anteriores se puede inferir que a medida que el voltaje aumenta,
la velocidad de la reacción de eliminación de amoníaco por medio de cloración
electrolítica aumenta notablemente. Por el contrario, a medida que el voltaje
aumenta, disminuye la eficiencia energética, expresada como la derivada de la
concentración de amoníaco con respecto a la energía introducida.
En palabras llanas esto significa que a mayores voltajes la reacción procede en un
tiempo más corto pero que el consumo energético se aumenta mucho más allá de lo
óptimo.
Para estimar el voltaje y tiempo de tratamiento óptimo para esta reacción se
calcularon los tiempos necesarios para conseguir una disminución del 50% en las
concentraciones iniciales de amoníaco en cada experimento.
Para calcular dicho valor, al que se le designó T112, se utilizaron los valores de
concentración inicial de amoníaco de cada experimento, reportados en las Tablas I a
XV así como las ecuaciones de regresión reportadas en las Figuras 3 a 17.
33 SAS ASSIST ™ SOFTWARE. Versión 6, 1 a. Ed. SAS lnstitute, Carolina del Norte, E. U. A. (1992)
31
También para estimar el voltaje ytiempo de tratamiento óptimo para esta reacción se
calcularon las energías necesarias para conseguir una disminución del 50% en las
concentraciones iniciales de amoníaco en cada experimento.
Para calcular dicho valor, al que se le designó E1ri, se utilizaron los valores de
concentración inicial de amoníaco de cada experimento, reportados en las Tablas I a
~ así como las ecuaciones de regresión reportadas en las Figuras 18 a 32.
Los resultados se encuentran sumarizados en la Tabla XVIII.
Estos valores de T1ri y E1
ri se graficaron contra el voltaje aplicado y se obtuvo una
gráfica como la que se muestra en la Figura 35. Los datos de regresión que se
muestran en esta gráfica corresponden a las líneas ajustadas para la variación de
T1ri y de E1
ri con respecto al voltaje, respectivamente.
El punto donde las líneas se cruzan representa el punto de tratamiento ideal para
esta solución en cuestión. La gráfica muestra que el tratamiento ideal para obtener
una reducción del 50% en la concentración inicial de amoníaco corresponde a una
electrólisis a 19.33 V por 12.52 minutos y eligiendo las dimensiones y separación
entre electrodos mencionadas de manera que se tenga un consumo de energía del
orden de 13.1 O W-h. Estos resultados son aplicables a un volumen de control de 500
mL y pueden ser dimensionados a volúmenes superiores por simple escalamiento.
Por ejemplo, se podrá tratar un efluente con las características de conductividad de la
solución experimental (5.6 mS/cm) a razón de 3.4x10-4 Us, operando a 19.33 volts y
utilizando un ánodo de grafito tipo GSP-85 con una superficie de 19.62 cm2 y un
cátodo de acero inoxidable T304 con una superficie de 88.68 cm2, separados a una
distancia de un centímetro.
Si el número de ánodos se duplica se podrá tratar el doble del flujo establecido. Si
se utilizan 1 O pares de electrodos con estas dimensiones se podrá tratar entonces
32
un flujo 20 veces mayor, es decir 6.8 X 1 O -3 Lis.
Hablar de 10 ánodos de 10 cm es hablar de una barra de grafito de dimensiones
comerciales· y que puede ser montada sinninguna dificultad en una canaleta de
dimensiones adecuadas. Incrementando el número de barras de grafito de
dimensiones comerciales se puede elevar la capacidad de tratamiento. Por ejemplo,
utilizando 100 barras se podrá tratar aproximadamente 0.68 Us de agua.
Los consumos energéticos van a ir aumentando a medida que se hagan estos
escalamientos, pero lo importante es que se estarán manteniendo las condiciones
de operacion ideales.
Debe tenerse en cuenta que las aguas residuales domésticas tienen
conductividades de unos diez órdenes de magnitud menores y que además las
concentraciones de amoníaco oscilan entre los 50 y 70 ppm. Por ello los
tratamientos se deben dimensionar haciendo un pánel de experimentos como el que
se ha discutido, puesto que cuando la conductividad de la solución varía, varían
también las condiciones de operación óptima.
3.4. EFICIENCIADE LOS ELECTRODOS.
La corriente eléctrica que circula a través de los electrodos está relacionada con otros
párametros del sistema, como son: el voltaje M aplicado, la conductividad de la
solución (a), el espacio entre los electrodos (s), así como el área (A) y el material de
los mismos, mediante la siguiente fórmula:
(!_) =~ V o s
33
Aquí el subíndice "o" denota la ausencia de sobrepotenciales de polarización en los
electrodos. Como esto último no ocurre en la realidad, la corriente que se observó en
los experimentos resultó ser menor que la teóricamente calculada a partir de la
ecuación anterior.
Se calculó la corriente téorica para el ánodo en cada uno de los cinco páneles de
experimentos. Para ello se tomó el valor de V como 10 V, 12.5 V, 15, 17.5 Vy20 V, en
cada caso. El valor de A fué el de la superficie libre del ánodo, es decir, 19.6178 cm2,
en todos los casos. El valor de s fué de 1 cm, en todos los casos. La conductividad
de la solución, medida con un conductímetro, fué de 5.36 X 1 O -3 mho/cm, en todos
los casos.
Con estos datos se calculó la corriente téorica que debería circular por el ánodo a
cada voltaje.
Tomándose los promedios de las corrientes iniciales registradas para cada
repetición de los cinco páneles de experimentos y dividiendo su valor entre la
corriente teórica calculada para dicho voltaje se calculo la eficiencia de la corriente
(11), expresada por:
Para todos los casos la eficiencia fué de aproximadamente 0.2.
Cálculos similares se hicieron para la eficiencia del cátodo, tomando como A en este
caso, un valor de 88.6842 cm2. Los valores de eficiencia fueron superiores a 1. Esto
indica que el condicionante de eficiencia para este ensamblaje de electrodos es el
ánodo.
La eficiencia del ánodo se puede aumentar si la agitación se aumenta, pues de esta
34
forma se va liberando el cloro que se forma en la superficie del grafito hacia el seno
de la solución que se electroliza.
En la práctica se ha observado que un arreglo en el cual se haga circular el agua de
manera turbulenta entre las barras de los electrodos aumenta la eficiencia del
sistema.
35
4. EXPERIMENTOS DE REMOCION DE NITRATOS.
4.1. PLANTEAMIENTO.
Para la remoción de nitratos en las aguas residuales se disponen de dos tipos de
procesos: los biológicos y los fisicoquímicos. En los tratamientos biológicos se
utilizan bacterias heterotróficas para que reviertan el proceso natural de nitrificación
que se da en las plantas biológicas aerobias. Estos procesos, como la mayoría de
los procesos biológicos, requieren de una operación ininterrumpida además de un
monitoreo constante de los parámetros de operación. Si a esto se suma la
necesidad de utilizar una fuente de carbono como nutriente para las cepas
bacterianas (etanol o ácido acético, por lo general) se ve claramente que los
procesos de desnitrificación biológicos no son adecuados para volúmenes bajos.
Los métodos fisicoquímicos más usuales para la remoción de nitratos, comq la
ósmosis inversa, la electrodiálisis y el intercambio iónico, resultan ser demasiado
costosos para emplearse en grandes volúmenes. Los procesos de ósmosis
inversa, por ejemplo, plantean serias dificultades en el mantenimiento de los
equipos y los costos de operación por lo general son elevados34.
34 Oegrem~nt (Editores) Water Treatment Handbook. Vol 2, 6a. Ed., Pp. 1217 -1220, Ed. Degremont, Francia ( 1991 ).
36
Recientemente se ha publicado un método catalítico heterogéneo para la conversión
directa de los nitratos en nitrógeno gaseoso315• Este sistema cuenta con dos ventajas
especiales: el sistema es sumamente sencillo y eficiente y el efluente está
prácticamente listo para usarse, pues no requiere de ajustes de pH o remoción de
reactivos adicionalmente usados.
La principal desventaja de este sistemna es el alto costo de los catalizadores de
cobre y paladio y lo peligroso del manejo del hidrógeno gaseoso que se usa como
agente reductor.
Como parte de los experimentos preliminares de remoción de nitratos con electrodos
de acero 1010 se observó un fenómeno de reducción catalítica hasta amoníaco.
Aunque este fenómeno no es extraño, no se encuentra reportado en la literatura
científica.
Se tienen algunos reportes de reducción catalítica de nitratos aunque no apuntan a
fenómenos electrolítcos en los cuales se esté generando Fe 2• . Estos procesos
utilizan clústeres de Fe-Mo-S38, de alto costo, o silicatos de Fe (11)37
. Otros procesos
apuntan al uso de sales de Mg (11)38.
Sin embargo, y como se comentó para el caso de los experimentos de remoción de
amoníaco, el uso de sistemas electrolíticos para la generación in situ del reactivo es
mucho más eficiente que los procesos en los cuales se tiene que agregar y dosificar
una solución externa.
315 Sell, M. et al ·Hydrogen Transport into Water via Hollow Fiber Membranas for Catalytic Nitrate Remova1· Proc. 1993 Membrana Technology Conference, American Water Works Association, Baltimore, E.U.A._Pp. 471 - 490, (1993). 36 Girard, F.; Belanger, D. UElectrochemical Characterization of a MoFeS cluster for Nitrate Reduction·. Proc. Electrochem. Soc. Vol. 94-19, No.: Water Purification by Photocatalytic, Photoelectrochemical and Electrochemical Processes. Pp. 111-119 (1994). 37 Postma, D. "Kinetics of Nitrate Reduction by Detrital iron (2+)-silicates" Geochim. Cosmochim. Acta, Vol. 54, No. 3, Pp. 903- 908 (1990).
37
En la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS se han utilizado electrodos de
acero 101 O por un período de tres años obteniendo excelentes remociones de
valores como la DQO, la 080, los fosfatos y otros. Recientemente se observó que
había una reducción parcial del valor de nitratos del influente al terminar el ciclo del
sistema de tratamiento.
Aunque la explicación que se dió en su momento apuntó a una adsorción física de
los nitratos sobre los flóculos de fierro que se formaban en el sistema electrolítico, en
manera semejante a la reportada para los fosfatos, después se descubrió que era
por este mecanismo de reducción catalizada por el fierro que gran parte de los
nitratos eran transformados a amoníaco. El fenómeno se corroboró al ver el
incremento de la concentración de amoníaco a la salida del sistema de tratamiento.
Fenómenos semejantes se habían reportado con anterioridad, aunque no se habían
explicado39.
La posibilidad de adaptar este proceso de reducción catalítica de los nitratos usando
hidrógeno y fierro (2+) generados electrolíticamente fué la justificación necesaria
para evaluiar este proceso en base a sus características cinéticas y de consumo
energético.
38 Atta, S. K.; Hassan, M. A.M.; Balba, A.M. uNitrate Reduction under submerged conditions and application of iron(2+) and manganesa (2+t Alexandria Sci. Exch., Vol. 7, No. 1, Pp. 83-102 (1986). 39 "Tests of Lime-Electrolytic-Agitation Sewage-Treatment Process at Easton, Pennsylvania: Landreth uoirect-Oxidation" System Studied by Engineering Division of Pensylvania State Department of Health and for Commitee of the Franklin lnstitute". Engineering News - Record. Vol. 83, No. 12, Pp. 569 - 572 (1919).
38
4.2. PROCEDIMIENTO.
Se realizaron tres experimentos para evaluar la reduc-.ción electrocatalítica de los
nitratos hasta amoníaco, utilizando para ello una solución sintética de nitratos
§1.3.2.3 en un reactor a escala laboratorio.
El reactor consistía en un vaso de precipitados de 600 mL provisto de agitación
magnética y de un soporte para la sujeción superior de los electrodos. Ya colocados
los electrodos eran conectados a una fuente de corriente directa usando cables con
puntas de caimán. El reactor se ensamblaba y luego se llenaba con 500 mL de la
solución sintética. En la Figura 2 puede observarse un diagrama de dicho reactor así
como su disposición en los experimentos.
Como electrodos se utilizaron dos placas de acero al carbón tipo 101 O, de 7 4.3 m m
de largo por 51.7 mm de ancho y 3.15 mm de espesor §1.2.19. Las placas eran
alimentadas de corriente directa utilizando sendos cables con terminación en punta
de caimán. El caimán se sujetaba firmemente a cada placa para tener una buena
alimentación de corriente.
Los electrodos se colocaron a una distancia de un centímetro entre ellos usando una
pieza de plástico aislante.
Ya ensamblado el reactor se llenaba con 500 mL de la solución sintética y se ponía
en agitación a una velocidad de 700 rpm.
Sin conectar los cables que alimentaban los electrodos a la fuente de poder se fijaba '
el voltaje elegido. Ya fijado el voltaje se apagaba la fuente y se conectaban los
cables.
Ya conectados los electrodos a la fuente de poder se encendía ésta para iniciar la
reacción. Simultáneamente se echaba a andar un cronómetro digital para llevar un
39
registro del tiempo de la reacción.
Se tomaron 5 muestras de 5 ml de la solución en reacción para analizar la
concentración de amoníaco con el paso del tiempo.
Como la corriente variaba a lo largo del experimento, se !levó a la vez un registro de la
misma con respecto al tiempo.
El experimento se repitió a tres diferentes voltajes, a saber, 5 V, 7.5 Vy 10 V. Para
cada voltaje se realizaron tres repeticiones. El orden en que se realizaron estos
experimentos fué seleccionado al azar. Los resultados, sin embargo, y para facilitar
una comprensión cabal del proceso, se reportan en forma ordenada de manera que
el número de experimento que se reporta no corresponde en todos los casos al
orden en que fueron realizados.
Como en el caso de los exp·erimentos de remoción de amoníaco se realizó un
experimento adicional con una solución diluida a la mitad de la concentración para
determinar el efecto de la concentración inicial de nitratos en la velocidad de reacción
y, con ello, determinar el orden de la reacción.
Se realizó también un experimento en el cual se utilizaba una solución de nitrato de
potasio y cloruro de sodio para observar el comportamiento de la reacción bajo estas
circunstancias.
Finalmente se realizó un experimento más para determinar el comportamiento de las
diferentes variables del sistema, a saber, el pH, la conductividad dela solución, la
concentración de amoníaco y la concentración de fierro total.
40
4.3. RESUL TACOS
Los resultados de los primeros tres experimentos de. electrólisis de una solución de
nitratos se pueden apreciar en las Tablas XIX a XXVII. En ellas se especifican las
corrientes registradas en el tiempo asi como los valores de concentración de
amoníaco en cada muestra tomada.
Para cada experimento se calculó el consumo de energía (en W-h), tomando como
base para los cálculos los valores de corriente y voltaje registrado así como el tiempo
trascurrido. Los tiempos se transformaron en horas decimales y, para calcular la
energía, se multiplicaba el valor de corriente por el del voltaje y se integraba para el
intervalo de tiempo en que estos valores persistían. Finalmente se calculó la energía
acumulada a cada intervalo de tiempo, sumando consecutivamente los valores de
energía calculados para cada intervalo. Estos cálculos también se encuentran en las
Tablas XIX a XXVII.
Con los datos de las Tablas XIXa XXVlllse construyeron gráficas de concentración de
amoníaco en ppm ([NH3]) versus el tiempo de reacción en horas para cada
experimento. Estas gráficas se pueden observar en las Figuras 36 a 44. En cada
una de estas gráficas se especifican los valores de la constante y la pendiente para
una recta obtenida mediante el cálculo de la regresión lineal de los datos. También
se especifica en valor del coeficiente de regresión (r2).
Los resultados del experimento a la mitad de la· concentración de nitratos, no
reportados en la presente tesis, indicaron que la concentración inicial de nitratos en
la solución no tiene un efecto significativo en la velocidad de la reacción, por lo cual
se infiere que la reacción es de primer orden. La forma lineal de la gráfica ya
apuntaba a este hecho, pero fué corroborado con los resultados de este experimento.
Como la reacción es de primer orden, se puede considerar que las pendientes de
estas curvas de regresión representan los valores de las velocidades de las
41
reacciones en cada experimento. El valor absoluto de estas pendientes se puede
interpretar como la velocidad de incremento de la concentración de amoníaco para
cada experimento.
