Eliminación de compuestos orgánicos e inorgánicos mediante procesos híbridos UF-MIEX

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Resumen El Anexo A incluye las especificaciones técnicas de los métodos analíticos que se utilizaron durante la realización del proyecto: sistema TOC-VCPH y sistema de cromatografía iónica ICS1000/ICS-1100; no incluidas en la memoria por cuestiones de espacio y con el objetivo de agilizar la lectura.

En el Anexo B se incluye los resultados experimentales y discusión en planta piloto del efecto de la dosis de resina MIEX® en los parámetros de la membrana; que no se han incluido en la memoria.

Finalmente, el Anexo C contiene los resultados experimentales y la discusión en planta piloto del efecto de la dosis de resina MIEX® en la concentración de iones, tanto de aniones como de cationes; que no se han incluido en la memoria para facilitar su lectura.

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Anexos

Eliminación de compuestos orgánicos e inorgánicos mediante procesos híbridos UF-MIEX

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SUMARIO RESUMEN ___________________________________________________________ 1 GLOSARIO __________________________________________________________ 4 ANEXO A: ESPECIFICACIONES DE LOS MÉTODOS ANALÍTICOS _________________ 5 A.1. COMPOSICIÓN DEL SISTEMA TOC-VCPH Y ESPECIFICACIONES TOC-VCPH/ASI-V 5 A.2. ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA DE CROMATOGRAFÍA IÓNICA ICS1000/ICS-1100___________________________________________________ 8 A.2.1. Columna IONPAC® CS16 y precolumna IONPAC® CG16 ..............................................8 A.2.2. Columna IONPAC® AS23 y precolumna IONPAC® AG23 ...........................................10 A.2.3. Supresor .....................................................................................................................12

ANEXO B: RESULTADOS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN DEL EFECTO DE LA DOSIS DE MIEX EN LOS PARÁMETROS DE LA MEMBRANA ____________________ 14 B.1. EVOLUCIÓN DEL FLUJO DE PERMEADO Y LA PERMEABILIDAD CON EL TIEMPO _______________________________________________________ 14 B.2. EVOLUCIÓN DEL FLUJO DE PERMEADO Y LA PRESIÓN TRANSMEMBRANA (PTM) CON EL TIEMPO ___________________________________________ 18 ANEXO C: RESULTADOS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN DEL EFECTO DE LA DOSIS DE MIEX EN LA CONCENTRACIÓN DE IONES __________________________ 21 C.1. EFECTO DE LA DOSIS DE MIEX® EN LA CONCENTRACIÓN DE ANIONES _____ 21 C.1.1. Estudio de la concentración del anión cloruro ..........................................................21 C.1.2. Estudio de la concentración del anión bromuro .......................................................23 C.1.3. Estudio de la concentración del anión nitrato ...........................................................25 C.1.4. Estudio de la concentración del anión yoduro ..........................................................27 C.1.5. Estudio de la concentración del anión sulfato ...........................................................29

C.2. EFECTO DE LA DOSIS DE MIEX® EN LA CONCENTRACIÓN DE CATIONES ____ 31 C.2.1. Estudio de la concentración del catión sodio ............................................................31 C.2.2. Estudio de la concentración del catión potasio .........................................................33 C.2.3. Estudio de la concentración del catión magnesio .....................................................35 C.2.4. Estudio de la concentración del catión calcio ............................................................37

BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________________ 39

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Anexos

Glosario AAES

Anion Atlas® Electrolytic Supressor.

AES

Atlas® Electrolytic Supressor.

AG23

Anion Guard Column.

AH

Ácido Húmico.

AMMS

Anion MicroMembrane Supressor.

AS23

Anion Analytical Column.

AS40

Automated Sampler.

ASRS300

Anion Self-Regenerating Supressor.

BW

Backwash o limpieza química.

CCES300

Cation Capillary Electrolytic Supressor.

CEB

Limpieza mecánica a contracorriente.

CES

Capillary Electrolytic Supressor.

CG16

Cation Guard Column.

CMMS300

Cation MicroMembrane Supressor.

CS16

Cation Analytical Column.

CSRS300

Cation Self-Regenerating Supressor.

F

Feed, alimentación del depósito pulmón.

FM

Feed with MIEX®, alimentación que contiene MIEX®.

ICS

Ion Chromatography System.

IONPAC®

Columna para Cromatografía Iónica.

LMH

L/m2·h.

LP

Permeabilidad de la membrana.

MIEX®

Magnetic Ion Exchange resin.

MMS

MicroMembrane Supressor.

P

Presión.

PTM

Presión transmembrana.

QP

Caudal del permeado.

SRS

Self-Regenerating Supressor.

t

Tiempo.

TOC

Total Organic Carbon.

UF

Ultrafiltración.

VP

Volumen del permeado.

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ANEXO A: ESPECIFICACIONES DE LOS MÉTODOS ANALÍTICOS A.1. Composición del sistema TOC-VCPH y especificaciones TOCVCPH/ASI-V En la Figura 1 se presenta la vista frontal y en la Figura 2 la vista posterior del sistema TOCVCPH: [1]

Figura 1. Vista frontal del sistema TOC-VCPH [1]

Figura 2. Vista posterior del sistema TOC-VCPH [1]

En la Figura 3 se muestra la vista lateral izquierda y la vista superior interior del sistema TOCVCPH: [1]

Figura 3. Vista lateral izquierda (izquierda) y vista superior interior del sistema TOC-VCPH [1]

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Anexos

En la Figura 4 se observa la vista frontal interior del sistema TOC-VCPH: [1]

Figura 4. Vista frontal interior del sistema TOC-VCPH [1]

