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DISPERSIÓN DE PARTÍCULAS

Para describir y tratar las aguas naturales y residuales, el aire, los desperdicios sólidos y los lodos es fundamental el conocimiento del medio y de las partículas y solutos que hay en él. Ciertas propiedades del medio pueden sufrir efectos grandes o sólo muy leves a causa de la presencia de partículas de soluto.


Por ejemplo, la densidad de diferentes tipos de agua, incluso las residuales muy contaminadas, se aproxima tanto a la del agua que por lo común se pueden pasar por alto las pequeñas diferencias. Aun el agua de mar, con una concentración total de sólidos disueltos de alrededor de 34.500 mg/L, tiene una densidad sólo 2.5% mayor que la del agua pura. La presencia de partículas o solutos puede afectar en alto grado otras propiedades del medio. Un ejemplo conocido es la pérdida de visibilidad en el aire cuando contiene partículas líquidas (niebla) o sólidas (humo) muy finas

TAMAÑO, FORMA Y DISTRIBUCIÓN DE LAS PARTÍCULAS

Una partícula se define como cualquier porción concreta (es decir, particulada) de materia sólida, líquida o gaseosa mayor que una sola molécula pequeña {de más de 1 nanómetro (nm) de diámetro}. El agua, el aire y los desperdicios sólidos contienen muchas partículas que varían considerablemente en tamaño.

En agua, se dice que las partículas están en suspensión cuando se pueden eliminar por sedimentación o por filtración a través de papel de filtro. El límite inferior para esto es aproximadamente 0.4 μm


Las partículas menores a esta dimensión se llaman coloides, y normalmente varían de tamaño entre 1 y 400 nm, así que no son visibles con un microscopio ordinario de alta potencia.

Debajo de 1 nm, con diámetros oscilando entre el de un átomo individual (alrededor de 0.2 nm) y el tamaño de una molécula (alrededor de 1 nm), se encuentran dispersos en el disolvente formando una solución.


En pocos casos las partículas de una mezcla o suspensión son de tamaño uniforme o de forma esférica. La descripción analítica de mezclas de partículas es difícil, en especial para residuos sólidos, donde las partículas difieren bastante en cuanto tamaño y forma. Es más fácil caracterizar las partículas pequeñas en el aire o en suspensiones líquidas. La forma irregular, definida por la longitud, la anchura y la altura de la partícula, se relaciona normalmente por medios matemáticos con un diámetro equivalente. Otros métodos se basan en factores de forma, que comparan la superficie de la partícula o su velocidad de sedimentación con la de una esfera equivalente.

Las dispersiones coloidales se componen de partículas muy pequeñas que varían en tamaño desde 1 hasta 400 nm, separadas por el medio de dispersión. Las partículas coloidales dispersas pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. Aunque existen en medio sólidos, el medio de dispersión de interés en los cambios ambientales es el líquido o el gaseoso.

DISPERSIONES COLOIDALES


Las dos propiedades de los coloides que tienen relación con su superficie son por tanto su capacidad de adsorción y su carga electrocinética. La adsorción se refiere a la capacidad de ciertos sólidos para concentrar en su superficie sustancias del medio circundante. La carga eléctrica que poseen todas las partículas coloidales pueden ser positivas o negativas, y su magnitud varía según el material el cual está hecho el coloide. Las partículas de carga similar se repelen mutuamente e impiden la formación de partículas más grandes por aglomeración. Esta repulsión entre partículas dificulta la separación de las mismas del medio de dispersión.

MÉTODOS PARA EXPRESAR CONCENTRACIONES DE PARTÍCULAS

La masa de partículas en una unidad de volumen (o masa) se conoce como concentración de partículas. Existen varias maneras de expresar concentraciones de partículas en aire, agua y aguas residuales.

AIRE. Las unidades usuales para expresar la concentración de pequeñas partículas suspendidas en aire son gramos de particulados por metro cúbico de aire. La concentración se determina aspirando un volumen conocido de aire a través de un filtro cuyo peso se ha determinado previamente, y pesando la cantidad de partículas que han quedado atrapadas. Para el polvo, que se compone de partículas más grandes que se sedimentan con rapidez, las mediciones se hacen colectando el material sedimentable en tarros de caída de polvo durante un tiempo específico y determinando el peso acumulado. La concentración se expresa entonces en peso recolectado por unidad de área durante un periodo determinado. Son ejemplo de estas unidades las ton/mi2 mes, kg/m2 mes.

AGUA Y AGUAS RESIDUALES. La concentración de partículas en agua normalmente se expresa de forma diferente que para aguas residuales. Puesto que en la mayor parte de las aguas naturales hay sólo pequeñas cantidades de partículas, en especial en el agua potable, se utiliza un método óptico en lugar de uno gravimétrico. La turbidez es una expresión de la propiedad óptica que causa que la luz se disperse y se absorba en vez de trasmitirse en línea recta a través de la muestra. La turbidez en el agua se debe a la materia suspendida, como arcilla, lodo, algas, sílice, herrumbre, bacterias y otras partículas. La unidad estándar de medición de turbidez, adoptada por la industria del agua, es la unidad nefelométrica de turbidez (NTU, por sus siglas en inglés), llamada así por el instrumento que se emplea para medirla, el nefelómetro (del griego nephos, nube).

La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo del río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión. El cambio de alguna de estas características de la corriente puede hacer que el material transportado se sedimente; o el material existente en el fondo o márgenes del cauce sea erosionado.






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