En la Tabla XVlllse resumen estos valores de velocidad para cada experimento.
Con los datos de esta Tabla XXVIII se realizó un análisis de varianza de las
velocidades de formación de amoníaco con respecto a los voltajes utilizados en cada
experimento. El análisis arrojó un coeficiente de regresión de 0.98. Esto significa
que el 98 % de la variabilidad observada en los datos se puede explicar como
respuesta al cambio en el valor del voltaje aplicado.
El alto valor del estadístico F para esta prueba (323) indica que por lo menos alguna
de las medias de la velocidad de formación de amoníaco de los distintos
tratamientos analizados (los distintos voltajes) es diferente a las demás. Un análisis
de Sheffé, no reportado en la presente tesis, indicó que existen diferencias
significativas entre las medias de los tres tratamientos (voltajes) empleados.
De lo anterior se puede concluir que efectivamente la velocidad de formación de
amoníaco como producto de la reducción electrocatalítica de los nitratos aumenta a
medida que el voltaje de electrólisis aumenta, a razón de 47.16 por volt
En la Figura 54 se puede observar el análisis de regresión lineal que se efectuó con
los datos de los primeros tres páneles de experimentos. Se indican en ella el valor
del coeficiente de regresión así como el valor del estadístico F.
Se debe mencionar que el valor de velocidad del Experimento 6, Repetición 3, fué
excluido del análisis de regresión pues caía fuera de los límites de confianza. La
desviación de esta observacione puede ser explicada en base a una mala limpieza
de los electrodos antes de realizar el experimento, lo cual los pasivaba
temporalmente.
42
También con los datos de las Tablas XIX a XXVIII se construyeron gráficas de
concentración de amoníaco en ppm ([NH3]) versus la energía introducida en (W-h) al
tiempo de muestreo, para cada experimento. Estas gráficas se pueden observar en
las Figuras 45 a 53. En cada una de estas gráficas se especifican los valores de la
constante y la pendiente para una recta obtenida mediante el cálculo de la regresión
lineal de los datos. También se especifica en valor del coeficiente de regresión (r2).
Como la reacción es de primer orden, se puede considerar que las pendientes de
estas curvas de regresión representan los valores de las derivadas de la
concentración de amoníaco en la solución con respecto a la energía introducida en
cada experimento.
En la Tabla XXIXse resumen estos valores de las derivadas de concentración de
amoníaco con respecto a la energía introducida para cada experimento.
Con los datos de esta Tabla XXIXse realizó un análisis de varianza de las derivadas
de la concentración de amoníaco con respecto la energía introducida a los diferentes
voltajes utilizados en cada experimento. El análisis arrojó un coeficiente de regresión
de 0.88. Esto significa que el 88 % de la variabilidad observada en los datos se
puede explicar como respuesta al cambio en el valor del voltaje aplicado.
El alto valor del estadístico F para esta prueba (45.27) indica que por lo menos
alguna de las medias de la derivada de la concentración de amoníaco con respecto a
la energía introducida de los distintos tratamientos analizados (los distintos voltajes)
es diferente a las demás. Un análisis de Sheffé, no reportado en la presente tesis,
indicó que existen diferencias significativas entre las medias de los tres tratamientos
(voltajes) empleados.
De lo anterior se puede concluir que efectivamente la derivada de la concentración de
amoníaco con respecto a la energía introducida disminuye a medida que el voltaje de
electrólisis aumenta, a razón de -1.80 por volt
43
En la Figura 55 se puede observar el análisis de regresión lineal que se efectuó con
los datos de los primeros tres páneles de experimentos. Se
indican en ella el valor del coeficiente de regresión así como el valor del estadístico F.
Se debe mencionar que el resultado del Experimento 6, Repeticiones , fué excluido
del análisis de regresión pues caía fuera de los límites de confianza. La desviación
de esta observación puede ser explicada en base a una mala limpieza de los
electrodos antes de realizar el experimento, lo cual lo pasivaba temporalmente.
Los análisis de varianza de las velocidades de reacción y de las derivadas de la
concentración de amoníaco con respecto a la energía introducida para los distintos
voltajes usados en estos experimentos se realizaron utilizando el paquete estádistico
SAS40.
De las discusiones anteriores se puede inferir que a medida que el voltaje aumenta,
la velocidad de la reacción de formación de amoníaco -por medio de la reducción
electrocatalítica de los nitratos- aumenta notablemente. Por el contrario, a medida
que el voltaje aumenta, disminuye la eficiencia energética expresada como la
derivada de la concentración de amoníaco con respecto a la energía introducida.
En palabras llanas esto significa que a mayores voltajes la reacción procede en un
tiempo más corto pero que el consumo energético se aumenta mucho más allá de lo
óptimo.
Para estimar el voltaje y tiempo de tratamiento óptimo para esta reacción se
calcularon los tiempos necesarios para conseguir una transformación del 100% de
los nitratos iniciales a amoníaco en cada experimento. Para hacer estos cálculos se
consideró que por cada mol de nitratos presente en la muestra se formaría un mol de
amoníaco en el tratamiento. Entonces se determinó que la concentración final de
amoníaco en la solución, expresada en molaridad, debería ser la misma que la de
40 SAS ASSIST ™ SOFlWARE. Versión 6, 1 a. Ed. SAS lnstitute, Carolina del Norte, E. U. A. (1992)
44
los nitratos originales. En las gráficas de las Figuras 36 a 44 se sustituyó este valor
(1120.56 ppm de N amoniacal) en las ecuaciones de las rectas ajustadas y se
determinó el tiempo, al que se designó T 100!!,.
También para estimar el voltaje ytiempo de tratamiento óptimo para esta reacción se
calcularon las energías necesarias para una transformación del 100% de los nitratos
iniciales a amoníaco en cada experimento. Para hacer estos cálculos se consideró
que por cada mol de nitratos presente en la muestra se formaría un mol de amoníaco
en el tratamiento. Entonces se determinó que la concentración final de amoníaco en
la solución, expresada en molaridad, debería ser la misma que la de los nitratos
originales. En las gráficas de las Figuras 45 a 53 se sustituyó este valor (1120.56
ppm de N amoniacal) en las ecuaciones de las rectas ajustadas y se determinó la
energía, a la que se designó E 100%.
Los resultados se encuentran sumarizados en la Tabla XXX.
Estos valores de T 100% y E 100% se graficaron contra el voltaje aplicado y se obtuvo una
gráfica como la que se muestra en la Figura 56. Los datos de regresión que se
muestran en esta gráfica corresponden a las líneas ajustadas para la variación de T 100% y de E 100% con respecto al voltaje, respectivamente.
El punto donde las líneas se cruzan representa el punto de tratamiento ideal para
esta solución en cuestión. La gráfica muestra que el tratamiento ideal para obtener
una transformación del 100% de los nitratos originales a amoníaco corresponde a
una electrólisis a 10.45 V por 116.49 minutos y eligiendo las dimensiones y
separación entre electrodos mencionadas de manera que se tenga un consumo de
energía del orden de 127.56 W-h. Estos resultados son aplicables aun volumen de
control de 500 mL y pueden ser dimensionados a volúmenes superiores por simple
escalamiento, haciendo consideraciones similares a las que se indicaron para los
experimentos de remoción de amoníaco.
Los consumos energéticos van a ir aumentando a medida que se hagan estos
45
escalamientos, . pero lo importante es que se estarán manteniendo las condiciones
de operacion ideales.
Debe tenerse en cuenta que las aguas residuales domésticas tienen
conductividades de unos diez órdenes de magnitud menores y que además las
concentraciones de nitratos oscilan entre los 1 O y 20 ppm. Por ello los tratamientos
convencionales se deben dimensionar haciendo un pánel de experimentos como el
que se ha discutido, puesto que cuando la conductividad de la solución varía, varían
también las condiciones de operación óptima.
4.4. EFICIENCIADE LOS ELECTRODOS.
La corriente eléctrica que circula a través de los electrodos está relacionada con otros
párametros del sistema, como son: el voltaje M aplicado, la conductividad de la
solución (a), el espacio entre los electrodos (s), así como el área (A) y el material de
los mismos, mediante la siguiente fórmula:
(!..) =~ V o s
Aquí el subíndice uon denota la ausencia de sobrepotenciales de polarización en los
electrodos. Como esto último no ocurre en la realidad, la corriente que se observó en
los experimentos resultó ser menor que la teóricamente calculada a partir de la
ecuación anterior.
Se calculó la corriente téorica para los electrodos en cada uno de los tres páneles de
experimentos. Para ello se tomó el valor de V como 5 V, 7.5 Vy 10 V en cada caso.
El valor de A fué el de la superficie libre de los electrodos, es decir, 83. 94 c m2
, en
todos los casos. El valor des fué de 1 cm, en todos los casos. La conductividad de
46
la solución, medida con un conductímetro, fué de 6.93 X 10 -3 mho/cm, en todos los
casos.
Con estos datos se calculó la corriente téorica que debería circular por el ánodo a
cada voltaje.
Tomándose los promedios de las corrientes iniciales registradas para cada
repetición de los tres páneles de experimentos y dividiendo su valor entre la corriente
teórica calculada para dicho voltaje se calculo la eficiencia de la corriente (h),
expresada por:
La eficiencia fué de aproximadamente 0.3, aumentando ligeramente a medida que el
voltaje se aumentaba, para finalizar en un valor de 0.5 a 1 OV.
Este comportamiento en el aumento en la eficiencia se puede explicar a que a
mayores voltajes la produción de gases en los electrodos es mucho mayor, con lo
que el depósito de sales en su superficvie se dificulta. Con ello los potenciales de
polarización se disminuyen.
La eficiencia de los electrodos se puede aumentar si la agitación se aumenta, pues
de esta forma se van liberando los gases que se forma en la superficie de los
mismos hacia el seno de la solución que se electroliza.
En la práctica se ha observado que un arreglo en el cual se haga circular el agua de
manera turbulenta entre los electrodos aumenta la eficiencia del sistema.
El Experimento 9, cuyos resultados se muestran en la Tabla XXXI y se esquematizan
en la Figura 57, se efectuó para ver el efecto que tenía sobre la reacción un
47
incremento considerable en la concentración de cloruros en la solución. En este
experimento se registraron los comportamientos de otras variables del sistema,
como la concentración de fierro total, la conductividad de la solución y su pH.
El experimento 10, cuyos resultados se muestran en la Tabla XXXII y se
esquematizan en la Figura 58, se efectuó para observar el comportamiento de otras
variables del sistema, como la concentración de fierro total, la conductividad de la
solución ysu pH.
Comparando los resultados de estos dos experimentos se observó que la velocidad
de reducción de nitratos en la solución que contenía cloruro de sodio era superior a
aquélla del experimento en que sólo se usó nitrato de potasio, (Experimento 9:
41 ppm NH3 en 0.33 hr = 124.24 ppm/h; Experimento 1 O: 58.90 ppm NH3 en 0.67 hr =
87.91 ppm/h). También se observa que en el Experimento 9 la concentración de
fierro total en la solución aumenta drásticamente hasta que se alcanza un pH de
aproximadamente 10.47, manteniéndose constante a partir de ese punto r,Jer Figura
57). En el Experimento 10 también se observa un fenómeno semejante, pero las
concentraciones de fierro total alcanzadas en la solución son mucho menores r,Jer
Figura 58).
La explicación de este fenómeno no puede ser dada por el momento, puesto que se
requiere de un análisis del comportamiento de los cloruros a lo largo de la reacción.
Puede arguirse que un incremento en la concentración de fierro (2+) en la solución
sea la causa de este incremento en la velocidad de reducción electrocatalítica de los
nitratos, pues el fierro actúa en esta reacción como catalizador.
Sin embargo, no es posible explicar porqué la presencia de cloruros en la solución "
adiva la liberación de fierro en el ánodo.
En ambos experimentos se observa un incremento paulatino del pH al igual que de
la conductividad y la concentración de fierro total. Cuando el pH alcanza valores
cercanos a 11 la concentración de fierro se estabiiza y con ello la conductividad de la
48
solución.
Se ha explicado en reportes anteriores41 que a un pH de 11 los ánodos de acero se
pasivan, por lo que la reacción preferente a partir de ese pH es la oxidación del agua
o de los cloruros hasta oxígeno y cloro gaseosos, respectivamente.
41 Miller, H.C.; Knipe, W. Electrochemical Treatment of Municipal Waster Water. U.S.
Public Health Service Publication 999-WP-19. U.S. Department of Heatl, Education and Welfare. E.U.A. (1965).
49
5. EXPERIMENTO DE REMOCION DE NITRATOS EN EFLUENTE DE
LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS DEL ITESM-RZS.
En el Experimento 11 se electrolizó una muestra de 500 mL del efluente de la Planta
de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS utilizando los mismos electrodos de acero
101 O que se usaron en experimentos anteriores. Se siguió el comportamineto de las
variables de la concentración de amoníaco, el pH, la concentración de fierro total, la
concentración de cloruros y la conductividad de la solución a través del tiempo de
reacción. Los resultados de este experimento de muestran en la Tabla XXXIII y se
esquematizan en la Figura 59.
Se puede observar que el pH de la solución se va incrementando ligaramente desde
9.76 hasta 9.95 al final del experimento.
La concentración de fierro aumenta paulatinamente desde 1.22 ppm hasta 50.89
ppm al final del experimento y esto es explicable puesto que no se alcanzó el pH de
pasivación del acero.
La concentración de cloruros en la solución se mantiene relativamente estable a lo
largo de la corrida, alrededor de los 96 ppm.
Sin embargo la conductividad de la solución va bajando a medida que transcurre el
experimento. Se puede explicar este fenómeno en base a la formación de flóculos
50
de fierro {2+). Se ha reportado que en estos flóculos se pueden adsorber gran
cantidad de iones (como los fosfatos o los fluoruros). Una vez adsorbidos en el
flóculo estos iones no participan en la conductividad de la solución, por lo cual ésta
decae paulatinamente.
La conentración de amoníaco se incrementa de 69.80 ppm hasta 71 ppm a los 0.17
hr. Lo anterior se puede apreciar mejor en la Figura 60. Este incremento en 1.2 ppm
corresponde casi estequiométricamente a los 1.16 ppm de nitratos que se
encontraban originalmente en la solución antes de ser electrolizada. Esto confirma
que se tuvo una conversión de nitratos a amoníaco del 100% en proximadamente 1 O
minutos. La velocidad de la reacción (7.20 ppm/h) es mucho menor a la encontrada
para las soluciones sintéticas de nitratos analizadas en el Experimento 6,
repeticiones 1 a 3 y esto se debe a la baja conuctividad de el agua residual.
En la Figura 61 se esquematiza el comportamiento de la concentración de amoníaco
en este experimento con respecto a la energía introducida. Nuevamente se ve que la
eficiencia en el uso de la energía para la transformación de los nitratos a amoníaco
es mucho menor que aquélla encontrada en las soluciones sintéticas evaluadas
bajo las mismas condiciones.
51
6. EXPERIMENTO DE REMOCION DE AMONIACO EN LA SOLUCION
RESULTANTE DEL EXPERIMENTO ANTERIOR.
En el último experimento (Experimento 12) de la presente tesis se electrolizó la
solución restante del experimento anterior utilizando el arreglo de ánodo de grafito y
cátodo de acero inoxidable que se usó con las soluciones sintéticas de los
Experimentos 1 a 5. Los resultados de este experimento se muestran en la Tabla
XXX.r.Jy se esquematizan en la Figura 62.
Se puede apreciar que el pH de la solución no varía considerablemente,
manteniéndose alrededor de 9.4. La concentración de amoníaco se reduce en un
principio para luego estabilizarse en un valor cercano a los 68 ppm y luego aumentar
a aproximadamente el valor inicial. Lo anterior se puede apreciar con más detalle en
la Figura 63.
El decremento inicial en la concentración de amoníaco se debe a la formación de
monocloraminas no detectables por el electrodo selectivo de amoníaco. Sin
embargo la reacción no procede más allá de un 5% debido a que la concentración de
cloruros en la solución no es de por lo menos el triple del estequimétrico de
amoníaco.
