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Sílice

¿Qué es el sílice?

El Sílice es el nombre convencional del compuesto químico del óxido de silicio, SiO2 en estado sólido. Incluyendo tanto el estado sólido cristalino (tienen patrones definidos y repetitivos en la distribución de sus partículas), como el amorfo (no tienen orden definido).

Existen diferentes tipos de estado cristalino para el sílice, en la siguiente figura se muestra los tres principales estados cristalinos encontrados en la naturaleza:

Cada uno de estos tipos contienen propiedades diferentes por su sola distribución en el espacio.

 

Este material es utilizado mucho en el tratamiento de agua como medio granular en el lecho profundo como arena de cuarzo (o arena sílica) para la retención de partículas suspendidas en forma coloidal. ya que la solubilidad del cuarzo en el agua es demasiado pequeña (1.2 mg/l), tanto así que se considera practicante insoluble.

Problemática del sílice en el agua.

A pesar de utilizar este material como medio filtrante, el sílice en sus otras formas comienza a presentar un problema en el agua. ya que puede disolverse en el agua, o quedar suspendido en partículas de diámetro pequeño (d<1 micra).

La cantidad de sílice disuelto y coloidal depende fuertemente del pH en función del ácido silícico (H4SiO4) este ácido se comporta como un ácido débil, el cual se disocia parcialmente, en diferentes especies.

La siguiente gráfica muestra como a un aumento de pH se obtienen mas especies de sílice disuelto en el agua. (La gráfica esta con logarítmica con base 10 por lo que a más cercano del 0 este el valor. es mayor la concentración).

Tabla: Concentración de sílice disuelto en agua en sus diferentes formas vs pH.

La incrustación y precipitación del sílice en estado cristalino depende tanto de la presión como de la temperatura, por lo que tienden a aparecer en membranas de ósmosis inversa que trabajan a altas presiones.

La siguiente gráfica muestra la formación los estados cristalinos del sílice en función de la presión.

¿Cuáles son los métodos de tratamiento del sílice en el agua?

Ósmosis inversa.

Elimina sales, metales y minerales. La ósmosis inversa separa los iones con ayuda de partículas cargadas, lo que significa que los iones disueltos que  tiene carga, como son las sales, son más propensos a ser rechazados por la membrana. Una membrana de película delgada de polímero rechaza más del 96%, y una de acetato de celulosa, alrededor de un 85%. Así que es un muy buen sistema para remover el sílice del agua.

Pero también sílice puede afectar significativamente a las membranas de ósmosis inversa. La presencia de sílice en el agua puede llevar a la formación de una capa de sílice (silicato) sobre la superficie de la membrana de ósmosis inversa. Este fenómeno se conoce como “ensuciamiento” o “fouling” en inglés, y puede reducir la eficiencia y el tiempo de visa de las membranas de ósmosis inversa, aumentando la presión necesaria para el tratamiento del agua y disminuyendo la calidad del agua producida.

La concentración de sílice en el agua que puede empezar a ser perjudicial para una membrana de ósmosis inversa varía según el tipo de membrana y las condiciones de operación. Generalmente, se considera que concentraciones de sílice de más de 20-30 mg/L pueden empezar a ser problemáticas. Sin embargo, este valor puede ser menor en condiciones de altas recuperaciones o más temperatura, ya que estas condiciones favorecen la precipitación del sílice.

Para manejar altas concentraciones de sílice, se pueden tomar medidas como la pretratamiento del agua para reducir la concentración de sílice, el uso de antiincrustantes específicos para sílice, o la operación de los sistemas de ósmosis inversa a menores tasas de recuperación para minimizar la concentración de sílice en la solución retenida. Los antiincrustantes de sílice son generalmente eficaces para mantener el sílice en solución y prevenir su precipitación y que se peguen a las membranas. Pueden aumentar significativamente el umbral de concentración de sílice en el que se produce el ensuciamiento, reduciendo así la frecuencia y severidad del mismo.

Es importante tener en cuenta que estos valores y recomendaciones pueden variar según las especificaciones del fabricante de la membrana y las condiciones específicas de cada sistema de tratamiento de agua. Por lo tanto, siempre es recomendable consultar la documentación técnica del sistema de ósmosis inversa y, si es necesario,  y nosotros podemos ayudarle a elegir el mejor producto para su sistema de ósmosis inversa.

Resinas aniónicas.

Las resinas aniónicas pueden diseñarse para retener sílice ya que las especies disueltas son aniones débiles. Estas resinas funcionan mediante un proceso de intercambio iónico. Este método es especialmente útil en aplicaciones donde se requiere una reducción significativa de la concentración de sílice.

Las resinas de intercambio iónico más comunes para su eliminación son las resinas aniónicas de base fuerte. Estas resinas son efectivas en la captura de iones de sílice, especialmente en su forma de ácido silícico (H4SiO4), que es la forma más común de sílice en soluciones acuosas a pH neutro o ligeramente ácido.

Hay varios factores a considerar al usar resinas de intercambio iónico para la eliminación de sílice:

1. Capacidad de intercambio: La capacidad de intercambio de la resina determina cuánto sílice puede ser removido antes de que la resina necesite ser regenerada.

2. Regeneración: Las resinas deben ser regeneradas periódicamente para mantener su efectividad. La regeneración implica el lavado de la resina con una solución que reemplaza los iones de sílice capturados con iones que pueden ser intercambiados nuevamente en el agua.

3. Condiciones del agua: El pH, la temperatura y la presencia de otros iones en el agua pueden afectar la eficiencia de la resina. Por ejemplo, un pH más alto puede disminuir la eficiencia de la resina en la captura de sílice.

4. Tipo de resina: Existen diferentes tipos de resinas aniónicas, y la selección adecuada depende de las características específicas del agua a tratar y de los objetivos de calidad del agua.

5. Costo y mantenimiento: El uso de resinas de intercambio iónico implica costos iniciales de instalación y costos continuos de operación y mantenimiento, incluyendo la regeneración de la resina.

Las resinas de intercambio iónico son una opción viable para la reducción de sílice en el agua, pero requieren una selección cuidadosa y un manejo adecuado para ser efectivas. Además, es importante considerar el balance entre los costos y beneficios de su uso en comparación con otras tecnologías de tratamiento de agua.

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Si necesitas más información, escríbenos:

Fuente https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio(IV)

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