La medición del pH es una tecnología de análisis y control esencial en el tratamiento de aguas industriales y residuales. Permite determinar con precisión la acidez o alcalinidad del agua o de las aguas residuales y proporciona información fundamental para el control de los procesos químicos, biológicos y físicos.
El valor del pH es uno de los parámetros más importantes, ya que influye en numerosas reacciones como la precipitación, la floculación, la neutralización, los procesos de degradación biológica y el comportamiento frente a la corrosión. La medición correcta del pH es crucial para el control de los procesos y el cumplimiento de la normativa legal.
Índice
Fundamentos de la medición del pH
La medición del pH se basa en la determinación de la concentración de iones de hidrógeno (H⁺ ) en una solución. Se lleva a cabo mediante sensores electroquímicos o métodos ópticos.
Fundamentos electroquímicos
- El valor del pH se determina por el potencial de un electrodo especial de membrana de vidrio que reacciona selectivamente a los iones H⁺.
- Este potencial se compara con un electrodo de referencia que proporciona un potencial constante.
- La diferencia entre los dos potenciales se convierte en un valor de pH según la ecuación de Nernst.
Sensores y tecnología para la medición del pH
Principales componentes de un sensor de pH
Electrodo de membrana de vidrio:
- Reacciona específicamente con los iones H⁺.
- Contiene una solución tampón interna con un valor de pH conocido.
- La membrana de vidrio está especialmente tratada para garantizar una alta selectividad para los iones H⁺.
Electrodo de referencia:
- Proporciona un potencial de referencia estable.
- A menudo embebidos en una solución de KCl, que está en contacto con la solución de la muestra a través de una abertura de diafragma.
Sensor de temperatura:
- Como el valor del pH depende de la temperatura, los sensores modernos contienen termopares integrados para compensar la temperatura.
Amplificador y dispositivo de medición:
- Convierte la señal del electrodo en un valor de pH y muéstralo en una pantalla.
Foto: Sección de reacción de un sistema de neutralización de pH controlado con dosificación automática de ácido y álcali(ALMA Neutra)
Métodos de medición
Medición manual del pH:
- Utilización de pH-metros portátiles en laboratorios o in situ.
- Se utiliza para pequeñas cantidades de agua o para comprobaciones puntuales.
Medición del pH en línea:
- Control continuo del valor de pH en plantas de proceso.
- Aplicación típica en depuradoras, circuitos de refrigeración o sistemas de neutralización.
- Consta de un sensor, una unidad de medición y control y una unidad de limpieza automática.
Procesos ópticos:
- Utilización de colorantes indicadores que cambian de color en función del valor del pH.
- Se utiliza con menos frecuencia en la industria, pero ofrece ventajas con medios muy contaminados.
Aplicación de la medición del pH en el tratamiento de aguas y aguas residuales
Neutralización de las aguas residuales:
- Control de la dosificación de ácidos o álcalis para el ajuste del pH.
Tratamiento biológico de aguas residuales:
- Garantizar un valor de pH óptimo (6,5-8,5) para la actividad de los microorganismos en el proceso de fangos activados.
- Las fluctuaciones incontroladas del valor del pH pueden provocar la inhibición o la muerte de la biomasa.
Precipitación química y floculación:
- Optimización del valor de pH para la precipitación de metales pesados, fosfatos o impurezas orgánicas.
- Ejemplo: El hidróxido de hierro precipita a un valor de pH de 7-9.
Protección contra la corrosión en circuitos de refrigeración:
- Control del valor del pH para evitar la corrosión del material o la precipitación de cal.
- Ejemplo: Estabilización a un valor de pH de 8,2-8,5.
Proceso de membrana:
- Protección de las membranas de ósmosis inversa mediante el control del pH.
- Los valores extremos de pH pueden dañar las membranas y acortar su vida útil.
Foto: Nuestro sistema de precipitación y floculación, también conocido como sistema CP, ALMA CHEM MCW con adición de ácido y álcali controlada por pH.
Desafíos en la medición del pH
Contaminación del electrodo:
- Los depósitos de grasa, aceite o sólidos pueden afectar a la precisión.
- Solución: unidades automáticas de limpieza (por ejemplo, sistemas de aclarado con ácidos o álcalis).
Envenenamiento del electrodo de referencia:
- Una fuerte suciedad o contaminación química (por ejemplo, debida a sulfuros) puede perjudicar el funcionamiento del electrodo de referencia.
- Solución: uso de electrodos de referencia robustos con diseño de doble cámara.
Calibración y mantenimiento:
- Una calibración imprecisa provoca desviaciones.
- Solución: calibración regular con soluciones tampón (por ejemplo, pH 4, pH 7, pH 10).
Condiciones químicas extremas:
- Los ácidos o bases fuertes y las altas concentraciones de sal pueden acortar la vida útil de los sensores.
- Solución: uso de sensores de pH especiales de alto rendimiento.
Conclusión
La medición del pH es una herramienta indispensable en el tratamiento de aguas industriales y residuales. Las tecnologías modernas permiten una monitorización precisa y continua, esencial para el control del proceso, la garantía de calidad y el cumplimiento de los requisitos legales. Mediante el uso de sensores y tecnología de control adecuados, los operadores pueden garantizar un alto nivel de estabilidad y eficacia del proceso para sus sistemas. El mantenimiento y la calibración periódicos son esenciales para garantizar la fiabilidad a largo plazo de la medición del pH.
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Foto: Ejemplo de sistema de neutralización en diseño modular ALMA con tanque de mezcla y ecualización(ALMA Neutra)