Esto significa que la totalidad de los cloruros presentes en la muestra se agotaron en
la formación de un equivalente de monocloraminas. El incremento posterior del valor
de amoníaco se debe a la reacción inversa de descomposición de las
monocloraminas a amoníaco y ácido hipocloroso.
52
Para que la reacción de reducción de amoniaco se lleve a cabo en un 100% se debe
tener una relación de 1 :3 de amoníaco a cloruros.
En la Figura 64 se representa la variación de la conc-.entración de amoníaco con
respecto a la energía introducida. Se vé que más alla de los 7.8 minutos se está
desperdiciando energía en la oxidación de oxígeno y no en la de cloruros, pues estos
ya se han agotado.
53
7. CONCLUSIONES.
De los resultados del primer panel de experimentos se ha podido corroborar la
eficacia de un sistema electrolítico para la reducción de nitratos a amoníaco. Esta es
la primera vez que se reporta un proceso electrolítico para reducción de nitratos con
hidrogeno gaseoso y catalizado por iones de Fe(2+), ambos reactivos producidos in
situ por los fenómenos de electrólisis en solución acuosa.
Se ha determinado que existe una estrecha correlación entre el voltaje aplicado y la
velocidad a la cual ocurre este proceso de reducción. Se ha demostrado también
que existe una estrecha correlación entre la derivada de la concentración de
amoníaco producido por electro -reducción de nitratos y el voltaje aplicado en el
proceso.
Se observó que la reacción procede con un incremento paulatino del pH y de la
concentración de fierro liberado en la solución hasta un punto en el cual el ánodo se
pasiva y se comporta como electrodo inerte.
Se han descrito los medios para determinar experimentalmente las condiciones
óptimas de operación para un sistema electrolítico de este tipo en un efluente
cualquiera en base a un panel de experimentos a voltajes controlados y a una serie
de estimaciones estadísticas que conllevan a la selección del tiempo y el voltaje
óptimos de operación.
54
El proceso puede ser escalado en forma algebraica para determinar las
dimensiones de un sistema en batch.
Para diseños de flujo continuo hacen falta algunos análisis tendientes a maximizar la
turbulencia en la solución y a minimizar el gasto de los electrodos de acero al carbón.
No ha quedado en claro el efecto de la presencia de iones cloruros en la operación
del sistema de electroreducción de nitratos, pero es claro que tiene un efecto positivo
en la velocidad de la reacción.
De los resultados del segundo panel de experimentos se ha podido corroborar la
eficacia de un sistema electrolítico para la eliminación de amoníaco mediante el
proceso de cloración hasta el punto de break-point de las cloraminas con cloro
gaseoso producido in situ mediante los fenómenos de electrólisis de los cloruros en
solución acuosa.
Aunque no es es la primera vez que se reporta un proceso de este tipo, si es la
primera vez que se hace un estudio de las velocidades de reacción a diferentes
voltajes.
Se ha determinado que existe una estrecha correlación entre el voltaje aplicado y la
velocidad a la cual ocurre este proceso de eliminación. Se ha demostrado también
que existe una estrecha correlación entre la derivada de la concentración de
amoníaco y el voltaje aplicado en el proceso.
Se han descrito los medios para determinar experimentalmente las condiciones
óptimas de operación para un sistema electrolítico de este tipo en un efluente
cualquiera, en base a un panel de experimentos a voltajes controlados y a una serie
de estimaciones estadísticas que conllevan a la selección del tiempo y el voltaje
óptimos de operación.
El proceso puede ser escalado en forma algebraica para determinar las
55
dimensiones de un sistema en batch.
Para diseños de flujo continuo hacen falta algunos análisis tendientes a maximizar la
turbulencia en la solución y a minimizar la erosión del electrodo de grafito.
Hace falta hacer nuevos estudios utilizando otro tipo de materiales inertes más
baratos para usarse como ánodos en este proceso electrolítico. Se plantean la
posibilidad de usar electrodos de óxido de plomo, pero habrá que asegurarse que no
habrá erosión de este material hacia el efluente, con los peligros que esto implica.
Se ha evidenciado la necesidad de utilizar una relación de 3: 1 entre la concentración
inicial de cloruros y la concentración de amoníaco que se desee eliminar para.
La presente investigación abre las puertas a una nueva tecnología para la remoción
Finalmente la presente investigación abre las puertas a una nueva tecnología para la
eliminación de nitratos en las aguas residuales, basada en un proceso en dos
etapas. En una primera etapa se procuran reducir electrocatalíticamente todos los
nitratos presentes en la muestra utilizando electrodos de bajo costo como el acero al
carbón tipo 101 O. En la segunda etapa se elimina el amoníaco original de la muestra
- y el resultante del proceso de reducción de los nitratos anteriormente señalado
usando un ánodo inerte como el grafito tipo GSP-85 y un cátodo de acero inoxidable
tipo T304.
El proceso aquí planteado es sumamente ajustable a las condiciones particulares de
composición de las aguas residuales realizando un pánel de experimentos para
determinar las condiciones óptimas de operación. Asimismo, puede ser escalado
para el flujo que se desee tratar, incrementando las unidades de electrotratamiento.
Quedan por resolver algunas dudas acerca del efecto de los iones cloruro en la etapa
de electroreducción de los nitratos con electrodos de acero al carbón.
Quedan por analizar la posibilidad de ajustar los pH de operación antes de este
56
sistema, para pasivar el ánodo de acero al carbón una vez que se haya alcanzado la
concentración adecuada de catalizador de Fe (2+).
Para el sistema de electroreducción del amoníaco, es necesario plantear un sistema
de dosificación de cloruros para alcanzar la relación cloruros:amoníaco adecuada.
Esto abre posibilidades del uso de aguas marinas como fuente de cloruros en zonas
donde se dispongan fácilmente, como en los litorales.
El sistema de dos etapas que se ha planteado aporta otras ventajas, como las
encontradas en la operación de la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-CEM,
esto es:
1. Remoción simultánea de compuestos en suspensión y reducción
electrocatalítica de los nitratos.
2. Reducción simultánea de los valores de DBO y DQO en los influentes.
3. Facilidad de operación.
4. Bajos costos de instalación y operación.
57
Tabla l. Experimento 1, Repetición 1: Electrólisis de 500 ml de una solución preparada con 0.1145 g de NH.4CI y 5 g NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de
acero T304 . Voltaje aplicado 1 OV.
T(Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N
0.00 1.26 0.00 0.00 30.00 0.02 1.26 0.21 0.21 29.70 0.08 1.26 0.84 1.05 27.60 0.13 1.30 0.64 1.69 0.17 1.30 0.43 2.12 25.60 0.22 1.32 0.74 2.87 0.25 1.32 0.35 3.22 21.90 0.30 1.34 0.71 3.93 0.33 1.34 0.40 4.33 20.70 0.37 1.36 0.44 4.77 0.39 1.40 0.27 5.04 0.42 1.40 0.44 5.48 18.30 0.50 1.40 1.17 6.64 15.10
0.62 1.44 1.71 8.35
0.64 1.46 0.31 8.66 0.67 1.46 0.37 9.03 10.50 0.73 1.50 0.95 9.97 0.77 1.52 0.60 10.57 0.83 1.52 0.96 11.53 5.60 1.00 1.52 2.53 14.06 1.95
Tabla 11. Experimento 1, Repetición 2: Electrólisis de 500 mL de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5 g NaCI por
litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304 . Voltaje aplicado 1 OV.
T(Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía AJ tiempo indicado (W-h) [NH3), ppm de N 0.00 1.24 0.00 0.00 30.30 0.08 1.24 1.03 1.03 28.20 0.14 1.26 0.72 1.75
0.17 1.26 0.33 2.08 25.50 0.25 1.28 1.03 3.10
0.25 1.28 0.03 3.14 23.30 0.31 1.30 0.76 3.90
0.33 1.28 0.25 4.15 0.33 1.28 0.06 4.21 20.90 0.39 1.30 0.73 4.95 0.42 1.30 0.34 5.29 18.70
0.50 1.30 1.08 6.37 16.60 0.53 1.32 0.43 6.80
0.57 1.34 0.51 7.31
0.67 1.34 1.28 8.59 12.20
0.73 1.36 0.79 9.39
0.83 1.36 1.47 10.85 8.38 0.95 1.38 1.54 12.39
0.98 1.42 0.44 12.83
1.00 1.42 0.32 13.16 5.02
Tabla 111. Experimento 1, Repetición 3: Electrólisis de 500 ml de una solución preparada con 0.2 g de
NH4CI y 5 g NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304 . Voltaje apWcado 1 OV.
T (Hrs) 1 (A) Energla por intervalo (W-h) Energla al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N 0.00 1.14 0.00 0.00 51.40 0.01 1.12 0.09 0.09 0.08 1.14 0.78 0.88 0.08 1.14 0.06 0.94 53.30 0.12 1.16 0.48 1.42 0.17 1.16 0.49 1.90 50.60 0.17 1.17 0.05 1.96 0.18 1.18 0.07 2.03 0.23 1.19 0.61 2.64 0.25 1.20 0.24 2.88 0.25 1.20 0.02 2.89 47.90 0.31 1.22 0.74 3.64 0.33 1.22 0.27 3.90 45.50 0.38 1.26 0.52 4.42 0.42 1.26 0.53 4.95 42.90 0.45 1.28 0.42 5.37 0.50 1.28 0.64 6.01 41.60 0.51 1.29 0.07 6.08 0.52 1.30 0.14 6.22 0.57 1.31 0.64 6.86 0.57 1.32 0.09 6.95 0.62 1.34 0.64 7.60 0.67 1.36 0.62 8.21 36.70 0.73 1.38 0.91 9.13 0.82 1.40 1.16 10.29 0.83 1.40 0.23 10.52 32.60 0.84 1.42 0.05 10.57 0.93 1.44 1.33 11.91 0.94 1.46 0.13 12.04 1.00 1.46 0.88 12.92 28.40
Tabla IV. Experimento 2, Repetición 1: Electrólisis de 500 ml de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5 g NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de
acero T304 . Voltaje aplicado 12.5 V.
T (Hrs) 1 (A) Energla por intervalo (W-h) Energla al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N 0.00 1.42 0.00 0.00 29.90 0.00 1.40 0.06 0.06 0.01 1.39 0.09 0.15 0.01 1.37 0.07 0.21 0.02 1.39 0.09 0.30 0.02 1.37 0.04 0.34 0.03 1.38 0.21 0.55 0.06 1.40 0.52 1.06 0.06 1.41 0.04 1.11 0.08 1.41 0.34 1.45 23.90 0.09 1.42 0.11 1.56 0.10 1.43 0.19 1.75 0.13 1.44 0.44 2.20 0.13 1.45 0.07 2.26 0.16 1.46 0.49 2.75 0.16 1.47 0.11 2.86 0.17 1.47 0.10 2.95 21.90 0.19 1.48 0.47 3.43 0.20 1.49 0.16 3.59 0.23 1.50 0.55 4.14 0.24 1.51 0.21 4.35 0.25 1.51 0.16 4.51 19.90 0.26 1.52 0.13 4.64 0.27 1.53 0.16 4.80 0.28 1.54 0.26 5.06 0.30 1.55 0.39 5.45 0.33 1.56 0.66 6.11 17.90 0.34 1.57 0.19 6.30 0.37 1.58 0.46 6.77 0.38 1.59 0.23 7.00 0.39 1.60 0.32 7.31 0.41 1.61 0.28 7.59 0.42 1.61 0.18 7.77 15.30
0.45 1.62 0.57 8.34 0.45 1.63 0.07 8.41 0.48 1.64 0.56 8.97 0.48 1.65 0.09 9.06 0.50 1.65 0.41 9.47 13.90
0.52 1.66 0.45 9.92
0.52 1.67 0.06 9.98 0.56 1.68 0.81 10.79 0.57 1.69 0.05 10.84
0.58 1.69 0.37 11.21 13.00
0.61 1.70 0.52 11.73 0.61 1.71 0.07 11.80
0.64 1.72 0.69 12.49
0.65 1.73 0.22 12.71 0.67 1.73 0.28 12.99 11.10
0.72 1.74 1.11 14.10
0.73 1.75 0.16 14.26 0.75 1.75 0.55 14.81 9.22
Tabla V. Experimento 2, Repetición 2: Electrólisis de 500 mL de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5 g NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de
acero T304 . Voltaje aplicado 12.5 V.
T (Hrs) l(A) Energla por intervalo (W-h) Energla al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N 0.00 1.40 0.00 0.00 29.90 0.00 1.38 0.08 0.08 0.02 1.36 0.22 0.30 0.02 1.35 0.13 0.42 0.03 1.36 0.09 0.52 0.04 1.37 0.08 0.60 0.06 1.38 0.44 1.04 0.07 1.39 0.13 1.17 0.08 1.39 0.27 1.43 26.20 0.10 1.40 0.22 1.66 0.10 1.41 0.08 1.74 0.13 1.42 0.56 2.30 0.13 1.43 0.04 2.34 0.17 1.44 0.56 2.90 0.17 1.44 0.01 2.91 23.60 0.18 1.45 0.23 3.14 0.20 1.46 0.43 3.57 0.22 1.47 0.36 3.93 0.25 1.48 0.48 4.41 0.25 1.49 0.02 4.43 22.30 0.28 1.50 0.50 4.93 0.28 1.51 0.08 5.02 0.30 1.52 0.41 5.43 0.31 1.53 0.19 5.62 0.33 1.53 0.39 6.01 21.70 0.35 1.54 0.26 6.27 0.35 1.55 0.10 6.37 0.39 1.56 0.66 7.03 0.39 1.57 0.17 7.20 0.42 1.57 0.43 7.63 19.50 0.43 1.58 0.25 7.88 0.44 1.59 0.24 8.12 0.47 1.60 0.58 8.70 0.47 1.61 0.06 8.75 0.50 1.61 0.54 9.29 18.40 0.52 1.62 0.46 9.75 0.53 1.63 0.08 9.83 0.56 1.64 0.75 10.58 0.57 1.65 0.09 10.67 0.58 1.65 0.33 10.99 16.80
0.61 1.66 0.46 11.45 0.63 1.67 0.51 11.96 0.66 1.68 0.52 12.49 0.67 1.68 0.25 12.73 14.80 0.67 1.69 0.12 12.85 0.70 1.70 0.69 13.54 0.71 1.71 0.20 13.74 0.75 1.71 0.77 14.50 12.80
Tabla VI. Experimento 2, Repetición 3: Electrólisis de 500 mL de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5 g NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de
acero T304. Voltaje aplicado 12.5 V.
T (Hrs) 1 (A) Energla por intervalo (W-h) Energla al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N
0.00 1.36 0.00 0.00 26.90 0.00 1.34 0.08 0.08 0.01 1.32 0.05 0.12 0.01 1.31 0.09 0.21 0.03 1.32 0.26 0.47 0.06 1.33 0.57 1.03 0.08 1.33 0.35 1.38 28.40 0.10 1.34 0.25 1.64 0.12 1.35 0.40 2.03 0.15 1.36 0.51 2.55 0.16 1.37 0.05 2.59 0.17 1.37 0.20 2.79 25.00 0.17 1.38 0.11 2.90 0.18 1.39 0.15 3.05 0.21 1.40 0.40 3.45 0.21 1.41 0.09 3.54 0.23 1.42 0.41 3.95 0.24 1.43 0.08 4.03 0.25 1.43 0.22 4.25 22.20 0.27 1.44 0.36 4.61 0.27 1.45 0.07 4.68 0.30 1.46 0.43 5.11 0.30 1.47 0.08 5.19 0.32 1.48 0.37 5.57 0.33 1.49 0.07 5.64 0.33 1.49 0.13 5.n 18.90
0.36 1.50 0.48 6.25 0.37 1.51 0.13 6.38 0.38 1.52 0.33 6.71 0.39 1.53 0.11 6.82 0.42 1.53 0.53 7.35 16.20
0.42 1.54 0.15 7.50
0.39 1.55 -0.59 6.91
0.45 1.56 1.10 8.01 0.46 1.57 0.09 8.10 0.49 1.58 0.64 8.74 0.49 1.59 0.04 8.78 0.50 1.59 0.20 8.98 13.40
0.52 1.60 0.46 9.44 0.53 1.61 0.11 9.56 0.57 1.62 0.84 10.40 0.57 1.63 0.07 10.46
0.58 1.63 0.20 10.66 11.00
0.61 1.64 0.56 11.22
0.61 1.65 0.09 11.30
0.65 1.66 0.67 11.98
0.65 1.67 0.12 12.09
0.67 1.67 0.29 12.38 8.97
0.69 1.68 0.57 12.95
0.72 1.69 0.54 13.50
0.74 1.70 0.50 14.00
0.75 1.70 0.14 14.14 6.92
Tabla VII. Experimento 3, Repetición 1: Elec:tróllsis da 500 ml da una solución preparada con 0.1145 g de lili4CI Y 5 g NaCI por litro de agua destilada, con énodo de grafito GSP-85 y cétodo da acero T304 . Voltaje
apllc:ado 15V.
