Ingegneria Sanitaria Ambientale - Esercizi

ESERCITAZIONE n^o 1

ESERCIZIO 1

DATI:

• Soluzione A: 0.1 M H₂SO₄ V_A = 300 mL
• Soluzione B: 0.03 M Na₂SO₄ V_B = 200 mL

INCOGNITE: H⁺?, N?, C?

PROCEDIMENTO:

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2- → 1V = 2

Soluzione A

• M_A = 0.1 mol/L
• m_{soluzione A} = 0.1 × 0.3 = 0.03 mol

Soluzione B

• N_B = 0.03 eq/L → m_H⁺ = 0.03 × 0.2 = 0.006
• m_{soluzione B} = 0.2 × 0.03 = 0.006 mol

H_tot = 0.03 ÷ 0.03 ÷ 0.006 ÷ 0.012 mol/L

N_DT = M_tot × 1V = N_tot = 0.012

C = H_tot × PM = 0.012 × 58 = 1.176 g/L

C = N_tot × PM = 0.021 × 45 = 1.176 g/L

ESERCIZIO 2

DATI:

• 180 mg/L HCl V = 2 L

INCOGNITE: pH = ?

PROCEDIMENTO:

HCl → H⁺ + Cl^- (1:1)

C = 180 ÷ 2 = 90 mg/L = 0.09 g/L

M = 0.09 ÷ 36 = 2.5 × 10^-3 mol/L → M(H⁺) = 7.5 × 10^-3

→ pH = -log₁₀ 7.5 × 10^-3 = 2.6

ESERCIZIO 3

DATI: 150 mg/L H₂SO₄ V = 2 L H₂O INCOGNITE: pH?

PROCEDIMENTO: H₂SO₄ ⇒ 2H⁺ + SO₄^2- (2:1) c = 150 ÷ 2 = 150 mg/L = 0.05 g/l

M: 0.05 ÷ 58 = 8.6 × 10^-3 mol/l ⇒ M (H⁺) = 2 (3.18 × 10^-3) = 1.8 × 10^-3 mol/L pH = -log₁₀ 8.6 × 10^-3 = 2.1

ESERCIZIO 4

DATI: 0.05 M HCOOH pK_a = 3.43 (25°C) INCOGNITE: pH?

PROCEDIMENTO: HCOOH ⇌ COO^- + H₃O⁺ K_a = 10^-pK_a = 10^-3.43 = 3.7 × 10^-8 K_a = ( [COO^-][H₃O⁺] ) / [HCOOH]

chiamo x = [COO^-] = [H₃O⁺] (1:1)

x · x / [HCOOH] - x [HCOOH] ⇒ K_a = x² / [HCOOH] ⇒ x = √K_a · [HCOOH] = √3.4 × 10^-3 · 0.05 = 6.3 × 10^-5 mol/L pH = -log₁₀ 6.3 × 10^-5 = 4.4

Esercizio 3

Dati:150 g/l HCl2 L H₂O

Incognite pH?

Procedimento:HCl → H⁺ + Cl^- (F.A.)150 ÷ 2 = 50 g/l → CHCl, 36 g/mol → 0.050 g/l[ECl^-] = 0.05 M

pH = - log [H⁺] = - log 0.05 = 2.6

Esercizio 4

Dati:

A: 100 m/l NaHCO₃ p.m. = 84B: 120 m/l Mg(HCO₃)₂ p.m. = 146

Incognite?

Procedimento:

A:m_VNaHCO₃ = m(g)/P.E. = m(g)/p.m. = 160/84 = 1 VI = 1Na₁ HCO₃ → 1 VI = 1

B:m_VMg(HCO₃)₂ = m(g)/P.E. = m(g)/p.m. = 120/146 = 1 VI = 2Mg₁(HCO₃)₂ + H₂O → Mg²⁺ + HCO₃^-1 VI = 2

A:1,31 x 10^-3 eq/L → m = 1,31 x 10^-3 * 50 = 55,5 x 10^-3 g/L = 55,5 ³ g/LP.E. CaCO₃ = 100/2 = 50

