¿Qué son los Analizadores de Carbono total (TOC)?

Gran parte de los sólidos en suspensión y de los sólidos filtrables de las aguas residuales de concentración media son de naturaleza orgánica. Los compuestos orgánicos están formados normalmente por combinaciones de carbono, hidrógeno y oxígeno, con la presencia, en determinados casos, de nitrógeno. También pueden estar presentes otros elementos cono azufre, fósforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites ( 10%).

Es posible medir el contenido de materia orgánica en las aguas residuales, para determinar el tipo de tratamiento que requieren. Para aguas negras, que tienen una composición más o menos constante, se emplea la cantidad de carbono presente en las mismas, ya sea directamente, midiendo el carbono orgánico total, COT, o TOC en inglés, o indirectamente, midiendo la capacidad reductora del carbono existente en dichas aguas. Estas últimas son la Demanda Química de Oxígeno, DQO, y la Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO.

Estas técnicas permiten determinar la cantidad de materia orgánica presente en el agua contaminada.

La demanda de oxígeno de un agua residual es la cantidad de oxígeno que es consumido por las sustancias contaminantes que están en ese agua durante un cierto tiempo, ya sean sustancias contaminantes orgánicas o inorgánicas. Las técnicas basadas en el consumo de oxígeno son la demanda química de oxígeno, DQO, la demanda bioquímica del oxígeno (DBO) y el carbono orgánico total, COT o TOC.

La Demanda Química de Oxígeno, DQO, es la cantidad de oxígeno en mg/l consumido en la oxidación de las sustancias reductoras que están en el agua. Se emplean oxidantes químicos, como el dicromato potásico. El ensayo de la DQO se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como de las residuales. En el ensayo, se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio ácido para la determinación del equivalente de oxígeno de la materia orgánica que puede oxidarse.

La Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO, es la cantidad de oxígeno en mg/l necesaria para descomponer la materia orgánica presente mediante acción de los microorganismos aerobios presentes en el agua. Normalmente se emplea la DBO 5 , que mide el oxígeno consumido por los microorganismos en cinco días. Resulta el parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado. La determinación del mismo está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica.

Para medir el TOC o COT, Carbono Orgánico Total, se emplean aparatos que usan la oxidación en fase gaseosa. Se inyecta una cantidad conocida de muestra en un horno de alta temperatura. En presencia de un catalizador, el carbono orgánico se oxida a anhídrido carbónico, la producción de la cual se mide cuantitativamente con un analizador de infrarrojos.

La aireación y la acidificación de la muestra antes del análisis elimina los posibles errores debidos a la presencia de carbono inorgánico.

Si se conoce la presencia de compuestos orgánicos volátiles en la muestra, se suprime la aireación para evitar su separación.

El ensayo puede realizarse en muy poco tiempo, y su uso se está extendiendo muy rápidamente. No obstante, algunos compuestos orgánicos presentes pueden no oxidarse, lo cual conducirá a valores medidos del COT ligeramente inferiores a las cantidades realmente presentes en la muestra.

Hay dos métodos de medición de TOC. Uno es el método diferencial y el otro es el método directo.

En el método diferencial se mide tanto el Carbono total (TC) como el Carbono Inorgánico (CI) de forma separada y el Carbono Orgánico total (TOC) se calcula restando al TC el CI. Este método es útil en muestras en que el CI es menor al TOC o al menos de tamaño similar.

En el método directo el CI es removido de la muestra purgando la muestra acidificada con un gas purificador y después el TOC se determina midiendo el TC e igualándolo al TOC. Este método también se conoce como NPOC (Non-purgeable Organic Carbon) dado que el POC (Purgeable Organic Carbon) como el benceno, tolueno, ciclohexano o cloroformo puede ser removido de la muestra.

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¿Qué son las fibras de rayón?

La historia de las fibras artificiales inicia con los primeros intentos de producir seda artificial. Los principales avances en este campo se encuentran estrechamente vinculados a las investigaciones del químico francés Hílaire Berniggaud, conde de Chardonnet, considerado como el auténtico impulsor de la industria de tejidos artificiales.

Chardonnet aplicó a la celulosa algunos disolventes y obtuvo una solución densa y viscosa, que filtró a través de una plancha en la que había practicado previamente diminutos agujeros. Al atravesar la placa, el líquido formaba pequeños filamentos que, una vez secos, constituían fibras fáciles de adaptar al hilado y al tejido. Chardonnet había obtenido una nueva fibra, el rayón. Se trataba de un material semejante a la seda, de gran resistencia y poco inflamable.