~ (Hrs) 1 (A) Enerda oor intervalo (W-h) Energla al tiemoo indicado (W-h) [NH3 ], ppm de N 0.00 0.00 0.00 0.00 29.90 0.00 2.02 0.06 0.06 0.01 2.00 0.07 0.13 0.01 1.98 0.06 0.19 0.02 1.97 0.20 0.39 0.02 1.97 o.os 0.43 28.00 0.03 1.99 0.33 0.76 0.03 2.04 0.19 0.96 o.os 2.06 0.63 1.59 0.07 2.08 0.35 1.94 0.07 2.10 0.24 2.18 o.os 2.10 0.31 2.49 24.90 0.09 2.11 0.13 2.62 0.09 2.12 0.16 2.78 0.10 2.14 0.31 3.09. 0.11 2.16 0.24 3.33 0.12 2.16 0.23 3.55 23.90 0.13 2.18 O.SS 4.13 0.15 2.20 0.43 4.56 0.16 2.22 0.35 4.91 0.16 2.24 0.18 5.09 0.17 2.24 0.11 5.20 21.20 0.17 2.26 0.20 5.40 0.18 2.28 0.15 5.55 0.19 2.30 0.36 5.91 0.20 2.32 0.33 6.24 0.21 2.34 0.34 6.58 0.21 2.36 0.25 6.83 0.23 2.38 0.42 7.26 0.24 2.40 0.41 7.66 0.25 2.42 0.29 7.96 0.25 2.42 0.17 8.13 16.80 0.26 2.44 0.28 8.41 0.26 2.46 0.08 8.49 0.29 2.48 0.99 9.48 0.30 2.50 0.38 9.86. 0.31 2.52 0.54 10.41 0.32 2.54 0.42 10.83 0.33 2.56 0.34 11.17 0.33 2.56 0.07 11.24 13.00 0.35 2.58 0.62 11.86 0.36 2.60 0.40 12.26 0.37 2.62 0.36 12.62 0.38 2.64 0.45 13.07 0.39 2.66 0.49 13.56 0.41 2.68 0.53 14.09 0.42 2.68 0.44 14.53 9.73 0.42 2.70 0.30 14.83 0.43 2.72 0.28 15.11 0.45 2.74 0.65 15.76 0.46 2.76 0.36 16.12 0.47 2.78 0.59 16.70 0.48 2.80 O.SS 17.25 o.so 2.82 0.64 17.90 o.so 2.82 o.os 17.98 6.06 0.51 2.80 0.41 18.39 0.53 2.82 0.64 19.03 · O.SS 2.82 1.06 20.09 4.19
Tabla VIII. ExperirnenlD 3, Repetición 2: Eleclróllia de 500 nt. de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5 g NaCI por lilro de agua deáilade, con 6nodo de grafitD GSP-85 y c:átDdo de amro
T304 . Vollaja aplicado 15 V.
~(Hrs) l(A) Energla por inl9rvalo (W-h) En«gla al tiempo indicado (W-h) (NH3), pprn de N 0.00 1.70 0.00 0.00 28.70 0.00 1.71 0.07 0.07 0.01 1.n 0.07 0.14 0.01 1.73 0.17 0.31 0.02 1.74 O.OQ 0.40 0.02 1.74 0.03 0.43 30.40 0.02 1.75 0.15 0.58 0.02 1.78 0.08 0.84 0.03 1.n O.OQ 0.73 0.03 1.78 0.12 0.85 0.04 1.79 0.30 1.15 o.os 1.80 0.15 1.30 0.08 1.81 0.37 1.88 0.07 1.82 0.08 1.75 0.08 1.83 0.30 2.04 0.08 1.84 0.14 2.18 0.08 1.84 o.os 2.23 27.50 0.10 1.85 0.35 2.57 0.10 1.88 0.11 2.88 0.11 1.87 0.28 2.97 0.11 1.88 O.OQ 3.08 0.12 1.88 0.10 3.18 25.90 0.12 1.811 0.20 3.35 0.13 1.90 0.22 3.57 0.14 1.92 0.21 3.79 0.18 1.93 0.81 4.40 0.18 1.94 0.04 4.44 0.17 1.94 0.15 4.59 23.50 0.17 1.85 0.11 4.71 0.18 1.98 0.13 4.84 0.19 1.97 0.40 5.24 0.19 1.98 0.12 5.38 0.20 1.99 0.22 5.58 0.21 2.00 0.34 5.93 0.22 2.02 0.28 8.18 0.23 2.03 0.38 8.57 0.23 2.04 0.03 8.80 0.25 2.0S 0.40 7.00 0.25 2.05 O.OQ 7.0Q 19.71 0.27 2.07 0.53 7.83 0.28 2.04 o.so 8.12 0.28 2.02 0.18 8.28 0.28 2.00 0.08 8.37 0.30 2.03 0.18 8.54 0.30 2.04 0.23 8.n 0.31 2.08 0.28 9.04 0.33 2.08 0.53 9.58 0.33 2.08 0.10 9.88 15.80 0.38 2.18 0.82 10.48 0.38 2.17 0.14 10.82 0.37 2.18 0.30 10.92 0.38 2.19 0.20 11.12 0.40 2.20 0.88 11.80 0.40 2.21 -O.OS 11.75 0.42 2.21 0.82 12.37 11.70 0.43 2.22 0.33 12.70 0.42 2.23 -0.38 12.31 0.43 2.24 0.38 12.70 0.44 2.25 0.37 13.07 0.20 2.28 -7.85 5.12 0.48 2.27 8.59 13.71 0.48 2.28 0.24 13.95 0.47 2.28 0.28 14.20 0.49 2.30 O.SS 14.75 0.49 2.31 0.23 14.98 o.so 2.32 0.14 15.12 o.so 2.33 0.13 15.25 8.08 0.53 2.34 0.99 18.24 0.53 2.35 0.15 18.38 0.54 2.38 0.30 18.89 O.SS 2.37 0.17 18.88 O.SS 2.38 0.14 17.00 O.SS 2.38 0.01 17.01 8.12
Tablllll. Ellpenmento 3. Rlpeld6n 3: Ba61111• da ~ mL da wia aalud6n ¡nparada can 0.1145 g da NH4CI y 5 a NaCI pcr Uro da 98 dedlacla, can nido da gnfflD GSP-85 y cillDdo
da acn 1'304 . Voltlje ll*adll 15 v.
T(HIS l(Al IElllllllla -lrúrvalo (WII ~-•-lnclcado(WII NH31, 111m de N 0.00 1.86 0.00 0.00 0.00 1.84 0.08 0.08 0.00 1.82 0.05 0.12 0.01 uo 0.09 021 0.01 U1 0.10 0.30 0.02 1.81 0.15 0.45 29.20 0.03 1.82 0.44 0.89 0.03 1.83 0.03 0.92 0.05 1.84 0.411 1.41 0.08 1.86 0.11 1.52 0.07 1.118 0.31 1.83 0.07 1.87 0.08 1.91 0.08 UII 0.38 2.28 0.08 1.811 0.02 2.30 26.30 0.09 1.89 0.21 2.51 0.11 1.90 0.411 2.97 0.11 1.91 0.11 3.08 0.12 1.91 0.17 3.25 25.30 0.13 1.92 0.38 3.61 0.10 1.93 -0.118 2.75 0.15 1.94 1.33 4.08 0.15 1.95 0.08 4.13 0.18 1.96 0.29 4.43 0.18 1.97 0.20 4.62 0.17 1.97 0.08 4.71 23.20 0.18 1.118 0.25 4.95 0.18 1.99 0.08 5.04 0.18 2.00 0.08 5.12 0.19 2.02 0.22 5.34 0.19 2.03 0.07 5.40 0.20 2.04 0.34 5.74 020 2.08 0.011 5.83 0.21 2.08 0.27 6.09 0.22 2.07 0.35 8.45 0.23 2.10 0.10 6.5& 0.23 2.09 0.08 6.83 0.23 2.08 0.08 ua 0.23 2.07 0.08 B.n 0.24 2.08 0.30 7.07 0.25 2.09 0.03 7.10 0.25 2.09 0.18 7.26 19.40 o.:ze 2.10 0.34 7.110 0.27 2.11 0.14 7.74 0.28 2.12 0.31 8.08 0.21 2.13 0.05 8.10 0.21 2.14 0.33 8.43 0.29 2.15 0.07 8.~ 0.30 2.18 0.23 8.74 0.30 2.17 0.25 8.99 0.32 2.18 0.41 9.40 0.32 2.19 0.12 9.52 0.33 2.19 0.43 9.95 15.10 0.34 2.20 0.08 10.01 0.34 2.21 0.17 10.18 0.38 2.22 0.54 10.n 0.38 2.23 0.09 10.81 0.37 2.24 0.40 11.21 0.38 2.25 0.13 11.34 0.38 2.21 0.23 11.58 0.39 2.27 0.32 11.SIO 0.40 2.28 0.34 12.24 0.40 2.38 0.10 12.34 0.41 2.32 0.04 12.38 0.41 2.30 0.04 12.41 0.41 2.28 0.04 12.45 0.41 2.21 0.08 12.53 0.42 2.29 0.23 12.78 12.00 0.42 2.27 0.17 12.93 0.43 2.28 0.15 13.08 0.43 2.21 0.13 13.21 0.44 2.30 0.42 13.83 0.45 2.31 0.23 13.87 0.46 2.32 0.54 14.41 0.47 2.33 0.08 14.45 0.411 2.34 0.54 14.99 0.48 2.311 0.12 15.11 o.~ 2.311 0.5& 15.815 8.51 0.51 2.38 0.35 16.01 0.51 2.37 0.18 18.17 0.52 2.38 0.36 16.52 0.53 2.38 0.21 16.81 0.5& 2.40 0.53 17.34 0.5& 2.40 0.10 17.44 6.56
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Tabla XIII. Experimento 5, Repetición 1: Electrólisis de 500 mL de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5 g NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de
acero T304 . Voltaje aplicado 20 V.
T (Hrs) 1 (A) Energla por intervalo (W-h) Energla al tiempo Indicado (W-h) [NH3], ppm de N 0.00 2.88 0.00 0.00 29.90 0.01 2.91 0.85 0.85 0.02 2.94 0.44 1.29 0.03 2.98 0.58 1.87 0.03 3.00 0.17 2.03 0.04 3.04 0.60 2.64 0.05 3.08 0.59 3.23 0.06 3.12 0.40 3.63 0.07 3.12 0.36 3.99 26.10 0.08 3.19 0.60 4.59 0.08 3.22 0.34 4.93 0.08 3.22 0.13 5.05 24.90 0.09 3.28 0.23 5.29 0.09 3.30 0.42 5.71 0.10 3.31 0.26 5.96 0.10 3.31 0.18 6.15 23.90 0.11 3.36 0.56 6.70 0.11 3.39 0.11 6.82 0.12 3.41 0.34 7.16 0.12 3.41 0.11 7.27 22.90 0.12 3.44 0.29 7.55 0.12 3.46 0.25 7.80 0.13 3.47 0.10 7.90 0.13 3.50 0.41 8.31 0.14 3.54 0.43 8.74 0.14 3.56 0.38 9.11 0.15 3.56 0.49 9.61 20.60 0.15 3.62 0.18 9.79 0.16 3.64 0.42 10.21 0.16 3.66 0.26 10.47 0.17 3.66 0.35 10.82 19.50 0.17 3.70 0.14 10.96 0.17 3.74 0.46 11.42 0.18 3.76 0.40 11.81 0.18 3.80 0.25 12.06 0.19 3.84 0.62 12.68 0.20 3.88 0.39 13.07 0.21 3.94 0.69 13.76 0.21 3.98 0.24 14.00 0.22 4.03 0.73 14.74 0.22 4.05 0.20 14.94 0.23 4.10 0.59 15.53 0.23 4.12 0.41 15.94 0.24 4.15 0.41 16.35 0.24 4.20 0.49 16.84 0.25 4.22 0.23 17.07 0.25 4.22 0.35 17.42 13.20 0.25 4.26 0.33 17.75 0.26 4.30 0.71 18.47 0.27 4.04 0.23 18.69 0.27 4.04 0.13 18.82 11.40 0.28 4.10 0.85 19.67 0.29 4.14 0.73 20.40 0.30 4.16 0.69 21.09 0.30 4.16 0.31 21.40 9.09
Tabla XIV. Experimento 5, Repetición 2: Eleclróllsis de 500 mi. de una solución preparada con 0.1145 g de NH<4CI y 5 g NaCI por llro de agua destilada, con ánodo de graflo GSP-85 y cátodo de
acero 1304 . Voltaje aplic:ado 20 V.
T (Hra) l(A) E nergla por intervalo (W-h) Energla al tiempo indicado (W-h) [NH3), ppm de N 0.00 2.90 0.00 0.00 31.40 0.01 2.90 0.37 0.37 0.01 2.88 0.14 0.51 0.01 2.82 0.13 0.64 0.03 2.88 1.01 1.65 0.03 2.89 0.22 1.88 0.04 2.90 0.18 2.08 0.04 2.91 0.19 2.25 o.os 2.92 0.39 2.84 o.os 2.97 0.29 2.93 o.os 2.99 0.13 3.08 0.08 3.00 0.22 3.28 0.08 3.01 0.32 3.60 0.07 3.01 0.28 3.88 28.30 0.07 3.05 0.17 4.0S 0.08 3.07 0.34 4.39 0.08 3.08 0.19 4.58 0.08 3.10 0.33 4.90 26.60 0.09 3.12 0.31 5.22 0.09 3.14 0.21 5.42 0.10 3.17 0.21 5.63 0.10 3.17 0.32 5.95 25.50 0.11 3.18 o.se 6.52 0.12 3.22 0.44 6.96 0.12 3.22 o.os 7.01 23.80 0.12 3.24 0.48 7.50 0.13 3.28 0.18 7.86 0.13 3.28 0.29 7.95 0.14 3.30 0.38 8.34 0.14 3.32 0.18 8.52 0.14 3.34 0.20 8.n 0.15 3.38 0.30 9.02 0.15 3.38 0.19 9.21 21.50 0.15 3.40 0.28 9.47 0.16 3.42 0.23 9.70 0.18 3.44 0.28 9.98 0.17 3.44 0.38 10.35 20.20 0.17 3.48 0.25 10.60 0.17 3.52 0.08 10.67 0.18 3.54 0.67 11.34 0.19 3.58 0.53 11.87 0.19 3.59 0.38 12.23 0.20 3.80 0.40 12.63 0.20 3.82 0.28 12.89 0.21 3.84 0.24 13.14 0.21 3.86 0.38 13.52 0.22 3.88 0.41 13.93 0.22 3.70 0.29 14.21 0.23 3.n 0.41 14.63 0.23 3.74 0.23 14.86 0.23 3.711 0.42 15.27 0.24 3.78 0.31 15.59 0.24 3.60 0.23 15.82 0.24 3.82 0.19 16.01 0.25 3.84 0.311 16.37 0.25 3.84 0.08 16.43 12.30
0.28 3.86 0.53 111.97 0.26 3.88 0.52 17.48 0.27 3.88 0.24 17.72 10.40
0.28 3.92 0.115 18.37 0.28 3.94 0.68 19.0S 0.29 3.98 0.28 19.31 0.29 4.02 0.47 19.78 0.30 4.08 0.56 20.34 0.30 4.06 0.02 20.38 7.43
TIIIIIIXV, ExperirnenlD 5, Repetición 3: Electrólisis de 500 nt. de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5 11 NaCI por litro de agua destilada, con énodo de grafito GSP.a5 y cátodo de -n, T304 . Voltaje aplicado 20 V.