B:1,64 x 10^-3 eq/L → m = 1,64 x 10^-3 * 30 = 82 x 10^-3 g/L = 82 mg/L

Esercitazione n^o 3

Esercizio 1

Impianto di potabilizzazione di un'acqua b₁ categoria A₂

(processo fisico di separazione - processo chimico normale di disinfezione)

Dati:

• Numero abitanti: N_a = 180,000
• Dotazioni idriche: D_d = 250 ^l/_ab.g

Ciclo di trattamento:

Procedimento:

Q₁ = D_d x N_a = 180000 x 250/ = 4.5 x 10⁷ _l/^g = 1 x 75000 ^l/_h = 520.83 ^l/_s = 0.52 ^m3/_s

Qi perdita di trattori

Dimensionamento canale di adduzione

Funzione: V velocità = 1 m/s

B base 2 triang. B = 2h

Altra Q= ^0.52/_{1 m/s} = 0.52 m²

Dato di B=2h => c=2h² => h= ^c/₂ = 0.51 m

B=2.051=1.02 m

Esercitazione n. 4

Esercizio 1

Dati

• Volume del campione di acqua: V = 250 mL
• Peso del crogiolo: P = 60.2 g
• Peso del filtro: F = 0.35 g

Si porta il campione a 105°C per 24h, per fare in modo che tutta l'acqua evapori e tutti i solidi residui siano privi di acqua.

Successivamente viene posto in un essiccatore poiché si vuole evitare che l’umidità relativa dell’ambiente esterno influenzi il peso del campione riportando quest'ultimo a temperatura ambiente.

Viene pesato → P₁

Peso solidi totali: P_ST = P₁₀ - P₀ = 40.256 - 40.2 = 0.0526 g

Concentrazione solidi totali: C_ST = P_ST / V = 0.0526 / 0.25 = 0.2104 g/L = 210.4 mg/L

Possiamo quindi determinare quanti di questi solidi totali sono volatili, cioè quei solidi che volatilizzano ad una temperatura 550/600°C.

Così questo portiamo il campione all'interno di una muffola a 600°C per circa 2h.

Viene posto in un essiccator e dopo viene pesato il crogiolo con i solidi rimamenti → P₂

Peso solidi volatili: P_SV = P₁ - P₂ = 40.256 - 40.227 = 0.0256 g

Concentrazione solidi volatili: C_SV = P_SV / V = 0.0256 / 0.25 = 0.1024 g/L = 102.4 mg/L

Procedimento:

Si definisce il rendimento di sedimentazione η_sed se fa riferimento ad un certo h.1) La distribuzione delle particelle a sedimentare lungo l'altezza così non seguono catene di dimensione e di velocità.

2) Viene presa in considerazione una particella teorica che ha una velocità di sedimentazione V_sed < C_i (che per definizione non sedimenta). Definita particella A.Tale particella nel suo tempo di permanenza nel bacino percorre un'altezza pari a h. h è molto l'altezza che percorre una particella dove possiede dove velocità di sedimentazione V_sed = C_i. Definita B.Frazionando che A riesca a sedimentare almeno metà B sedimenta.

Ricorrendo all'esimetilia dei triangoli: C_i:V_sed = h:h (dato che sono triangoli simili) il rendimento è definito η_i = h_i Altra per similitudine η = V_i/C_i.Avendo due forme con differenti lassici le particelle allora η = (1-I₀) + 1/C_i Σ_i=0^∞V_i ΔP.

Po: le particelle più solide con V_sed < C_i (che noi (CHE NOI SEDIMENTEREBBERO))1-P_o: è per affermare la chiarurate di tutti que sed. (CHE SEDIMENTEREBBERO)

1/C_i: Σ_i=0^∞ ∫: la sommatoria postata per la chiarurate parlamenti di tutti le particelle che hanno chiarate V_sed C_i ma entrano ad una altezza che permettono loro di sedimentare.

Altro:

η_sed = [1- (0.12+0.06+0.05+0.44+0.18) - 1/70 - (0.60+0.12+0.44+0.06+0.05+0.14+0.18)]:η_sed = 0.68 + 152.83/70 = 75%