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Il trattamento delle acque

Il trattamento di purificazione delle acque dipende sia da come essa deve essere usata e sia da come è stata usata. Il trattamento delle acque per una certa applicazione industriale può richiederne uno preliminare che non è necessario per l’uso domestico. Inoltre, l’acqua che è stata utilizzata in un impianto chimico può richiedere un trattamento diverso dell’acqua proveniente dagli scarichi domestici. Questo diverso trattamento delle acque, però, ha una caratteristica comune: implicano reazioni in soluzione acquosa

Eliminazione del ferro dall’acqua potabile

Certe sorgenti forniscono acqua con un contenuto di ferro che può raggiungere i 25 mg per litro, ma nella legislazione statunitense il limite raccomandato nell’acqua potabile è di 0.3mg/L. I metodi per eliminare l’eccesso di ferro in genere implicano:

a)     rendere l’acqua leggermente basica con calce spenta, Ca(OH)₂;

b)     l’ossidazione di Fe²⁺ a Fe³⁺ con lo ione ipoclorito, OCl^–

c)     la precipitazione di Fe(OH)₃ (s) dalla soluzione basica.

Le reazioni possono essere rappresentate dalle equazioni

Cl₂ (g) + 2 OH^– (aq) → Cl^– (aq) + OCl^– (aq) + H₂O

2 Fe²⁺ (aq) + OCl^– (aq) + H₂O → 2 Fe³⁺ (aq) + Cl^– (aq) + 2 OH^– (aq)

Fe³⁺ (aq) + 3 OH^– (aq) → Fe(OH)₃ (s)

Mentre avvengono queste reazioni, lo ione ClO^– svolge anche un altro compito di primaria importanza: distruggere i microorganismi patogeni presenti nell’acqua.

Eliminazione di ossigeno dalle caldaie per l’ebollizione dell’acqua

Le caldaie ad alta temperatura sono usate per convertire l’acqua in vapore nelle centrali elettriche. L’ossigeno disciolto nell’acqua è fortemente dannoso in quanto promuove la corrosione dell’acciaio dalle caldaie. Poiché l’O₂ (g) è un buon agente ossidante, si ricorre ad un agente riducente quale l’idrazina.N₂H₄, per eliminarlo.

O₂ (aq) + N₂H₄ (aq) → 2 H₂O + N₂ (g)

Eliminazione dei fosfati dalle acque di scarico domestiche

L’eutrofizzazione è il termine usato per descrivere una serie di eventi che porta alla rapida crescita di alghe, alla morte dei pesci ed altri deleteri effetti nei corpi idrici. Questi eventi sono causati dalla presenza di un eccesso di nutrienti, soprattutto di fosfati. Il trattamento delle acque di scarico domestiche include anche l’eliminazione dei fosfati. Un metodo particolarmente semplice consiste nel precipitare i fosfati con calce spenta, Ca(OH)_2. I fosfati possono essere presenti in numerose forme differenti, incluso lo ione idrogenofosfato, HPO₄^2-.

5 Ca²⁺ (aq) + 3HPO₄^– (aq) + 4 OH^– (aq) → Ca₅OH(PO₄)₃ (s) + 3 H₂O

Il precipitato ha la composizione del minerale idrossiapatite.

Distruzione degli ioni cianuro negli impianti industriali

I cianuri vengono usati nelle opreazioni di pulitura dei metalli, nell’elettrogalvanica e nell’estrazione da rocce aurifere in miniera. Lo ione cianuro deve essere distrutto nelle acque di scarico provenienti da queste opreazioni, e ciò si ottiene con la seguente reazione di ossidazione-riduzione

2 CN^– (aq) + 5 OCl^– (aq) + 2 OH^– (aq) → N₂ (g) + 2 CO₃^2- (aq) + 5 Cl^– (aq) + H2O

Il velenoso ione CN^– (aq) viene convertito negli innocui N₂ (g) e CO₃^2- (aq).  Inoltre non si deve dimenticare che i processi biologici hanno un ruolo importante nel trattamento delle acque, in particolare nel trattamento delle acque di scarico.