T(Hrs) ICA) EnAmla por intervalo !W-h) Enerala al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N 0.00 2.98 0.00 0.00 31.40 0.00 2.98 0.16 0.16 0.00 2.96 0.08 0.25 0.01 2.94 0.28 0.53 0.02 2.96 0.44 0.97 0.02 2.98 0.31 1.28 0.03 2.99 0.31 1.80 0.03 3.03 0.39 1.98 0.04 3.04 0.39 2.37 0.05 3.08 0.49 2.88 0.05 3.08 0.22 3.08 0.05 3.10 0.10 3.19 0.06 3.12 0.17 3.36 0.06 3.14 0.21 3.57 0.06 3.16 0.30 3.86 0.07 3.18 0.18 4.04 27.00 0.07 3.21 0.30 4.34 0.07 3.22 0.18 4.52 0.08 3.24 0.29 4.81 0.08 3.28 0.25 5.06 0.08 3.28 o.os 5.11 25.60 0.09 3.32 0.80 5.72 0.10 3.32 o.so 6.22 23.50 0.11 3.34 0.48 6.88 0.11 3.36 o.so 7.18 0.12 3.38 0.15 7.33 21.40 0.12 3.39 0.37 7.70 0.13 3.42 0.32 8.03 0.13 3.44 0.25 8.27 0.14 3.48 0.38 8.66 0.14 3.52 0.21 8.87 0.15 3.56 0.57 9.44 0.15 3.56 0.20 9.84 18.70 0.15 3.58 0.22 9.88 0.16 3.81 0.34 10.20 0.16 3.62 0.18 10.38 0.17 3.62 0.48 10.84 16.90 0.17 3.67 0.24 11.08 0.18 3.68 0.41 11.49 0.18 3.70 0.21 11.70 0.18 3.80 0.42 12.11 0.19 3.81 0.42 12.54 0.19 3.82 0.28 12.81 0.20 3.83 0.17 12.98 0.20 3.85 0.38 13.37 0.20 3.86 0.30 13.67 0.21 3.88 0.15 13.82 0.21 3.89 0.37 14.18 0.21 3.91 0.24 14.42 0.22 3.93 0.17 14.80 0.22 3.98 0.18 14.n 0.22 3.98 0.42 15.19 0.23 3.99 0.33 15.52 0.23 4.00 0.40 15.92 0.24 4.02 0.38 16.30 0.24 4.03 0.27 16.57 0.24 4.04 0.22 16.79 0.25 4.08 0.29 17.09 0.25 4.06 0.23 17.31 10.10 0.26 4.12 0.59 17.90 0.26 4.15 0.44 18.34 0.27 4.15 0.36 18.69 8.89 0.27 4.18 0.44 19.12 0.27 4.21 0.23 19.36 0.28 4.22 0.42 19.78 0.28 4.24 0.28 20.04 0.29 4.28 0.28 20.32 0.29 3.92 0.51 20.82 0.30 3.95 0.24 21.07 0.30 3.96 0.20 21.27 0.30 3.96 0.10 21.38 6.24
Tabla XVI. Valores de las Constantes de Velocidad de Disminución de [NH3] y de los Voltajes
Aplicados en los Experimentos 1 a 5: Electrólisis de soluciones de NH4CI y NaCI en agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304.
Velocidad de
VoltajeM Disminución de la [NH3]
(ppm/h)
10 28.71
10 25.66 10 25.3
12.5 24.99
12.5 20.48
12.5 30.18 15 46.18
15 43.12 15 43.12
17.5 60.64 17.5 59.78 17.5 66.31
20 70.81
20 83.71 20 86.9
Tabla XVII. Valores de las Derivadas de la [NH3] con respedo a la Energla Introducida a los
deferentes Voltajes Aplicados en los Experimentos 1 a 5: Eledr61isis de soluciones de NH4CI y NaCI en agua destilada, con énodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304.
Derivadas de la Disminución de la Voltaje (V) [NH3) con respecto a la Energía
Introducida, (ppmlW-h) 10 2.05 10 1.95 10 1.96
12.5 1.26 12.5 1.05 12.5 1.6 15 1.26 15 1.4 15 1.35
17.5 1.32 17.5 1.17 17.5 1.38 20 0.97 20 1.22 20 1.2
Tabla XVIII. Tiempos y Energías de Tratamiento necesarios para obtener una disminución del 50% en la
concentración inicial de amoníaco en los Experimentos 1 a 5, a los voltajes indicados: Electrólisis de soluciones de NH4CI y NaCI en agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y
cátodo de acero T304.
Voltaje M T 1/2 (mln) E 1/2 (W-h)
10 31.26 7.09 10 34.26 7.39 10 33.36 7.051
12.5 29.076 9.301 12.5 39.054 12.4 12.5 31.134 9.47 15 18.24 10.58 15 23.16 11.65 15 20.9412 10.59
17.5 16.098 11.81 17.5 14.0424 10.88 17.5 14.5584 10.54 20 13.4046 14.79 20 12.6144 13.73 20 11.2608 12.76
Tabla XIX. Experimento 6, Repetición 1: Eledrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con eledrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado
5V.
T (Hrs} 1 (A} Energía por intervalo (W-h} Energía al tiempo indicado (W-h} [NH3], ppm de N
0.00 0.96 0.00 0.00 0.00 0.05 1.34 0.27 0.27 0.05 1.20 0.03 0.30
0.05 1.18 0.01 0.31
0.05 1.16 0.01 0.31 0.06 1.14 0.00 0.32 0.06 1.12 0.00 0.32 0.06 1.10 0.01 0.33 0.06 1.08 0.01 0.34 0.06 1.06 0.03 0.37
0.07 1.04 0.05 0.42 0.17 1.04 0.48 0.90 13.80
0.30 1.06 0.71 1.62
0.33 1.06 0.16 1.78 28.60
0.45 1.08 0.65 2.43 0.50 1.08 0.24 2.67 44.50
0.58 1.10 0.43 3.10
0.67 1.10 0.49 3.59 61.40
Tabla XX. Experimento 6, Repetición 2: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado
5V.
T (Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N
0.00 1.02 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.01 0.01
0.00 0.98 0.01 0.02 0.10 1.04 0.47 0.49 0.10 0.96 0.01 0.51 0.11 0.92 0.05 0.56 0.17 0.92 0.25 0.81 16.00 0.24 0.94 0.34 1.15 0.33 0.94 0.44 1.59 29.60
0.42 0.96 0.41 2.00 0.50 0.96 0.39 2.39 46.60
0.59 0.98 0.44 2.83
0.67 0.98 0.37 3.20 63.90
Tabla XXI. Experimento 6, Repetición 3: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado
5V.
T (Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N
0.00 1.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.96 0.02 0.02 0.01 0.94 0.01 0.03 0.02 0.92 o.os 0.08· 0.17 0.92 0.69 0.77 9.28
0.22 0.94 0.27 1.04
0.33 0.94 0.51 1.55 16.00
0.36 0.96 0.11 1.66 0.50 0.96 0.69 2.35 25.00
0.51 0.98 0.04 2.38 0.62 1.00 0.55 2.93
0.67 1.00 0.25 3.18 31.70
Tabla XXII. Experimento 7, Repetición 1: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado
7.5V.
T (Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N 0.00 2.10 0.00 0.00 0.00 0.01 2.10 0.13 0.13 0.01 2.08 0.03 0.15 0.01 2.06 0.03 0.19 0.02 2.08 0.19 0.37 0.05 2.10 0.37 0.74 0.07 2.12 0.31 1.06 0.09 2.14 0.34 1.40 0.11 2.16 0.31 1.71 0.13 2.18 0.33 2.03 0.15 2.20 0.30 2.33 0.17 2.22 0.33 2.66 0.17 2.22 0.01 2.67 35.40 0.19 2.24 0.41 3.09 0.21 2.26 0.29 3.38 0.23 2.28 0.35 3.73 0.24 2.30 0.26 3.98 0.26 2.32 0.34 4.32 0.28 2.34 0.30 4.62 ' 0.30 2.36 0.32 4.94 0.32 2.38 0.29 5.23 0.33 2.40 0.31 5.54 0.33 2.40 0.02 5.56 . 71.90
0.36 2.42 0.45 6.00 0.38 2.44 0.37 6.37 0.39 2.46 0.27 6.64 0.41 2.48 0.29 6.93 0.43 2.50 0.33 7.26
0.44 2.52 0.29 7.55 0.46 2.54 0.33 7.87 0.48 2.56 0.33 8.20
0.49 2.58 0.32 8.52 0.50 2.58 0.15 8.67 114.00
0.52 2.60 0.40 9.07
0.53 2.62 0.25 9.32
0.55 2.64 0.33 9.65
0.57 2.66 0.38 10.02
0.59 2.68 0.34 10.37
0.60 2.70 0.26 10.63
0.62 2.72 0.37 11.00
0.63 2.74 0.33 11.33
0.65 2.76 0.32 11.64
0.67 2.76 0.37 12.02 160.00
Tabla XXIII. Experimento 7, Repetición 2: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado
7.SV.
T (Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N 0.00 1.92 0.00 0.00 0.00 0.00 1.92 0.03 0.03 0.00 1.90 0.01 0.04 0.04 1.92 0.46 0.50 0.06 1.94 0.34 0.84 0.08 1.96 0.30 1.14 0.10 1.98 0.32 1.46 0.12 2.00 0.32 1.78 0.13 2.24 0.11 1.90 0.13 2.20 0.01 1.91 0.13 2.18 0.02 1.93 0.13 2.16 0.05 1.98 0.15 2.18 0.19 2.18 0.16 2.20 0.30 2.48 0.17 2.20 0.03 2.51 29.80 0.19 2.22 0.40 2.90 0.21 2.24 0.28 3.19 0.23 2.26 0.31 3.50 0.24 2.28 0.29 3.79 0.26 2.30 0.32 4.11 0.28 2.32 0.30 4.42 0.30 2.34 0.32 4.74 0.32 2.36 0.31 5.05 0.33 2.38 0.28 5.33 0.33 2.38 0.03 5.37 59.00
0.36 2.40 0.48 5.84 0.38 2.42 0.33 6.18
0.40 2.44 0.31 6.49 0.41 2.46 0.33 6.82 0.43 2.48 0.32 7.14
0.46 2.52 0.62 7.76
0.48 2.54 0.33 8.08 0.50 2.56 0.32 8.40 o.so 2.56 0.05 8.45 90.70
0.53 2.58 0.63 9.08 0.55 2.60 0.28 9.36
0.56 2.62 0.25 9.61
0.58 2.64 0.32 9.93
0.59 2.66 0.35 10.28
0.61 2.68 0.33 10.61
0.63 2.70 0.38 10.98
0.65 2.72 0.33 11.31
0.67 2.72 0.44 11.76 130.00
Tabla XXIV. Experimento 7, Repetición 3: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado
7.5V.
T (Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N
0.00 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 0.04 0.04 0.00 1.98 0.02 0.05 0.01 1.96 0.05 0.10 0.01 1.94 0.03 0.13 0.03 1.96 0.32 0.45 0.05 1.98 0.35 0.80 0.07 2.00 0.27 1.06 0.09 2.02 0.31 1.37 0.11 2.04 0.26 1.63 0.13 2.06 0.29 1.92. 0.15 2.08 0.31 2.23 0.17 2.08 0.29 2.52 29.90 0.17 2.10 0.10 2.62 0.19 2.12 0.32 2.93 0.20 2.16 0.11 3.05 0.22 2.18 0.31 3.35 0.24 2.20 0.31 3.66 0.26 2.22 0.29 3.96 0.28 2.24 0.34 4.30 0.29 2.26 0.26 4.56 0.32 2.28 0.48 5.04 0.33 2.30 0.19 5.22 0.33 2.30 0.05 5.28 64.10
0.36 2.32 0.40 5.68 0.37 2.34 0.29 5.97 0.39 2.36 0.30 6.27
0.41 2.38 0.33 6.59
0.43 2.40 0.32 6.91
0.44 2.42 0.33 7.24 0.46 2.44 0.30 7.55 0.48 2.46 0.31 7.85 0.49 2.48 0.31 8.16
0.50 2.48 0.10 8.26 98.00
0.52 2.50 0.42 8.68 0.54 2.52 0.32 9.00
0.56 2.54 0.36 9.36
0.58 2.56 0.35 9.71
0.59 2.58 0.32 10.02
0.61 2.60 0.36 10.38
0.63 2.62 0.33 10.70
0.64 2.64 0.33 11.04
0.66 2.66 0.35 11.39
0.67 2.66 0.08 11.48 138.00
TllllallXV. ExperirNnlD 8, Repellci6n 1 : Eleclr6li.. di 500 rn.. di una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por lilnl de agua destilada, con llleClr0dos de acero al carbón 1010. Vollllje aplicado
10V.
T(Hrs) 1 (A) Enamla por intarwlo (W~) Enamla al tiempo indicado (W-h) [NH3), ~dlN 0.00 2.98 0.00 0.00 0.00 0.01 2.98 0.39 0.39 0.02 3.00 0.29 0.88 0.03 3.22 0.14 0.82 0.04 3.24 0.35 1.17 o.os 3.26 0.25 1.42 o.os 3.28 0.25 1.86 0.08 3.30 0.22 1.88 0.07 3.32 0.20 2.09 0.07 3.34 0.21 2.30 0.08 3.38 0.23 2.53 0.08 3.38 0.13 2.86 23.80 0.09 3.38 0.14 2.80 0.09 3.40 0.20 3.00 0.10 3.42 0.27 3.27 0.11 3.44 0.17 3.44 0.11 3."6 0.23 3.87 0.12 3.48 0.23 3.90 0.12 3.50 0.18 4.08 0.13 3.52 0.23 4.32 0.14 3.54 0.21 4.52 0.14 3.56 0.25 4.n 0.15 3.58 0.18 4.95 0.18 3.80 0.23 5.18 0.18 3.82 0.23 5.41 0.17 3.82 0.17 5.58 50.50 0.17 3.84 0.15 5.73 0.18 3.86 0.15 5.88 0.18 3.88 0.23 8.12 0.19 3.70 0.17 8.29 0.19 3.n 0.23 6.52 0.20 3.74 0.20 6.71 0.20 3.78 0.21 8.92 0.21 3.78 0.21 7.13 0.21 3.80 0.23 7.38 0.22 3.82 0.21 7.58 0.23 3.84 0.22 7.80 0.23 3.88 0.21 8.01 0.24 3.88 0.23 8.24 0.24 3.90 0.19 8.43 0.25 3.92 0.24 8.87 0.25 3.92 0.05 8.73 n.eo 0.26 3.94 0.26 8.99 0.26 3.98 0.23 9.22 0.27 3.98 0.22 9.44 0.27 4.00 0.19 9.63 0.28 4.02 0.21 9.84 0.28 4.04 0.22 10.08 0.29 4.06 0.20 10.27 0.29 4.08 0.24 10.50 0.30 4.10 0.23 10.73 0.31 4.12 0.21 10.94 0.31 4.14 0.21 11.14 0.32 4.18 0.23 11.37 0.32 4.18 0.21 11.58 0.33 4.20 0.21 11.79 0.33 4.22 0.20 11.99 0.33 4.22 0.13 12.12 105.00 0.34 4.24 0.09 12.21 0.34 4.26 0.34 12.55 0.35 4.28 0.20 12.78 0.35 4.30 0.21 12.97 0.38 4.32 0.24 13.21 0.38 4.34 0.19 13.40 0.37 4.38 0.22 13.82 0.37 4.38 0.22 13.84 0.38 4.40 0.23 14.07 0.38 4.42 0.21 14.28 0.39 4.44 0.20 14.48 0.39 4."6 0.26 14.74 0.40 4.48 0.21 14.95 0.40 4.50 0.20 15.15 0.41 4.52 0.23 15.37 0.41 4.54 0.21 15.59 0.42 4.54 0.19 15.77 138.00
Tabla XXVI. Experimento 8, Repetici6n 2: Electrólisis de 500 ml de una Solución pre¡:arada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destladl, con electrodos de acero al carbOn 1010. Voltaje aplicado
10V.
