- La floculación y la coagulación son procesos que permiten la precipitación de partículas finas suspendidas en una mezcla, como las partículas contaminantes.
- Estos fenómenos se utilizan en la depuración de aguas residuales, mezclas o aguas, así como en procesos de producción.
- Como coagulantes y floculantes se utilizan tanto compuestos inorgánicos como orgánicos.
- En los procesos de coagulación y floculación, es importante la selección de la sustancia química adecuada que facilite estos fenómenos, así como el establecimiento de las condiciones específicas del proceso.
La floculación y la coagulación son fenómenos que se utilizan, entre otros, en los procesos de depuración de aguas. Permiten combinar las partículas suspendidas en el agua en agregados mayores, lo que hace posible precipitarlas y filtrarlas. Conozca cómo funcionan estos procesos, en qué se diferencian y qué compuestos químicos se utilizan como coagulantes y floculantes.
¿Qué son la coagulación y la floculación del agua?
Los procesos de coagulación y floculación se aplican en suspensiones y coloides, es decir, sistemas en los que una sustancia está dispersa en otra. La coagulación permite la precipitación de uno de estos compuestos en forma de agregados que forman una fase continua. Puede tratarse de sedimentos, gel o pasta. La floculación, por su parte, permite que estos agregados, es decir, partículas sólidas aglomeradas, se combinen en estructuras aún mayores, que pueden eliminarse fácilmente de la solución. Ambos procesos se utilizan en el tratamiento de aguas residuales, a las que se someten tras una limpieza mecánica preliminar. La coagulación y la posterior floculación constituyen métodos químicos de purificación del agua, que permiten eliminar las partículas contaminantes de mayor tamaño mediante filtración o sedimentación.
¿Cuál es el mecanismo de la coagulación y la floculación?
El fenómeno de la coagulación puede ser inducido por la adición de determinados compuestos químicos, como electrolitos o cargas, así como por la temperatura y otros factores externos, por ejemplo, el pH, que aceleran el movimiento de las partículas y facilitan su colisión. Por lo tanto, el proceso de coagulación se apoya en el mezclado, el centrifugado y la actuación sobre la mezcla con ultrasonidos.
Durante la coagulación, se produce la desestabilización de las partículas contaminantes, lo que conduce a su combinación en los llamados microagregados. Los coagulantes, sustancias que estimulan la agregación de partículas finas, suelen tener como objetivo adsorberse a su superficie y neutralizar su carga superficial negativa, lo que impide la combinación de partículas y la formación de sedimentos. Los microagregados resultantes siguen siendo poco visibles a simple vista y el sedimento formado se dispersa.
Para facilitar la precipitación y sedimentación del sedimento o la creación de agregados mayores para su captura y filtración eficaz, se aplica posteriormente el proceso de floculación. Los floculantes, que facilitan este fenómeno, favorecen la fusión de los microagregados en estructuras mayores. A menudo llamados «flóculos», éstos son visibles a simple vista y precipitan más fácilmente como sedimentos, por lo que pueden ser capturados por los filtros. Los floculantes suelen ser sustancias poliméricas que adsorben las partículas coagulantes, modifican las propiedades de su superficie, estimulan la aproximación de las partículas, rellenan los huecos entre ellas y, mediante enlaces químicos, normalmente de hidrógeno, forman macroagregados. Estas estructuras suelen ser visibles a simple vista y están poco compactadas, por lo que se rompen fácilmente bajo la influencia de una mezcla fuerte. Un ejemplo de floculación natural es la combinación de copos de nieve en formas más grandes.
¿Qué compuestos se utilizan como floculantes y coagulantes?
Los coagulantes inorgánicos más utilizados son los cationes trivalentes, como los compuestos de hierro o aluminio. Son mucho más eficaces para estimular la coagulación que los iones divalentes. Al utilizarlos, es importante garantizar el pH adecuado de la solución añadiendo ácido o base. Para los iones de hierro, el pH óptimo es superior a 5, y para los iones de aluminio – entre 6 y 7,4. A veces también se utilizan coagulantes orgánicos – polielectrolitos catiónicos, cuya ventaja es una cantidad significativamente menor de sedimento resultante.
