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ATTIVITÀ ELETTRONICA
E: -log (a )e-
Il valore del pE è definito rispetto alla semireazione 2H+(aq) + 2e- H2(g) Per la quale E0 = 0.00 V epE0 = 0.00.
Quando H+ in soluzione ad attività unitaria è in equilibrio con H2 gas ad 1 atm, l'attività dell'elettrone in soluzione è pari a 1.
Quanto più grande è il valore di pE0 tanto maggiore sarà la tendenza a ridursi della specie in esame.
Esistono limiti di pE entro i quali l'H2O è termodinamicamente stabile, che sono dipendenti dal pH.
OSSIDAZIONE: 2H2O O2 + 4H+ + 4e-
P(O2) = 1 atm, limite di ossidazione dell'acqua (a contatto con l'atmosfera)
RIDUZIONE: 2H2O + 2e- H2 + 2OH-
P(H2) = 1 atm, limite di riduzione dell'acqua (a contatto con l'atmosfera)
OSSIDO-RIDUZIONI IN H2O
O2 specie ossidante che si riduce:
-in ACQUE ACIDE O2 + 4H+ + 4e- 2H2O
-in ACQUE BASICHE O2 + 4H+ + 4e- 2H2O
In acque poco profonde e in movimento (fiumi, torrenti):
sono SOLIDI SOSPESI O NON FILTRABILI. TORBIDITà→ è un macro descrittore per i laghi e indica il contenuto e quali sono i solidisospesi. Incide su gusto e odore; diminuisce penetrazione della luce; influiscenegativamente sull’uso.Viene misurata mediante il NEFELOMETRO (rivelatore con luce), e misura la % della luce diffusaalla luce incidente. La torbidità per le soluzioni standard: unità di Si mg/l; unità di formazina.
COLORE→l’H2O pura è incolore ed è colorata dai vegetali e dai Sali, ma anchedall’inquinamento delle industrie. La colorazione viene misurata per confronto constandard, con una soluzione di Pt/Co o con un n di diluizioni.
ODORE E SAPORE→ importante per le H2O potabili. Si fa una ricerca analitica di sostanzespecifiche responsabili attraverso il TASSO DI DILUIZIONE.
TEMPERATURA→ è un parametro importante. Influenza la , velocità di reazione esolubilità.
L'aumento della T può essere dato dallo sversamento delle H2O industriali che causa la diminuzione di O2 disciolto e quindi una ridotta autodepurazione, e alterazioni delle condizioni naturali delle specie acquatiche.
LIMITE INCREMENTO: 3° tra monte e valle.
LIMITE MAX BREVE: 30°-32°.
LIMITE MAX SETTIMANALE: 30° nei laghi e 35° nel mare.
COMPOSIZIONI SALINE → conducibilità elettrica (μS/cm). Usata per classificare l'H2O e indica la presenza di ioni.
PARAMETRI CHIMICI:
pH → parametro per classificare le H2O. Indica la concentrazione di ioni H+ e OH-. È legato a Kw: [H+] [OH-] = 10^-14. Per definire l'acidità, le H2O naturali devono avere pH neutro (6.5-9). È possibile individuare la presenza di ogni metallo all'interno dell'H2O in base al pH e al pE (campo di esistenza pH-pE), che indica in quale condizione e dove trovarlo.
SOLUBILITÀ COMPOSTI ORGANICI → sono meno solubili in H2O e sono considerati inquinanti. Tendono a consumare O2. Con una concentrazione di 7,8mg/l di
materia organica, si consumano 8,32 mg/l di O2. Si necessita quindi di una riossigenazione.
BOD: Domanda O2 Biologica. È una misura indiretta del contenuto di sostanza biodegradabile mediante il consumo di O2 fatto dagli aerobi.
COD: Domanda O2 Chimico. È una misura indiretta del contenuto totale della sostanza organica in H2O. Si misura il bicromato di K necessario per l'ossidazione.
TOC: Carbonio Organico Totale. Misura il C organico ossidato a 950°C CO2+H2O. Il C inorganico viene, invece, ossidato a 150°C. Se l'H2O è depurata il COD/TOC=2.
TECNICHE MISURA BOD.
- Diretto→ per H2O con BOD <5mg/l (naturale).
- Per Diluizione→ si diluisce H2O distillata e temperata a pH 7,2. Si dà O2 per areazione e saturazione.
- Respirometrico→ bottiglia chiusa ermeticamente e collegata con un manometro (si misura la depressione, correzione CO2).
NUTRIENTI→ elementi essenziali per la vita acquatica.
Nutrienti primari: P, C, N
Fattori limitanti: N, P 16
Oligoelementi: Ca, Mg, Zn, Na.. L'N è sottoforma di NH3, NO3-, NO2-, N organico. N tot: TKN→ N ammoniacale+organico TN→ TKN+ N nitroso+ N nitrico
Il P è sottoforma di ortofosfato, P organico, fosfati condensati. Il P è un fattore limitante delle specie acquatiche e dell'eutrofizzazione. P tot: parametro macrodescrittore (anche N)
Eutrofizzazione= fenomeno di inquinamento secondario dato da eccesso di nutrienti (fosfati e nitrati). Comporta la crescita delle alghe in primavera ed autunno; no penetrazione luce; accumulo su fondali con consumo di O2 (anossia).
