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Decloración

Eliminación cloro libre

Una de las principales aplicaciones del carbón activado (CA) es la decloración, o eliminación de cloro libre del agua. Dicho compuesto no procede de las fuentes naturales de abastecimiento, tales como pozos, ríos o lagos. Tampoco es un contaminante, sino que es un químico que se agrega al agua, principalmente como desinfectante, y en ocasiones para controlar olor y sabor, controlar el crecimiento biológico o eliminar amoniaco.

La decloración consiste en un mecanismo complicado que puede seguir distintos caminos de reacción en los que el CA puede intervenir como reactivo o como catalizador.

HOCl H+ + OCl-(1.1)

Las distribución entre ácido hipocloroso y ión hipoclorito (OCl-) depende del pH y de la concentración de estas especies. A ambas formas moleculares se les define como cloro libre. Las dos son fuertes oxidantes que al ser adicionados al agua empiezan por reaccionar de manera casi inmediata con impurezas orgánicas e inorgánicas y susceptibles de oxidarse. El cloro que reacciona en esta etapa deja de ser libre y pasa a ser combinado.

El cloro que interviene en esta etapa de desinfección, también se combina y deja de ser libre. Una vez terminada esta etapa, es necesario eliminar el cloro libre residual, no solo porque es tóxico para el ser humano, sino porque imparte un mal sabor y olor al agua, interfiere con procesos industriales, daña a la mayoría de las resinas de intercambio iónico utilizadas en los suavizadores y en los desmineralizadores, y afecta a las membranas de ósmosis inversa.

Aunque se han desarrollado varios procesos para disminuir los niveles de cloro libre en agua, la decloración en un lecho fijo de carbón activado granular (CAG) ha sido el más rentable, y por lo tanto el más común. En dos de los más comunes, el CAG actúa como un agente reductor, de acuerdo con las siguientes reacciones:

HOCl + C* → C*O + H+ + Cl- (1.2)

2HOCl + C* → C*O2 + 2 H+ + 2 Cl- (1.3) en donde C* representa al carbón activado. C*O y C*O2 son óxidos superficiales

Otro camino de reacción, en el que el carbón actúa solamente como catalizador, es el siguiente:

3 HOCl → HClO3 + 2 H+ + 2 Cl- (1.4)

Éste se favorece cuando un porcentaje importante de la superficie del CAG ya está saturada. Por otro lado, existen muchas otras posibles reacciones, algunas de las cuáles se llevan a cabo entre el cloro libre y los óxidos superficiales que estaban presentes en el carbón desde antes de su aplicación. Cada una de ellas puede formar otros grupos más complejos, con la subsiguiente liberación de H+ y Cl-. Un ejemplo de éstas es:

C*OH + OCl- C*OO- + H+ + Cl- (1.5)

Hay que aclarar que al mismo tiempo que el CAG actúa como declorador, adsorbe la materia orgánica presente en el agua. Por lo tanto, a mayor contaminación orgánica, disminuye su tiempo de vida como declorador, y visceversa. También hay que mencionar que aún cuando el carbón siga eliminando todo el cloro libre, puede ya no estar reteniendo materia orgánica. Es decir, termina antes su capacidad de adsorción física -de moléculas orgánicas- que su capacidad para declorar.