El rayón, la más común de la fibras artificiales, se elabora a partir de la celulosa. El proceso de fabricación difiere según el procedimiento empleado; en función de ello recibe la denominación de rayón, viscosa, acetato de celulosa o Bemberg. En el caso de la viscosa, la celulosa se trata con sosa cáustica concentrada y, posteriormente, se disuelve en disulfuro de carbón. El proceso en todos ellos es, no obstante, idéntico en lo esencial.

En un primer momento, la celulosa se reduce a pasta y, tras ser purificada, se extiende hasta que adopta una disposición en forma de lámina. El empleo de diversas sustancias químicas, según los diferentes métodos, permite su solubilización. Como resultado de este primer tratamiento se obtiene un líquido de apariencia viscosa, que se ultra a través de una hilera. Se forman así los filamentos, que adquieren la consistencia deseada gracias a la evaporación del disolvente con que se ha tratado la celulosa, o bien a través de baños de coagulación. Una vez secos, los filamentos se retuercen, quedando listos para el proceso de hilado.

El copo de rayón, parecido al de algodón, se obtiene tras cortar el hilado a determinada longitud. La mezcla de rayón con seda, lino o algodón permite, siguiendo las técnicas habituales de hilatura, fabricar tejidos mixtos.

Es una fibra manufacturada a partir de celulosa regenerada, en la cual se ha substituido no más de un 15 por ciento del hidrógeno que contiene.

Para fabricar el rayon, la celulosa purificada, se convierte a través de un proceso químico, en un compuesto soluble. Esta solución, se transforma en filamentos suaves, que luego se regeneran como celulosa casi pura. Debido a esta reconversión, al rayon se le denomina: fibra de celulosa regenerada.

La celulosa purificada para producir rayon, proviene de la pulpa de madera procesada. Es conocida como celulosa disolvente para diferenciarla de las pulpas que se utilizan en la fabricación del papel.

Actualmente, existen varios tipos de fibra de rayon que se utilizan comercialmente. La más conocida de estas fibras es la Viscosa. Este nombre proviene de la alta viscosidad de la solución de celulosa.

Las telas de fibras de rayon se utilizan principalmente en blusas, vestidos, chaquetas, ropa interior, ropa de trabajo y ropa deportiva.

En la industria las fibras de rayon se utilizan en la fabricación de neumáticos, productos quirúrgicos y otros.

Etapas de la tintura de fibras celulósicas con colorantes reactivos

Uno de los descubrimientos recientes en el campo de los colorantes, es el de los colorantes reactivos. Estos colorantes contienen grupos reactivos los cuales se combinan químicamente con la celulosa formando enlaces covalentes.

Los colorantes reactivos contienen grupos que reaccionan con los grupos hidroxilos presentes en la celulosa. Aunque su uso se ha extendido a otras fibras como el nylon o las fibras proteínicas, su mayor aplicación es en la tintura de fibras celulósicas. El colorante que reacciona con la fibra, se dice que “repara” a la fibra y el que reacciona con el agua se dice que “hidroliza” a la fibra.

Debido a la unión química que se lleva a cabo entre la fibra y el colorante, su solidez resulta excepcional.

Estos colorantes difieren de otros tipos de colorantes fundamentalmente por sus cualidades de fijación en húmedo, la absorción física y/o la retención mecánica.

El proceso de tintura

La tintura de las fibras celulósicas con los colorantes reactivos tiene lugar en tres etapas diferentes:

Al final de la tintura, el colorante se encuentra en dos formas, reaccionando con la celulosa o bien hidrolizado, si el rendimiento se define como la proporción del colorante inicial que está combinado químicamente con la fibra al final de la tintura, el colorante (etapa 1) y (etapa 2) disminuye dicho rendimiento por disminuir el agotamiento, así como el colorante (etapa 3) que si bien esta absorbido por la fibra disminuye también el rendimiento ya que no esta unido covalentemente a la misma, dando lugar además a disminución de la solidez al lavado, por ello, el interés en el colorante, debido a que depende tanto de la etapa de absorción como de la reacción, pues solo puede reaccionar con la fibra el colorante que se halla previamente absorbido.

Usos y aplicaciones de los colorantes reactivos

Las aplicaciones comerciales principales de los colorantes reactivos están en el teñido de algodón, lana, nylon, tanto individualmente como formando parte de mezclas de fibras. Se emplean también en el teñido de seda, cabello, madera y cuero.

Proveedores de colorantes reactivos

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