T (Hrs) 1 (A) Energlll por intervalo (W-h) Energlll al tiempo indicado (W-h) [NH3), ppm de N 0.00 2.99 0.00 0.00 0.00 0.00 2.99 0.03 0.03 0.01 2.98 0.17 0.20 0.01 2.94 0.12 0.31 0.03 2.98 0.50 0.81 0.04 2.98 0.40 1.21 0.05 3.00 0.28 1.49 0.06 3.02 0.23 1.73 0.07 3.04 0.25 1.98 0.08 3.06 0.26 2.24 0.08 3.08 021 2.45 0.08 3.08 0.04 2.50 24.90 0.09 3.10 028 2.76 0.10 3.12 0.28 3.01 0.11 3.14 022 3.23 0.11 3.18 0.25 3.48 0.12 3.18 0.26 3.73 0.13 3.20 0.22 3.95 0.14 3.22 025 4.20 0.14 3.24 0.23 4.44 0.15 3.28 024 4.68 0.18 328 0.23 4.91 0.17 3.30 0.23 5.14 0.17 3.30 0.02 5.15 48.70 0.18 3.32 0.30 5.48 0.18 3.34 0.23 5.89 0.19 3.38 022 5.91 0.20 3.38 0.23 8.15 0.20 3.40 023 8.37 0.21 3.42 0.28 8.63 0.22 3.44 0.24 8.87 0.22 3.48 0.24 7.11 0.23 3.48 023 7.34 0.24 3.50 0.21 7.55 024 3.52 0.23 7.78 0.25 3.52 0.22 8.00 74.50 0.25 3.54 0.18 8.16 028 3.58 0.22 8.37 0.27 3.58 0.24 8.81 021 3.80 022 8.83 0.28 3.82 022 9.05 0.29 3.84 025 9.30 0.29 3.88 0.24 9.55 0.30 3.88 0.20 9.75 0.31 3.70 0.25 10.00 0.31 3.n 0.30 10.30 0.32 3.74 0.18 10.47 0.32 3.78 0.23 10.70 0.33 3.78 025 10.95 0.33 3.78 0.09 11.05 103.00 0.34 3.80 0.28 11.31 0.35 3.84 0.48 11.n 0.38 3.88 0.28 12.02 0.38 3.68 0.19 · 12.22 0.37 3.90 0.27 12.49 0.38 3.92 0.25 12.74 0.38 3.94 0.25 12.98 0.39 3.98 022 13.21 0.40 3.98 0.23 13.44 0.40 4.00 0.22 13.88 0.41 4.02 0.28 13.94 0.41 4.04 0.22 14.16 0.42 4.04 0.15 14.31 138.00
T1blaXXVII. Experimento 8, Repelicl6n 3: Electrólaia de 500 nt. de una Solucl6n preparada con 8.0882
g de KN03 por libo de agua desdada, con electrodoa de acero al carbón 1010. Voltaje apllcado 10 V.
T (Hrs) 1 (A) Energla por intervalo (W-h) Energla al tiempo indicado (W-h) [NH3), ppm de N 0.00 2.98 0.00 0.00 0.00 0.00 2.94 0.06 0.06 0.00 2.92 0.02 0.08 0.02 2.94 0.54 0.62 0.03 2.98 0.27 0.89 0.04 2.98 0.26 1.15 0.05 3.00 0.22 1.38 0.05 3.02 0.23 1.61 0.06 3.04 0.20 1.81 0.07 3.08 0.23 2.04 0.08 3.08 0.20 2.25 0.08 3.10 0.19 2.44 0.08 3.10 0.08 2.50 24.30 0.09 3.12 0.25 2.75 0.09 3.14 0.03 2.n 0.11 3.16 0.40 3.18 0.11 3.18 0.22 3.40 0.13 3.22 0.43 3.82 0.13 3.24 0.21 4.03 0.14 3.26 0.21 4.24 0.14 3.28 0.22 4.45 0.15 3.30 0.23 4.68 0.16 3.32 0.20 4.68 0.17 3.34 0.24 5.13 0.17 3.34 0.08 5.18 49.50 0.18 3.38 0.28 5.48 0.18 3.38 0.09 5.55 0.19 3.40 0.33 5.88 0.19 3.42 0.20 6.08 0.20 3.44 0.32 6.41 0.21 3.46 0.12 6.52 0.21 3.48 0.20 6.n 0.22 3.50 0.20 8.93 0.22 3.52 0.20 7.13 0.23 3.54 0.24 7.37 0.24 3.60 0.27 7.64 0.24 3.62 0.19 7.83 0.25 3.62 0.25 8.08 79.10 0.26 3.64 0.18 8.26 0.26 3.66 0.18 8.44 0.27 3.68 0.23 8.68 0.27 3.70 0.22 8.69 0.28 3.n 0.22 9.11 0.28 3.74 0.20 9.30 0.29 3.76 0.21 9.51 0.30 3.78 0.23 9.74 0.30 3.80 0.29 10.04 0.31 3.62 0.18 10.20 0.31 3.84 0.19 10.39 0.32 3.86 0.21 10.60 0.32 3.88 0.20 10.81 0.33 3.90 0.19 11.00 0.33 3.90 0.22 11.22 107.00 0.34 3.92 0.23 11.45 0.34 3.94 0.19 11.63 0.35 3.98 0.21 11.84 0.35 3.98 0.20 12.04 0.38 4.00 0.22 12.26 0.37 4.02 0.23 12.49 0.37 4.04 0.20 12.69 0.38 4.06 0.22 12.92 0.38 4.08 0.24 13.16 0.39 4.10 0.22 13.37 0.39 4.12 0.18 13.56 0.40 4.14 0.22 13.77 0.40 4.16 0.25 14.03 0.41 4.18 0.22 14.25 0.41 4.20 0.22 14.47 0.42 4.20 0.13 14.60 141.00
Tabla XXVIII. Valores de las Constantes de Velocidad de Formación de NH3 y de los Voltajes Aplicados
en los Experimentos 6 a 8: Electrólisis de soluciones de KN03 en agua destilada, con electrodos de acero 1010.
Velocidad de
Voltaje (V) Fonnación de la [NH3]
(ppm/h)
5 92.1 5 95.04 5 47.47
7.5 239.16 7.5 192.54 7.5 206.46 10 329.45 10 322.32 10 336.93
Tabla XXIX. Valores de las Derivadas de la Formación de NH3 con respecto a la Energla Introducida a los diferentes Voltajes Aplicados en los Experimentos 6 a 18: Electrólisis de soluciones
de KN03 en agua destilada, con electrodos de acero 101 O ..
Derivada• dela
Formación
VoltaJeM de NH3con rnpectoa la Energfa
Introducida, (ppm/W-h)
5 17.17 5 19.86 5 9.97
7.5 13.28 7.5 10.9 7.5 11.99 10 8.7 10 9.4 10 9.63
Tabla XXX. Tiempos y Energias de Tratamiento estimados como necesarios para obtener una conversión
total de los nitratos a amoníaco en los Experimentos 6 a 8, a los voltajes indicados: Electrólisis de soluciones de KN03 en agua destilada, con electrodos de acero 101 o.
Voltaje M T (min) E (W-h)
5 730.68 65.32 5 707.7 56.45 5 1425.6 112.32
7.5 282 84.42 7.5 350 102.87 7.5 326.5 93.46 10 204.6 128.71 10 209.1 119.18 10 200.15 116.35
Tabla XXXI. Experimento 9: Electrólisis de una solución preparada con 2.02 g de KN03 y 2.5 g de NaCI por litro d~ agua destilada, con electrodos de acero 101 O. Voltaje aplicado 5 V. Se muestran los valores de la concentración de amoníaco, conductividad
de la solución, pH de la solución y concentración de fierro total en la solución a los diferentes tiempos de muestreo.
T (Hrs) 1 (A) Energía por intervalo (W-h) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N e (mS/cm) pH Fe (ppm)
0.00 1.12 0.00 0.00 1.12 4.43 6.49 2.27
0.00 1.14 0.03 0.03
0.06 1.16 0.32 0.34 0.08 1.16 0.14 0.48 8.51 6.91 10.47 39.16
0.12 1.18 0.22 0.70
0.17 1.18 0.27 0.97 19.60 7.25 11.16 38.68
0.17 1.20 0.01 0.98
0.24 1.22 0.41 1.39
0.25 1.22 0.09 1.47 29.40 7.53 11.35 37.26
0.26 1.20 0.04 1.51
0.28 1.22 0.13 1.64
0.31 1.24 0.21 1.85
0.33 1.24 0.13 1.99 41 .00 7.46 11.56 36.94
Tabla XXXII. Experimento 1 O: Electrólisis de una solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua
destilada, con electrodos de acero 1010. Voltaje aplicado 5 V. Se muestran los valores de la concentración de amoniaco, la conductividad de la solución, el pH de la solución y la
concentración de fierro total en la solución a los diferentes tiempos de muestreo.
T (Hrs) 1 (A) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N e (mS/cm) pH [Fel <oomJ 0.00 0.90 0.00 1.76 5.96 6.39 1.75 0.10 0.92 0.44 0.17 0.92 0.76 16.60 8.63 10.81 5.35 0.28 0.94 1.30 0.33 0.94 1.54 31.40 9.25 11.22 5.97 0.35 0.90 1.60 0.39 0.92 1.78 0.50 0.92 2.30 47.70 9.54 11.41 6.19 0.51 0.88 2.35 0.66 0.90 3.02 0.67 0.90 3.05 58.90 9.84 11.49 6.66
Tabla XXXIII. Experimento 11: Electrólisis de una muestra del efluente no ozonizado de la Planta de Tratamiento de
Aguas del ITESM-RZS, con electrodos de acero 1010. Voltaje aplicado 5 V. Se muestran los valores de la concentración de amoníaco, la conductividad de la solución, el pH de la solución, la concentración de fierro
total en la solución y la concentración de cloruros a los diferentes tiempos de muestreo.
T (Hrs) 1 (A) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N C (mS/cm) pH [Fe] (ppm) [CI-] (ppm)
0.00 0.16 0.00 69.80 1272.00 9.76 1.22 96.10
0.08 0.16 0.07 70.10 1258.00 9.80 15.51 93.60
0.17 0.16 0.13 71.00 1246.00 9.86 26.42 97.60
0.25 0.16 0.20 70.70 1224.00 9.93 35.99 96.10
0.33 0.16 0.27 70.70 1215.00 9.95 50.89 96.90
Tabla XXXIV. Experimento 12: Electrólisis de una muestra del efluente no ozonizado de la Planta de Tratamiento de Aguas del
ITESM-RZS (previamente electrolizada con electrodos de acero 101 O durante 0.33 Hrs a 5V), con cátodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10 V. Se muestran los valores de la concentración de
amoníaco y el pH de la solución a los diferentes tiempos de muestreo.
T (Hrs) l(A) Energía al tiempo indicado (W-h) [NH3], ppm de N pH
0.00 0.16 0.00 70.70 9.95 0.08 0.16 0.13 67.60 9.51 0.17 0.16 0.27 68.20 9.41 0.25 0.16 0.40 68.40 9.42 0.33 0.16 0.53 68.20 9.43 0.50 0.16 0.80 69.80 9.45
Cable pasa-corriente
Agitador magnético
Pi-nzas
Electrodo de grafito
Separador de Plástico (1 cm)
Figura 1 . Reactor para la Elininación de Amoniaco por la Reacción de Cloración electrolltica hasta el punto de Break-Point
Pastilla de agitación magnética
Pinzas
Cables pasa-corrientes
€eldas de acero al carbon
l 1 1 1 1 Separación:
· Agitador magnético
1cm
Pastilla para agitación magnética
Figura 2. Reactor para la Reducción eletrocatalitica de los nitratos
Figura 3. Experimento 1, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con O. 1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de
grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 1 OV.
30.00 -r--===--------------------,
25.00
20.00 z ,8 E 8; 15.00
~ :e i!.
10.00
5.00
O. 00 -+----+----+---+----+----+---+--+---+---+----t o o ó
N o ó
a:, o ó
,..._ -o in N ó
C"') C"')
ó N o:t" o
o U")
ó
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
,..._ I.O ó
C"') a:, ó
o ~ .-
Y=b+mX m = -28.71 b = 29.95 r2 = 1.00 F = 3707.81
(~.IJ :_; J·,.· -'~ ~\
Figura 4. Experimento 1, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito
GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10V.
35.00 ........-----------------------------i
30.00
25.00
z U)
a, 20.00 E a. a.
~ 15.00 z ......
10.00
5.00
0.00 --------+------------------------0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 0.42 0.50 0.67 0.83 1.00
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -25.66 b = 29.81 r2 = 1.00 F = 2554.92 G.L. = 8
-l 1/;;_ . (\ , ~~ . . ..,_,.
Figura 5. Experimento 1, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.2 g de NH4CI y Sg de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de
grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10V.
60.00 ~-------------------------------,
50.00
40.00 z Q)
"C
E 8: 30.00
et>' :::I: z - 20.00
10.00
0.00 +---+----+----+----+----+----+----4-------l------l 0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 0.42 O.SO 0.67 0.83 1.00
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -25.30 b = 53.84 r2 = 0.98 F = 495.58 G.L. = 8
Figura 6. Experimento 2, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 12.5 V.
30.00 -----------------------------,
25.00
20.00 z Q)
"O
E 8: 15.00
..,.:;, ('I')
::I: z ...... 10.00
5.00
0.00 -t-----t----+---+----+-----+---+----+-----1 0.00 0.08 0.17 0.33 0.42 0.50 0.58 0.67 0.75
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -24.99 b = 27.06 r2 = 0.96 F = 164.77 G.L. =7,.,
--\· !{ , - (" L ¡ ·, , ~ ·- .' o ·i
Figura 7. Experimento 2, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 12.5 V.
30.00 ---------------------------
25.00
20.00 z CD
'U
E 8: 15.00
M' ::I: z - 10.00
5.00
0.00 +----+----+----+-----,~---,-----+-----+-----+-----1
0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 0.42 O.SO 0.58 0.67 0.75
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -20.48 b = 28.28 r2 = 0.98 F = 341.98 G.L. =8
·r '/-• -- L''i (,y:, , ··,.- , ' , ..... , o \. V ,~I ·
Figura 8. Experimento 2, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 12.5 V.
30.00 ....-----------------------------,
25.00
20.00 z CD
"O
E 8: 15.00
~ J: z ......
10.00
5.00
0.00 -----t--------------------------0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 0.42 O.SO 0.58 0.67 0.75
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -30.18 b = 29.11 r2 = 0.98 F = 402.71 G.L. =8
· 11.) A. \- t ; ' ( .: ! :
Figura 9. Experimento 3, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 15 V.
30.00 ~---------------------------,
25.00
20.00 z Q) u E 8: 15.00
(1) :e z - 10.00
5.00
0.00 -,-...--1----+----t----t----t---+---4---....+----1
0.00 0.02 0.08 0.12 0.17 0.25 0.33 0.42 0.50 0.55
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -46.18 b = 29.00 r2 = 1.00 F = 2779.00 G.L. = 8 T' , . , . "'\. . :/ . .,·
< l • .: f, .) L ,.'i- • • .. • 1 \ 1 '-
Figura 10. Experimento 3, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 15 V.
35.00 ------------------------------,
30.00
25.00
z Q) -o 20.00 E a. a.
~ 15.00 z -
10.00
5.QO
0.00 -t----+---+----+-----+-----+-----+----+------1----1
0.00 0.02 0.08 0.12 0.17 0.25 0.33 0.42 O.SO 0.55
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -43.12 b = 30.01 r2 = 0.98 F = 348.72 G.L. = 8
-¡-,/~: (:fr
Figura 11. Experimento 3, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 15 V.
30.00 ....-----------------------------.
25.00
20.00 z Q)
"0
E 8: 15.00 ~ (")
J: z ...... 10.00
5.00
0.00 -----------------------------0.02 0.08 0.12 0.17 0.25 0.33 0.42 0.50 0.55
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -43.12 b = 30.05 r2 = 1.00 F = 5891.02 G.L. =7
. \ '!;; o.,·ti1-f-V);;¡,
Figura 12. Experimento 4, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 17.5 V.
