Fundamentos de la activacion de polímeros en emulsión

En la industria de tratamiento de aguas hay muchas aplicaciones para polímeros. En este artículo, nos vamos a concentrar en la aplicación de polímeros para la clarificación de agua. Vamos a profundizar en la preparación de polímeros en emulsión para su aplicación efectiva y eficiente, en el sistema.

¿Vamos a comenzar con un par de definiciones, que es un polímero? Bueno, los polímeros son moléculas largas encadenadas que actúan como magnetos. Atraen partículas suspendidas, formando solidos más grandes que pueden ser deshidratados o sedimentados fácilmente. Los polímeros pueden tener una carga negativa (iónica); una carga positiva (catiónica) o una carga neutral (no iónica). Los polímeros son despachados en una de dos formas; líquidos o sólidos. La forma líquida se despacha en forma de una solución concentrada en base a agua. La solución es normalmente una emulsión o una dispersión. Las emulsiones normalmente contienen aceites y hasta un 35% de polímero activo. Las dispersiones normalmente contienen aceite, agua y hasta un 50% de polímero activo.

Para que el polímero logre su propósito correctamente en clarificación de aguas, debe ser activado antes de ser aplicado. Porque? Bueno, los polímeros son moléculas larga encadenadas, como mencionamos antes, y están enrolladas alrededor de ellos mismos, en lo podría llamarse pequeñas bolas. Estas pequeñas bolas están agrupadas en agua y encapsuladas con aceite. Es difícil de imaginar pero la figura anexa podría ayudar. Antes de que los polímeros puedan ser utilizados, el encapsulado de aceite debe ser eliminado y las cadenas de moléculas extendidas. Este proceso se llama activación.

Al momento en el que el polímero se expone al agua, se debe aplicar suficiente energía para dispersar todas las partículas y remover el aceite que las cubre. Cuando el polímero se expone al agua, la absorbe, desenrollándose y extendiéndose. La activación máxima se consigue cuando todas las moléculas de polímero han sido extendidas. Los polímeros se diluyen normalmente a concentraciones entre 0.1% y 1.0%.

Si no se aplica suficiente energía durante la activación, resulta en la formación de aglomeraciones, también llamadas “fish-eyes” o “ojo de pescado”. Los “Fish-eyes” son casi imposibles de dispersar. Adicionando más energía después de la activación, resultara en el rompimiento de las cadenas de moléculas. La formación de “fish-eyes” o el rompimiento de las moléculas, causara un consumo más alto de polímeros.

El sistema ideal de activación de polímeros es el que expone al polímero a la cantidad correcta de energía durante el período de tiempo correcto. Sistemas que generan niveles de energía más bajos, requieren que la solución se exponga a la Fuente de energía por periodos de tiempo más largos. Los niveles de energía bajos resultaran en la formación de “fish-eyes”. Exposiciones más largas resultaran en el rompimiento de algunas cadenas activadas.

Existe un impacto económico relacionado con la activación correcta, o incorrecta, de los polímeros. Por ejemplo, si estamos tratando un sistema donde dosificamos 50 Lbs/dia de polímero en emulsión, el cual cuesta $2.25/Lbs., y dosificamos 365 días/año, el costo total del polímero es de $40k aproximadamente. Si la activación no es la correcta, podríamos estar dosificando un 25% más de polímero que el requerido, lo cual representa un gasto de aproximadamente $10K/año en polímero que no afecta el desempeño de la aplicación. ¿Está activando correctamente sus polímeros?

El primer paso en la activación del polímero es la aplicación de energía. Esta energía remueve la capa de aceite e iniciara el despliegue del polímero. El exceso de energía destruirá el polímero, reduciendo su efectividad e incrementara el consumo. Si no se aplica suficiente energía, el polímero no se va a desplegar totalmente, reduciendo su efectividad e incrementando el consumo.

¿Cómo se aplica la energía inicial? La clave es, agitación. Cuando el polímero se expone al agua, la solución debe ser agitada. La velocidad a la cual se agita, depende de la concentración de la solución y de las especificaciones del fabricante del polímero. Después de un periodo de agitación de alta energía, la solución debe pasar por un periodo de agitación de energía baja, para permitir la extensión de las moléculas del polímero.

Además del porcentaje de la solución y la aplicación de la energía correcta para activar el polímero, hay que tomar en cuenta otros factores:

  • Fuerza Iónica (Dureza): iones multivalentes; efecto adverso – agua suavizada ayuda a que las moléculas de polímeros se extiendan más rápidamente.
  • Dureza por encima de 400 ppm puede necesitar suavización
  • Oxidante (cloro): ataca las cadenas del polímero – mantener en menos de 3 ppm
  • Temperatura: Alta temperatura, mejor activación del polímero – se recomienda un calentador en línea para agua con temperaturas menores a 40 Deg. F (4.5 Deg C). Agua por encima de 100 Deg. F (38 Deg C) puede dañar las cadenas del polímero.
  • Solidos suspendidos: se recomienda filtración si TSS> 10 ppm.
  • pH: efecto negligente en el rango de 3 - 10

Nuestros Equipos de Dosificación de Polímeros activan los polímeros utilizando un aparato patentado, sin motor, de alta energía. El aparato de activación de polímeros provee la energía requerida para activar todo tipo de polímeros líquidos, pero no depende de grandes caudales de agua para crear la energía requerida para la activación. Inyecta el polímero en el agua de dilución e inmediatamente hace que la solución fluya a través de una boquilla de activación de baja presión y alta energía.

El aparato opera como un homogeneizador de baja presión. El polímero se active al pasar a través del orificio de la boquilla anular. La caída de presión a través de la boquilla es solamente de 10 psi. Esto acelera la solución a una velocidad de cerca de 40 pies/seg. La turbulencia generada en el orificio es lo que activa el polímero. Esto previene la acumulación de los “fish-eyes” y provee el rompimiento de las moléculas que no se han desplegado.

Maximiza la eficiencia de la energía disponible en la Fuente de agua de dilución. Requiere menos de 20 psi para operar. Además auto-compensa por las fluctuaciones en la rata de flujo del polímero y del agua. Esto asegura que la cantidad de energía por unidad de volumen de flujo es constante para el rango de flujo del equipo.

Los componentes del aparato de activación están hechos de materiales termoplásticos. Los componentes son fabricados en PVC, Teflon y polypropileno. El resorte esta hecho de acero inoxidable cubierto en PVDF. El aparato puede desmantelarse fácilmente para realizar reparaciones de manera eficiente y rápida. La válvula de inyección tiene un cuerpo en PVDF, asientos en Viton y resorte en Hastelloy. Está montada externamente para un acceso fácil.

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Aldo Zaffalon
Aldo Zaffalon

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