El sistema se compone de: [1] (1) Deslizador del inyector de muestras

(9) Perilla de ajuste del gas de burbujeo

(2) Recipiente de reactivo IC

(10) Depurador halógeno

(3) Válvula de solenoide (para drenaje de IC)

(11) Humidificador

(4) Medidor de presión del gas portador

(12) Bomba para el suministro del reactivo IC

(5) Perilla de ajuste del gas portador

(13) Tapa de la bomba de la jeringa

(6) Medidor de flujo del gas portador

(14) Jeringa 5mL

(7) Perilla de ajuste de presión del gas portador

(15) Válvula de 8 puertos

(8) Medidor de flujo del gas de burbujeo

(16) Válvula de 3 vías

En cuanto a las especificaciones se muestran a continuación, Tabla 1 y 2: [1] Automuestreador ASI-V Viales

Viales de 40mL (Øext 27 x h 9mm), 72 viales con tapón de rosca y septum

Capacidad

68 viales de 40mL

Pretratamiento muestra

Acidificación y burbujeo en el análisis de NPOC. Enjuague de la aguja

T.ambiente

5-35 C

Dimensiones y peso

370x540x490mm y 13kg

o

Tabla 1. Principales especificaciones del automuestreador ASI-V [1]

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Sistema TOC-VCPH Analito

TC, IC, TOC (TC-IC), NPOC o

Principio del análisis

680 C oxidación de combustión catalítica asistida/ detección infrarroja no dispersa

Rango de medición

TC: 0-25000mg/L

Límites de detección

TC: 4µg/L

IC:0-30000mg/L IC: 4µg/L

Tiempo de medición

TC, IC: aproximadamente 3min

Repetitividad

CV sin 1.5%

Introducción de la muestra

Autoinyección usando jeringa bomba/control deslizante

Volumen de la inyección de la muestra

10-200µL (variable)

Función de dilución de la muestra

Dilución sin jeringa, factor de dilución 2-50veces

Pretratamiento para IC

Adición automática de ácido y burbujeo

Gas portador

Aire muy puro (desde el cilindro)

Presión del gas portador

Aproximadamente 300-600kPa

Tasa de flujo del gas portador

150mL/min (230mL/min cuando se realiza el burbujeo)

Temperatura ambiente

5-35 C

Dimensiones

440x560x460mm

Peso

40kg

o

Tabla 2. Principales especificaciones del sistema TOC-VCPH [1]

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Anexos

A.2. Especificaciones del sistema de cromatografía iónica ICS1000/ICS-1100 El sistema cromatográfico iónico ICS-1000 está equipado con una columna cromatográfica IONPAC® CS16 (Dionex), una precolumna IONPAC® CG16 (Dionex), un inyector automático AS40 Automated Sampler (Dionex), una bomba sin gradiente y un supresor químico CSRS 300 para cationes (Dionex). El sistema cromatográfico iónico ICS-1100 está equipado con una columna cromatográfica IONPAC® AS23 (Dionex), una precolumna IONPAC® AG23 (Dionex), una bomba sin gradiente y un supresor químico ASRS 300 para aniones (Dionex). A continuación en la Figura 5 se muestran ambos paneles interiores: [2], [3]

Figura 5. Paneles interiores del sistema ICS-1000 (izquierda) y del sistema ICS-1100 (derecha) [2], [3]

A.2.1. Columna IONPAC® CS16 y precolumna IONPAC® CG16 La columna IONPAC® CS16 y la precolumna analítica IONPAC® CG16 han sido diseñadas para la determinación de concentraciones dispares de sodio y amonio (hasta proporción 10000:1).

También incluyen el análisis de metales álcalis y metales alcalinotérreos. La fase estacionaria CS16 es un intercambiador de cationes débil de alta capacidad que funciona con grupos de ácidos carboxílicos que tienen una alta selectividad para el ion hidronio.

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La columna IONPAC® CS16 es compatible con eluyentes 100% acuosos, 10% de acetonitrilo, o 20% de tetrahidrofurano sin pérdida de rendimiento.

La columna IONPAC® CS16 está compuesta por partículas macroporosas (diámetro 5µm) formadas por etilvinilbenceno combinado con un 55% de divinilbenceno.

Debido a que el ICS-1000 tiene un flujo óptimo de 0,4 a 2,0 mL/min (modo isocrático), se opta por la opción de una columna y una precolumna de 5 mm de diámetro interno.

En la Tabla 3 se especifica la presión máxima de trabajo, flujo estándar de trabajo y flujo máximo: [4], [5] Presión de trabajo

Flujo de trabajo

Flujo máximo

psi [MPa]

[mL/min]

[mL/min]

CS16 5mm columna analítica

≤ 1400 (9,65)

1,0

2,0

CG16 5mm precolumna

≤ 450 (3,10)

1,0

3,0

CS16+ CG16 5mm

≤ 1850 (12,75)

1,0

2,0

Columna

Tabla 3. Parámetros de trabajo para cationes [4], [5]

Las condiciones óptimas para el análisis de cationes vienen dadas por el proveedor en la Tabla 4: [4], [5] Parámetro Volumen de la muestra

5mm, 25µL Loop + 0,8µL volumen muerto

Eluyente

30mM ácido metanosulfónico (MSA)

Temperatura

40 C

Flujo de eluyente

1,0mL/min (5mm)

Supresor SRS

Supresor autoregenerante catiónico 300

Supresor MMS

Supresor micromembrana aniónica, CMMS 300

Regenerante MMS

Hidróxido de tetrabutilamonio (TBAOH)

Supresor CES

Supresor electrolítico catiónico CCES 300

Conductividad