35.00 ........-----------------------:-----1
30.00
25.00
z Q) -o 20.00 E a. a.
et>' 15.00 ::I: z ......
10.00
5.00
0.00 -+------+----+-----+----+----1-----+-----+----~
IY=b+mX m = -60.64 b = 31.87 r2 = 1.00 F = 1667.06 G.L. = 7
T i¡ - o ..,, -; ·_¡ ••.. · 1d - V ..n!,:,.;, ./ 1 1
'
0.00 0.08 0.12 0.17 0.20 0.25 0.33 0.38 0.42
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
z
Figura 13. Experimento 4, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 17.5 V.
25.00 r-----------------------------.
20.00
m 15.00 "O
E 8: cwi' i 10.00 ......
5.00
0.00 +-----+----+-----+----+-----l~----+-----1------l
----~ Y=b+mX m = -59.78 b = 28.90 r2 = 1.00 F = 4088.21 G.L. = 7
. , . ,. r .. \ _, ,;/' ... ,,-;... '-'
0.08 0.12 0.17 0.20 0.25 0.28 0.33 0.38 0.42
Tiempo de Tratamiento (Hrs_.)
Figura 14. Experimento 4, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4Cl y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 17.5 V.
30.00 -r-----------------------------,
25.00
20.00 z CD
'O
E 8: 15.00
~ J:: z ._. 10.00
5.00
0.00 ------------------------------
Y=b+mX m = -66.31 b = 31.09 r2 = 1.00 F = 3365.63 G.L. = 7
. ,·1iJ_·- () ,; -.J\ )._ ' ·.
0.08 0.12 0.17 0.20 0.25 0.28 0.33 0.38 0.42
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
•
Figura 15. Experimento 5, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 20 V.
30.00 ------------------------------,
25.00
20.00 z Q)
"'C
E 8: 15.00
cwi" :e z .....
10.00
5.00
0.00 -+-----+----+-----+---~---+-----+----+---1-----1
[Y= b + m X m = -70.81 b = 30.77 r2 = 1.00 F= 1779.76
r'h (" t. ,_;. ,,. ..
0.00 0.07 0.08 0.10 0.12 0.15 0.17 0.25 0.27 0.30
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
z
Figura 16. Experimento 5, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 20 V.
35.00 -r--------------------------~
30.00
25.00
~ 20.00 E 8: ~ 15.00 z ......
10.00
5.00
0.00 -t----t--------jf----+----+----+---+----+----+--_j 0.00 0.07 0.08 0.10 0.12 0.15 0.17 0.25 0.27 0.30
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
ry = b + m X m = -83.71 b = 33.30 r2 = 0.99 F = 700.48 G.L. = 8
' ( 1 ~ • ~ ; • 1, ~>.. ) !_ r ,: ;) : t
Figura 17. Experimento 5, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de Qrafito GSP-85 v cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 20 V.
35.00 ....------------------------------
30.00
25.00
z ~ 20.00 E B: r5' 15.00 ]: z ......
10.00
5.00
0.00 +---+---t----1---------l----+---+-----l-------l-------1 0.00 0.07 0.08 0.10 0.12 0.15 0.17 0.25 0.27 0.30
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = -86.90 b = 32.01 r2 = 1.00 F = 2005.16 G.L. = 8
- i / . r·, " 1. 1 J. ~,1 Ú \ t I' .. .' .
Figura 18. Experimento 1, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de Qrafito GSP-85 v cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10V.
30.00 ,---==:---------------------------,
25.00
20.00 z .g E i 15.00
~ :e z - 10.00
5.00
0.00 o ..... I.O N o N o ..... o o ..... N
N (") CD ~ (")
N (")
""'" o
M ~ 11) co O>
Energía Introducida (W-h)
(") ~ I.O ..... ~ ..... .....
Y=b+mX m = -2.05 b = 29.55 r2 = 1.00 F = 1853.81 G.L. = 9
¡ ' ·'· - , ~ -, . ·d ¡ 1..- <. _le~ · t ,
Figura 19. Experimento 1, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una
solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10V.
35.00 r----------------------------
30.00
25.00
z ~ 20.00 E a. a.
~ 15.00 z ......
10.00
5.00
0.00 -t-----+----+----+-----+----+---+----+----+----1
Y=b+mX m = -1.95 b = 29.57 r2 = 0.99 F = 1493.67 G.L. = 8
¡: ... ~ /,,~)
0.00 1.03 2.08 3.14 4.21 5.29 6.37 8.59 10.85 13.16
Energía Introducida (W-h)
Figura 20. Experimento 1, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.2 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo de grafito
GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 1 OV.
60.00 ,--------------------------
50.00
40.00 z CD
"O
E 8: 30.00
cwi" :e z ......
20.00
10.00
0.00 -+-----+-----+----+----+-----+-----+--~---+------!
0.00 0.94 1.90 2.89 3.90 4.95 6.01 8.21 10.52 12.92
Energía Introducida (W-h)
Y=b+mX m = -1.96 b = 53.34 r2 = 0.99 F = 4542.59 G.L. = 8
, . .,' t/:,¿ 1,.
Figura 21. Experimento 2, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con O. 1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 12.5 V.
30.00 ""--------------------------,
25.00
20.00 z Q)
"C
E 8: 15.00
M ::z::: z .....
10.00
5.00
0.00 +----+----+-----+-----1----t-----+----;------;
Y=b+mX m = -1.26 b = 26.67 r2 = 0.95 F = 125.77 G.L. = 7
.,, . ,'.;,;. Ct·
0.00 1.45 2.95 6.11 7.77 9.47 11.21 12.99 14.81
Energía Introducida (W-h)
Figura 22. Experimento 2, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 12.5 V.
30.00 ------------------------------,
25.00
20.00 z Q) "O
E ~ 15.00
ci5' ::I: z ......
10.00
5.00
0.00 -+----+-----+-----+-----+------+----+----+-----+-------!
Y=b+mX m = -1.05 b = 27.97 r2 = 0.97 F = 274.37 G.L. = 8
1
; ..,. 1 .1 ~ (1- •• ' 1
0.00 1.43 2.91 4.43 6.01 7.63 9.29 10.99 12.73 14.50
Energía Introducida (W-h)
Figura 23. Experimento 2, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 12.5 V.
30.00 ,--------------------------
25.00
20.00 z G)
"U
E 8: 15.00
~ J: z ......
10.00
5.00
0.00 -+-----+-----+-----+-----t-----+----+-----+-----+----1
Y=b+mX m = -1.60 b = 28.61 r2 = 0.98 F = 403.61 G.L. = 8
,; J/ . ". (j L ¡ · •.l . • . .
0.00 1.38 2.79 4.25 5.77 7.35 8.98 10.66 12.38 14.14
Energía Introducida (W-h)
Figura 24. Experimento 3, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y Sg de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 15 V.
30.00 ......,.....-----------------------------,
25.00
20.00 z Q) "C
E 8: 15.00
~ ::I: z ......
10.00
5.00
fY=b+mX m = -1.26 b = 28.29 r2 = 0.99 F = 798.85 G.L. = 8
., . } ' -
0.00 -----------------------------0.00 0.43 2.49 3.55 5.20 8.13 11 .24 14.53 17.98 20.09
Energía Introducida (W-h)
Figura 25. Experimento 3, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 15 V.
35.00 ....--------------------------------,
30.00
25.00
z ~ 20.00 E a. a.
~ 15.00 z ......
10.00
5.00
0.00 -t----+---+----+----+----+----4----+----4----1
Y=b+mX m = -1.40 b = 29.57 r2 = 0.98 F = 417.20 G.L. = 8
í/ ' / ¡;..,·¡ i j. - 11., u;:.1 1
0.00 0.43 2.23 3.16 4.59 7.09 9.66 12.37 15.25 17.01
Energía Introducida (W-h)
Figura 26. Experimento 3, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 15 V.
30.00 .....------------------------------
25.00
20.00 z G)
1J
E 8: 15.00
cw, :e z ......
10.00
5.00
0.00 ;,------t----i----+----t----+------4----1--------l
Y=b+mX m = -1.35 b = 29.43 r2 = 1.00 F = 2326.00 G.L. = 7
, · / · \ ,°-;°\ r. 1 ~ .. .... .._,
0.45 2.30 3.25 4.71 7.26 9.95 12.76 15.65 17.44
Energía Introducida (W-h)
Figura 27. Experimento 4, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 17.5 V.
35.00 ....-------------------------------,
30.00
25.00
z ~ 20.00 E 8: ~ 15.00 z ......
10.00
5.00
0.00 -t-----+----+-----+----+------+----+------+------1
Y=b+mX m = -1.32 b = 31.19 r2 = 0.99 F = 1021.96 G.L. = 7
'.- · • C. :'' ~, (.k,
0.00 3.40 4.78 6.87 8.32 10.56 14.60 17.23 19.00
Energía Introducida (W-h)
Figura 28. Experimento 4, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 17.5 V.
25.00 -----------------------------.
20.00
z CD 15.00
"O
E Q. Q.
cti' ~ 10.00 ......
5.00
Y=b+mX m=-1.17 b = 27.73 r2 =1.00 F = 1464.64 G.L. = 7
0.00 -l-----1-----+-----+----+------+----+-----+----i L f¡' , - 10 : /'"'-. -· L 'J. ..,_ i .) ,, lJ ,j \ ~ .. ,.
3.54 5.04 7.38 9.00 11.53 13.29 16.00 18.62 20.34
Energía Introducida (W-h)
Figura 29. Experimento 4, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 17.5 V.
30.00 -r----------------------------,
25.00
20.00 z G) "O
E 8: 15.00
<1i' :::I: z ...... 10.00
5.00
0.00 ---------------------------------
Y=b+mX m = -1.38 b = ,29.55 r2 =0.99 F = 932.29 G.L. = 7
;: 1/ · - 1 •'J : . ' J.- <).. - ,0u '·"·1 .,.,_,.
3.26 4.64 6.81 8.31 10.66 12.29 14.81 17.43 19.23
Energía Introducida (W-h)
Figura 30. Experimento 5, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero 1304. Voltaje aplicado 20 V.
30.00 -------------------------------,
25.00
20.00 z Q)
"O
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<1i' :e z ......
10.00
5.00
0.00 +---+---+----+----+----+-----1-----1------1--__J
ly = b + m X m = -0.97 b = 29.3 r2 = 1.00 F = 26132.12 G.L. = 8
!. • ,, : j') ·J,,;,,: 1 ; :.,.. \ . v\..J
0.00 3.99 5.05 6.15 7.27 9.61 10.82 17.42 18.82 21.40
Energía Introducida (W-h)
z
Figura 31. Experimento 5, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con ánodo
de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 20 V.
35.00 -r-----------------------------,
30.00
25.00
~ 20.00 E 8: ~ 15.00 z ......
10.00
5.00
1Y = b + m X' m = -1.22 b = 32.46 r2 = 1.00 F = 700.48 G.L. = 8
1 / 1 ,, . ' . -,
,-- 'I - . ' . - . !
0.00 +----+------+----+----+----+-----+---+---~----i ~ - t.;. - • ~. ; c.r l ' ·.
0.00 3.88 4.90 5.95 7.01 9.21 10.35 16.43 17.72 20.36
Energía Introducida (W-h)
Figura 32. Experimento 5, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de una solución preparada con 0.1145 g de NH4CI y 5g de NaCI por litro de agua destilada, con
ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 20 V.
35.00 ........------------------------------,
30.00
25.00
z Q) u 20.00 E c. c.
~ 15.00 :e z ......
10.00
5.00
O. 00 -t----;-----+----+----+-----+-----+-----+------+------J
Y=b+mX m = -1.20 b = 31.02 r2 = 0.99 F = 1078.48 G.L. = 8
l 1, ) · · _.· . ·r , . ·: el- Q ~.v· ~ \,!,..'
0.00 4.04 5.11 6.22 7.33 9.64 10.84 17.31 18.69 21.38
Energía Introducida (W-h)
Figura 33. Analisis de Regresión Lineal entre las Constantes de Velocidad de Disminución de [NH3] versus el Voltaje Aplicado en los Experimentos 1 a 5: Electrólisis de soluciones de NH4CI y NaCI en agua
destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304.
€ 901 t86.9 ª 83.71 Q.
"": 80 cw, I z ._. 70-+-.!!! CD
"C e 60 + -o ·o ::J
-~ 50 E -~ e CD 40 "C "C cu
~ 30 !28.71 _ 25.66 ~ 20 25.3 CD "C u,
~ 10 + e cu -u, e o o o
10
-30.18
•46.18 M43.12
-66.31
~60.64 59.78
• 24.9'f-____ No considerados en el x 20 . .--=- análisis de regresión
1
12.5 15 17.5
Voltaje Aplicado (V)
• 70.81
2
Y=b+mX m = 5.44 b = -32.17 r2 =0.93 F = 140.5 G.L. = 11
Figura 34. Analisis de Regresión Lineal entre las Derivadas de la [NH3] con respecto a la Energía Introducida
versus el Voltaje Aplicado en los Experimentos 1 a 5: Electrólisis de soluciones de NH4CI y NaCI en agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304.
aj
~ 2.5 ::,
"C
~ cu -~ 2; e w cu cu .g:21.5
[~ rn E e o. e o. 8- 1 +
~ :e z ......
0.5 -+-
~
:~ . No considerados en el análisis de Regresión.
-• X *
•
Y=b+mX m = -0.08 b = 2.73 r2 =0.87
cu Q)
"C rn cu
"C cu > ·¡:: Q) e
0---------------------------------- F = 70.95 G.L. = 11
10 12.5 15 17.5 20L-----~
Voltaje Aplicado (V)
Figura 35. Tiempos y Energías de Tratamiento necesarios para obtener una disminución del 50% en la
concentración inicial de amoníaco en los Experimentos 1 a 15, a los voltajes indicados: Electrólisis de soluciones de NH4CI y NaCI en agua destilada, con ánodo de grafito GSP-85 y
cátodo de acero T304.
40 •
35
30 -.e 1
~25 ~ ...... w >. 20 -e
§. 15 ~ ...... 1-
j12.s2 min@ 13.10 W-h 1
T112 = 54.85 - 2.19 V r2 = 0.94 F=172.99 G.L. • 11
• ::.e 1 r . ~====1 ::.e i .~ • 1 ..•.
10 • E112
- 1.31 + 0.61 V j 1 r2 = 0.89 F = 93.14 5 G.L. = 11
0+----------+----------+-----------+---------'-------1 10 12.5 15 17.5 l 19.33V j 20
Voltaje Aplicado (V)
Figura 36. Experimento 6, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 5 V..
70.00 -----------------------------,
60.00 .....
50.00 .....
z ~ 40.00 E a. a.
~ 30.00 :e z ._..
20.00
10.00 + .,., .,..,..,
.,., ,/
/" .,/
.,./
/ .,., .,.,
.,., .,., .,.,
/" / .,.,
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.,., .,., _,.,/
.,/ /.,
//
//
/" .,., / .,.,
/.,
.,., .,.,
.,., /., .,., .,.,
_,/
Y=b+mX m = 92.10 b = -1.04 r2 = 1.00 F = 1856.76 G.L. = 3
.,,./""
/ l ,/ .,, 1
0.00 .,/ 0.67 j fr • f~ nY 0.00 0.17 0.33 0.50
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
130. ~ b ,,,:
z
Figura 37. Experimento 6, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 5 V..
70.00 ....----------------------------------,
60.00.
50.00
~ 40.00 E 8: ~ 30.00 ::I: z ......
20.00
10.00
0.00 _,.._------+--------+--------+-------_J
Y=b+mX m = 95.04 b = -0.46 r2 = 1.00 F = 1698.37 G.L. = 3
0.00 0.17 0.33 O.SO 0.67
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Figura 38. Experimento 6, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 5 V..
35.00 ~----------------------------,
30.00
25.00
z Q)
-e 20.00 E Q. Q.
~ 15.00 ::I: z -
10.00
5.00
0.00 -fC'-------+-------1-----------1------~
Y=b+mX m = 47.47 b = 0.57 r2 = 1.00 F = 1005.95 G.L. = 3
0.00 0.17 0.33 0.50 0.67
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
',
Figura 39. Experimento 7, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 7.5 V..