Los floculantes utilizados son compuestos poliméricos. Estos pueden ser compuestos orgánicos (por ejemplo, gelatina o almidón), inorgánicos (por ejemplo, sílice activada), así como sintéticos, como poliacrilamidas, óxido de polietileno o alcohol polivinílico. La selección del floculante adecuado depende del efecto deseado. Los floculantes aniónicos se utilizan para suspensiones de reacción alcalina o neutra, mientras que los catiónicos, para las de reacción ácida. El uso de floculantes sintéticos permite reducir la cantidad de sedimentos y su consolidación.
¿Qué hay que tener en cuenta al realizar la coagulación y la floculación?
A la hora de utilizar la coagulación y la floculación en procesos tecnológicos, es importante no sólo seleccionar el compuesto químico adecuado para el proceso, sino también tener en cuenta otra serie de factores importantes. La eficiencia y eficacia del proceso, que requiere una optimización adecuada, son cruciales. Es necesario elegir no sólo el tipo adecuado de coagulante o floculante, sino también su concentración. Importa el tipo de partículas sólidas presentes en la solución, su tamaño, número y concentración. En el proceso de coagulación y floculación, también son importantes la velocidad de dosificación de los coagulantes y floculantes, la temperatura y la intensidad de la mezcla. Una mezcla lenta favorece estos procesos, mientras que una mezcla demasiado intensa puede provocar la desintegración de los agregados formados como resultado de la floculación. También es necesario planificar el proceso de eliminación del coagulante o floculante del producto final. En la tienda Foodcom se pueden encontrar varios tipos de coagulantes y floculantes junto con otros aditivos utilizados en procesos tecnológicos. Esto le permite seleccionar los compuestos adecuados para la aplicación que le interese.
Aplicaciones de los floculantes y coagulantes
La coagulación y la floculación se aplican en muchos procesos tecnológicos en los que es necesario purificar o clarificar una solución, así como obtener una mezcla coloidal específica. La principal aplicación de estos procesos es el tratamiento de aguas residuales mediante la precipitación de sedimentos.
Tratamiento de aguas residuales y purificación del agua
En el proceso de tratamiento de aguas residuales, la coagulación y la floculación desempeñan un papel importante en la precipitación y filtración de partículas contaminantes en suspensión. También se utilizan para purificar el agua de las piscinas y para su clarificación, a menudo junto con el hipoclorito de sodio utilizado para la desinfección del agua. Los coagulantes y floculantes también pueden aplicarse para purificar el agua de los residuos de pintura o barniz, que precipitan en la superficie del agua, permitiendo su fácil filtración.
Biotecnología y farmacología
Los procesos de coagulación y floculación se utilizan ampliamente en los procesos biotecnológicos, por ejemplo, en la producción de productos biofarmacéuticos. Se utilizan, entre otras cosas, para separar la masa celular de los microorganismos que producen sustancias activas de los productos de su metabolismo y de las impurezas resultantes. En muchos productos, la floculación también permite separar compuestos individuales. La floculación también se aplica en diagnósticos de laboratorio, especialmente en estudios de plasma sanguíneo.
Otros procesos tecnológicos
La floculación se utiliza ampliamente en la biotecnología, la industria de la pasta y el papel, la industria alimentaria, así como en las industrias minera, metalúrgica y petrolera. Este proceso también se utiliza en otros procesos tecnológicos en los que es necesario aislar partículas presentes en forma coloidal, como la eliminación de emulsiones, suspensiones o metales. En metalurgia, los procesos de coagulación y floculación permiten la precipitación selectiva de metales individuales, facilitando su recuperación. El fenómeno de la coagulación también se aplica en la producción de polímeros, plásticos o pinturas. La coagulación también puede conducir a la formación de diversas pastas y geles, así como de materiales sólidos, que se aplican, por ejemplo, en la construcción (producción de hormigón o cemento) y en la fabricación de cerámica. La coagulación de proteínas, por su parte, se utiliza en la industria láctea para la producción de yogures, así como en la fabricación de quesos o en la elaboración de cerveza. En la fabricación de papel, la floculación permite deshidratar el producto y combinar fibras de celulosa con aditivos, lo que da lugar a la producción de papel.
Como podemos ver, los procesos de coagulación y floculación se utilizan ampliamente en muchos ámbitos diferentes: tanto para purificar mezclas, productos, aguas residuales y agua, como en la producción en la industria alimentaria, la biotecnología, la metalurgia, la fabricación de papel y la medicina. En cada caso, es importante conocer bien la mezcla que se va a someter al proceso de coagulación o floculación, así como seleccionar adecuadamente el compuesto utilizado y las condiciones del proceso.