DUREZZA→ classifica l'H2O, soprattutto quelle di approvvigionamento. È data dalla concentrazione degli ioni metalli polivalenti (Ca++ e Mg++).
Durezza temporanea: carbonatica. " permanente: non carbonatica ma data da cloruri e solfati.
La durezza si determina in °F (gradi francesi): 1 °F = 10mg/l CaCO3.
Per eliminare la durezza si va ad addolcire l'H2O:
Complessazione: legami per donazione di e- da anioni ai cationi metallici. Chelazione: se donatori sono più di uno. I complessi utilizzati sono: - Fosfati (ione pirofosfato) in H2O passa a . Può portare a eutrofizzazione (è il più usato). - EDTA - NTA - Zeoliti - Sostanze umiche. Sono complessanti naturali del suolo. Derivano da materia organica decomposta. - Tensioattivi. Sono parte dei detersivi (saponi). I saponi sono Sali di K o Na di acidi grassi a lunga catena. Il potere emulsionante è dato dalla catena idrofobica/lipofila e testa idrofila, ma possono formare Sali insolubili con Ca e Mg e dare schiume. Detergenti anionici sintetici, come Sali acidi solfonici [solubili], ABS (achilbenzensolfonici) [poco biodeg], LAS (lineari achilbenzensolfonici) [no biodeg, no schiume]. Sono tensioattivi cioè agenti ad azione superficiale che aumenta il potere bagnante e quindi pulente dell'acqua. Si concentrano alle interfacce acqua-aria, acqua-olio.causa della loro struttura anfofila.17° ALCALINITÀ indica la capacità di neutralizzare l'acidità e tampona il pH dell'H2O determina l'abilità di supportare la vita acquatica.
INQUINAMENTO H2O
Inquinamento Estetico-Organolettico (solidi sospesi, torbidità, colore, odore, sapore)
Inquinamento Chimico- ioni (conducibilità, durezza, alcalinità)
- deossigenazione (BOD, COD, TOC)
- eutrofizzazione (carichi di N e P)
- tossicità
Inquinamento Termico (temperatura)
Inquinamento Radioattivo
Inquinamento Microbiologico (batteri, virus, protozoi).
Le ACQUE sono in grado di AUTODEPURARSI.
I processi principalmente utilizzati per la depurazione delle acque sono di tipo: fisico o meccanico; chimico o chimico-fisico; biologico.
Trattamenti meccanici:
Grigliatura: generalmente è posta all'ingresso dell'impianto e serve a rimuovere le sostanze sospese grossolane mediante l'utilizzo di griglie di diverse
dimensioni.
Trattamenti fisici:
- Dissabbiatura: rimozione delle particelle di sabbia o di terra con peso specifico superiore a quello dell'acqua mediante sedimentazione su appositi canali.
- Disoleatura: rimozione di oli e grassi che avviene in vasche, dove viene insufflata aria dal basso, che fa risalire verso la superficie queste sostanze sottoforma di schiuma ed emulsione.
- Sedimentazione: separazione per forza di gravità di particelle solide sospese, non rimosse nella grigliatura e nella dissabbiatura, in grandi vasche di quiete idraulica. Il processo è favorito da aggiunta di agenti chimici flocculanti.
- Flottazione: consiste nel portare in superficie all'interno di apposite vasche, anche mediante insufflazione d'aria, i materiali in sospensione con un peso specifico inferiore a quello dell'acqua, i quali vengono poi rimossi per raschiatura.
- Filtrazione: processo di rimozione di solidi sospesi in un fluido, realizzata mediante passaggio del fluido attraverso un
mezzo impermeabile al solido. Si possono usare:
- letti di sabbia: degradazione soterra di diatomee: rimozione di fibre di amianto 18
- letti di manganese: rimozione fino al 56% di radio.
- cartucce di fibre di ceramica o polipropilene: rimozione di microrganismi e di particelle di dimensione fino a 0,2 mm.
Trattamenti chimico-fisici: Permettono di rimuovere numerosi composti organici ed inorganici inquinanti:
- Adsorbimento: consiste nella ritenzione superficiale di molecole, atomi o ioni da parte di una superficie porosa adsorbente. Si distinguono due meccanismi di adsorbimento:
- fisico, dovuto all'azione di forze di attrazione intermolecolare tra la matrice adsorbente e i composti adsorbiti
- chimico, in cui le forze di attrazione sono interazioni chimiche di legame. I materiali più utilizzati come adsorbenti sono carbone attivo, torba, farine fossili e zeoliti.
- Scambio ionico: Rimozione di specie ioniche in soluzione realizzata con resine sintetiche.
- Resine cationiche R-SO3 H
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