160.00
140.00
120.00
Z 100.00 Q)
"O
E 8: 80.00 ...... (')
J: ~ 60.00
40.00
20.00
Y=b+mX m = 239.16 b = -3.46 r2 = 1.00 F = 905.55 G.L. = 3
0.00
0.00 0.17 0.33 0.50 .( l'.1 " / 0.61 '\, - . - ;,
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
/ I ·
z CD
"'O
E a. a.
Figura 40. Experimento 7, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 7.5 V..
140.00 -r----------------------------,
120.00
100.00
80.00
~ 60.00 z ......
40.00
20.00
Y=b+mX m = 192.54 b = -2.28 r2 = 1.00 F = 776.23 G.L. = 3
0.00 -4"-------+--------+-------+-------------i
0.00 0.17 0.33
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
O.SO 0.67 ~ f: ~ l ' • , : 1 .· '
;_
z Q) ,, E Q. Q.
Figura 41. Experimento 7, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 7.5 V..
140.00 -------------------------------.
120.00
100.00
80.00
~ 60.00 z -
40.00
20.00
Y=b+mX m = 206.46 b = -2.82 r2 = 1.00 F = 1170.82 G.L. = 3
0.00 ........,._------~-------+--------+---------! . 0.00 0.17 0.33 0.50 0.67~-{: :, :f ,J,
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
v · ·
z Q)
"O
E Q. Q.
Figura 42. Experimento 8, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 1 O V..
140.00 -----------------------------
120.00
100.00
80.00
~ 60.00 z -
40.00
20.00
Y=b+mX m = 329.45 b = -2.79 r2 = 1.00 F = 1713.96 G.L. = 4
0.00 -----------------------------
0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 0.42 t : i ·'
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
(
00 ' li ;
z Q) "C
E a. a.
Figura 43. Experimento 8, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 1 O V..
140.00 -r------------------------------,
120.00
100.00
80.00
~ 60.00 z -
40.00
20.00
Y=b+mX m = 322.32 b = -2.63 r2 = 1.00 F = 1074.39 G.L. = 4
1. 0.00 _..,..._-----+-------,-------+-------+-------1 .(_
1 . '
· :t
0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 0.42
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Figura 44. Experimento 8, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Electrólisis
de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 10 V ..
160.00
140.00
120.00
Z 100.00 Q)
"'O
E 8: 80.00 ...... C")
:e ~ 60.00
40.00
20.00
Y= b + m X m = 336.93 b = -3.38 r2 = 1.00 F = 1225.08 G.L. = 4
' 0.00
0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 .,l ' . . . •· . •
0.42 ¡ ·. • ' · . 1
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Figura 45. Experimento 6, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 5 V ..
4.00 -r--------------------------------.
3.50
3.00
Z 2.50 Q)
'C
E 8: 2.00
et>' :X: ~ 1.50
1.00
0.50
0.00 ...i,.:::.....------+--------+--------+---------1
Y=b+mX m = 17.17 b = -1.04 r2 = 1.00 F = 2191.83 G.L. = 3
[ ! : ·,·
0.00 0.17 0.33 0.50 0.67
Energía Introducida (W-h)
Figura 46. Experimento 6, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 5 V..
70.00 ~----------------------------,
60.00
50.00
z CD -o 40.00 E c. c.
cw5' 30.00 ::I: z -
20.00
10.00
0.00 ~-------+---------+--------+---------1
Y=b+mX m = 19.86 b = -0.54 r2 = 1.00 F = 2139.47 G.L. = 3
¡, ('
L.
0.00 0.81 1.59 2.39 3.20
Energía Introducida (W-h)
Figura 47. Experimento 6, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 5 V..
35.00 ......------------------------------,
30.00
25.00
z Q)
u 20.00 E a. a.
cw5' 15.00 J: z -
10.00
5.00
0.00 ~------+-------------1--------+-------1
Y=b+mX m = 9.97 b = 0.75 r2 = 1.00 F = 739.93 G.L. = 3
0.00 0.77 1.55 2.35 3.18
Energía Introducida (W-h)
Figura 48. Experimento 7, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 7.5 V..
160.00
140.00
120.00
Z 100.00 Q) "C
E 8: 80.00 ...... et)
:J: ~ 60.00
40.00
20.00
0.00
Y=b+mX m = 13.28 b = -0.55 r2 = 1.00 F = 13409.05 G.L. = 3
0.00 2.67 5.56 8.67 12.02
Energía Introducida (W-h)
z G>
"C
E a. a.
Figura 49. Experimento 7, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 7.5 V..
140.00 -r-----------------------------,
120.00
100.00
80.00
~ 60.00 z ......
40.00
20.00
Y=b+mX m = 10.90 b = -0.71 r2 = 1.00 F = 3299.97 G.L. = 3
0.00 ~------+-------t---------t-------~ 0.00 2.51 5.37 8.45 11.76
Energía Introducida (W-h)
z Q)
"O
E a. a.
Figura 50. Experimento 7, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 7.5 V. .
140.00 -r-------------------------------,
120.00
100.00
80.00
~ 60.00 z ......
40.00
20.00
0.00 -+'-------+--------1--------1-------~
Y=b+mX m = 11.99 b = -0.03 r2 = 1.00 F = 16827.69 G.L. = 3
r
0.00 2.52 5.28 8.26 11.48 ,.
Energía Introducida (W-h)
Figura 51. Experimento 8, Repetición 1: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 mL de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 1 O V.
140.00 ...------------------------------,
120.00
100.00
z G> ,:, 80.00 E 8: ~ 60.00-:::c: z ......
40.00
20.00
~-----Y=b+mX m = 8.70 b = 0.81 r2 = 1.00 F = 11211.50 G.L. = 4
0.00 -1'------+---------l-------+---------+--------1 1 : 1 ' i_ •.• 1 · J ' . '
0.00 2.66 5.58 8.73 12.12 15.77
Energía Introducida (W-h)
z Q)
"O
E Q. Q.
Figura 52. Experimento 8, Repetición 2: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 1010. Voltaje aplicado 10 V. ·
140.00 -.-------------------------------,
120.00
100.00
80.00
~ 60.00 z ......
40.00
20.00
Y=b+mX m = 9.40 b = 0.26 r2 = 1.00 F = 9978.25 G.L. = 4
0.00 ~-----+------+-------+-------¡----------, 0.00 2.50 5.15 8.00 11.05 14.31 '
Energía Introducida (W-h)
Figura 53. Experimento 8, Repetición 3: Curva de [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Electrólisis de 500 ml de una Solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de agua destilada, con
electrodos de acero al carbón 101 O. Voltaje aplicado 1 O V.
160.00
140.00
120.00
Z 100.00 Q)
"C
E 8: 80.00 -('t)
:e ~ 60.00
40.00
20.00
Y=b+mX m = 9.63 b = 0.10 r2 = 1.00 F = 17687.23 G.L. = 4
0.00
0.00 2.50 5.18 8.08
Energía Introducida (W-h)
11.22 14.60 f,:
Figura 54. Analisis de Regresión Lineal entre las Constantes de Velocidad de Formación de NH3 versus el Voltaje
Aplicado en los Experimentos 6 a 8: Electrólisis de soluciones de KN03 en agua destilada, con electrodos de acero 101 O.
_ 350 r-----------------. t ,336.93 --: 300 329.45 ~ 322.32
z ~ 250 e -o ·o (O
E 200 o u. Q) 1J
i 150 1J ·g ~ 100 !95.04 ~ T 92.1 V, Q)
1: 50 *47.47 ~ e o
4 No considerado en el análisis de regresión
+239.16
X206.46 A 192.54
(.) 0+---------------+-------------------1
5 7.5 10
Voltaje Aplicado (V)
Y=b+mX m=47.16 b=-141.72 r2 =0.98 F = 323.00 G.L. = 6
Figura 55. Analisis de Regresión Lineal entre las Derivadas de la [NH3] con respecto a la Energía Introducida versus el Voltaje Aplicado en los Experimentos 6 a 18: Electrólisis de soluciones de KN03 en agua
destilada, con electrodos de acero 101 O.
m "O ·g "O e e .! e> CD e w .!!
20 *te.~
18 t11.11
16
14
~-12 .e
~~ ~ E 10 .9.97 ! a. a. e- 8 8 ......
(")
6+ ::I: z -.!! 4-+-Q)
"O ,,, 2+ (U
"O (U > ·e o Q) e 5
.______ No considerado en el análisis de Regresión.
+ 13.28
• 11.99 A 10.9
7.5
Voltaje Aplicado (V)
9.63 f a.1 9.4
10
Y=b+mX m == -1.80 b = 26.67 r2 =0.88 F = 45.27 G.L. = 6
1600
1400 .
1200 t -~ 1000 -w >. 800 -.~ .S 600 1-
400
Figura 56. Tiempos y Energías de Tratamiento estimados como necesarios para obtener una conversión
total de los nitratos a amoníaco en los Experimentos 6 a 18, a los voltajes indicados: Electrólisis de soluciones de KN03 en agua destilada, con electrodos de acero 101 O.
'T=1146.13 -98.53 V E= 1.85 + 12.03 V r2 = 0.88 r2 = 0.94 F = 44.23 F • 86.93 G.L.=6 G.L. • 6
200 t- 1116.49 min@ 127.56 W-h
O+-----------------+-----------------+--_,.__ 5 7.5 10 I= 10.45 V 1
Voltaje Aplicado (V)
Figura 57. Gráficas de comportamiento de la [NH3], la conductividad, el pH y la [Fe] con respecto al tiempo
en el experimento 9: Electrólisis de uns solución preparada con 2.02 g de KN03 y 2.5 g de NaCI por litro de agua destilada, con electrodos de acero 101 O. Voltaje aplicado 5 V.
45.00 ....-----------------------------------,
U)
40.00
35.00
e ai 30.00 E
·m ~
~ 25.00 U) o ~ 20.00 U)
~ o 15.00 ~
10.00
5.00 ;u·.,;; :;?"""
r ,¿j41.00 38.68 3?.2G 36.94 X X
7
.,.- .. ' · ¡ ' / · ·/ ~ / , 1
11.16 11.35
_._ [NH3], ppm de N
-C(mS/cm)
--.-pH
""""*-Fe(ppm)
Á 7 / • • ,11.56
/'~~--;;;-----!:::-==j • • 7.53 'P 7.46 7.25
0.00 ----------------------------------
0.00 0.08 0.17 0.25 0.33
Tiempo de Tratamiento (Hrs)
Figura 58. Gráficas de comportamiento de la [NH3], la conductividad, el pH y la [Fe] con respecto al tiempo en el experimento 1 O: Electrólisis de uns solución preparada con 8.0882 g de KN03 por litro de
agua destilada, con electrodos de acero 101 O. Voltaje aplicado 5 V.
60.00 58.00
50.00
. i -~ .' .. . ! . 1 . ... "'·
/ ,· t-~
rn e -+-- [NH3], ppm de N 1i> 40.00 E
•(U '--a, a. ~ 30.00 Q)
"O rn ~ o 20.00 ~
-a-C(mS/cm)
-.-pH ~[Fe] (ppm)
10.00 ~ lU.tll 11.49 5.96 ~=B.63 :9.25 :9.54 ;9.84 6.66
0.00 l.(O 5.97 6.19
11.22 11.41
0.00 0.17 0.33 0.50 0.67
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
(/)
e a> E ~ a, a. (/) o Q)
"O (/)
~ o
Figura 59. Gráficas de comportamiento de la [NH3], la conductividad, el pH, la [Fe] y la [CI-] con respecto al
tiempo en el experimento 11: Electrólisis de de una muestra del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas ITESM-RZS, con electrodos de acero 1010. Voltaje aplicado 5 V.
140.00 1
122.40
120.00 + 127.20 • • 121.50 125.80 124.60
J :; 1 ' '_; 96.10 100.00 + ! . • • t 96.90
80.00 + 96.j_O 't 93.60
97.60 ,..,, ~
70.70 1
70.70 1
60.00 + 69.80 70.10 71.00
~ 40.00 2
35. 99 ------- -
15.51 -------x~x~ X50.89
20.00 +9.76 ·X------- 9.93 . ~~. 9.oo • • ,s.~ 0.00 1
9·86
0.00 0.08 0.17 0.25 0.33
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
_._. [NH3], ppm de N ----C (µS/cm) Xl0-1 •-1
~pH -x-[Fe] (ppm) -+-[CI-] (ppm)
Figura 60. Gráfica del comportamiento de la [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento en el experimento 11: Electrólisis de de una muestra del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas ITESM-RZS,
con electrodos de acero 101 O. Voltaje aplicado 5 V.
71.00 -r-----------------~'4--f*¼---------------,
70.80
70.60
70.40
'-. 7A 7A • 70.70
z (1)
"C E 70.20
8: cti' 70.00 :e z ...... 69.80
69.60
69.40
{) \ ·,
-,;' ~,
69.20 +---------+-------+-------+------_J 0.00 0.08 0.17 0.25 0.33
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Y=b+mX m = 7.20 b = 69.70 r2 = 0.92
Figura 61. Gráfica del comportamiento de la [NH3] con respecto a la Energía Introducida en el experimento
11: Electrólisis de de una muestra del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas ITESM-RZS, con electrodos de acero 101 O. Voltaje aplicado 5 V.
71.00 ....----------------_.,:++-HA--------------,
ro.oo
70.00
70.~
~ +A +A • 70.70
z ~ ~ E 70.20
& ~ro.oo ~ z ......
69.80
69.00
69.~
69.20 --,...--------+--------+-------+-------_J
0.00 0.07 0.13 0.20 0.27
Energía Introducida (W-h)
Y=b+mX m = 9.0 b = 69.70 r2 = 0.92
Figura 62. Experimento 12: Electrólisis de una muestra del efluente no ozonizado de la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS
(previamente electrolizada con electrodos de acero 1010 durante 0.33 Hrs a 5V), con cátodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10 V. Se muestran los valores de la concentración de amoníaco y el pH de la solución a los diferentes
tiempos de muestreo.
80.00 -..-------------------------------,
7o.oo ¡,.., "' • 6760 • 68.20 • 68.~ • 68.~0 t 69·80
0 60.00 e m j 50.00 ~
m ~
~ 40.00 ~ ~
; 30.00 ~ o m > 20.00
--+- [NH3], ppm de N
- pH
10.00 ..-g:·9&·····--········-•·9:-51 • 9.41 • 9.42 • 9.43 • 9.45
0.00 +------t------+------4---------1-------0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 O.SO
Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Figura 63. Gráfica del comportamiento de la [NH3] con respecto al Tiempo de Tratamiento: Experimento 12: Electrólisis de una
muestra del efluente no ozonizado de la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS (previamente electrolizada con eiectrodos de acero 1010 duiante 0.33 Hrs a 5V), con cátodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10
V. Se muestran los valores de la concentración de amoníaco a los diferentes tiempos de muestreo.
71 .00 /• ,· 5,¡,¡ o: ~{; 1 -
z
70.50
70.00
69.50
~ 69.00
E & 68.50
et) I 68.00 z ........
67.50
67.00
66.50
.-r '
~
\
'J ,.¡
,·:'. H . ::::.~, ·" ....
·\!
' ' ' ' ;
.,,. .,., N
69.80
66.00 +------+-----+-------+-------+-----
0.00 0.08 0.17 0.25 0.33 O.SO Tiempo de Tratamiento (Hrs.)
Figura 64. Gráfica del comportamiento de la [NH3] con respecto a la Energía Introducida: Experimento 12: Electrólisis de una muestra
del efluente no ozonizado de la Planta de Tratamiento de Aguas del ITESM-RZS (previamente electrolizada con electrodos de acero 1010 durante 0.33 Hrs a SV), con cátodo de grafito GSP-85 y cátodo de acero T304. Voltaje aplicado 10 V. Se
muestran los valores de la concentración de amoníaco a los diferentes tiempos de muestreo.
z
71.00 -------------------------------
70.50
70.00
69.50
~ 69.00 E 8: 68.50
cw,' J: 68.00 z ......
67.50
67.00
66.50
66.00+-------+-------+-------+--------+--------I
69.80
0.00 0.13 0.27 0.40 Energía Introducida (W-h)
0.53 0.80
BIBLIOGRAFIA
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