Analizador UV254 – UV254Sense

Process Instruments (Pi) es reconocida por fabricar los mejores analizadores de calidad de agua en línea del mercado. Pero, ¿sabías que…

… Pi también suministra analizadores de laboratorio independientes para determinar la dosis de coagulante en 5 minutos?

… Pi también fabrica y suministra versiones portátiles de algunos de sus analizadores de agua en línea?

Este Focus On destacará algunas de las características de los Analizadores de Carga de Laboratorio LabSense y ChargeSense de Pi y el medidor portátil UV254 de Pi.

LabSense

La gama de Analizadores de Carga de Laboratorio LabSense de Pi es una herramienta esencial para la optimización de la coagulación en el tratamiento del agua. LabSense permite al usuario determinar la dosis ideal de coagulante necesaria para lograr una reducción óptima de NTU y TOC, generalmente en menos de 5 minutos, por lo que se le ha descrito como “probador de jarra de 5 minutos”.

¿Cómo funciona?

Basado en la tecnología de corriente de transmisión, LabSense titula una muestra de agua cruda para determinar la dosis de coagulante requerida para lograr la neutralización de la carga. Se ha demostrado que LabSense, que es una aproximación precisa para la dosificación de coagulantes, es una herramienta invaluable para un Científico de Procesos de Agua con la responsabilidad de optimizar la dosis de coagulante, a menudo en fuentes de agua que cambian rápidamente donde las pruebas de jarra pueden demorar demasiado. Para obtener más información sobre el Analizador de Carga de Laboratorio LabSense de Pi, haga clic aquí.

ChargeSense

El analizador de carga de laboratorio ChargeSense de Pi es una herramienta esencial para la fabricación de papel, ya que permite determinar rápidamente la demanda de carga del extremo húmedo.

¿Cómo funciona?

ChargeSense mide la corriente de arrastre producida por las especies coloidales/disolventes en una muestra tomada de varios puntos en el extremo húmedo del proceso de fabricación de papel, y permite una titulación con un titrante polielectrolítico para llevar la carga de la muestra a cero. Luego, el resultado de la demanda de carga se expresa en microequivalentes por litro (µeq/L) o partes por millón (ppm). Para obtener más detalles sobre el analizador de carga de laboratorio ChargeSense de Pi, haga clic aquí.

UV254 Portable

Con la gama UV254 Portable de medidores UV254 de mano, obtiene un medio simple y confiable para probar cualquier agua para la transmitancia UV (UVT) y la absorbancia UV (UVA). Utilizado para proporcionar información rápida (menos de 1 minuto) en el lugar, el UV254 Portable proporciona una herramienta invaluable para los ingenieros de tratamiento de agua, esencial para verificar una lectura de analizador en línea o como una medición independiente.

¿Cómo funciona?

El Pi UV254Sense Portable para la medición de la absorbancia UV254 y la transmisión UV254 puede proporcionar pruebas en ambas unidades de UVT y UVA, y cualquiera de los medidores puede estar equipado con nuestra característica opcional de paquete de baterías, lo que permite que el medidor realmente vaya a cualquier lugar, en cualquier momento. La tecnología patentada Split-Sensor también permite la habilidad única de recordar la calibración del medidor, eliminando la necesidad de calibrar (cero) el medidor a una fuente de agua pura (DI) conocida antes de tomar una medición. Esto mejora la facilidad de uso en el campo para realizar pruebas rápidas de muestra de diversas fuentes de agua. 

La mayoría de las personas en la industria del tratamiento de agua reconocen que lograr el nivel correcto de dosificación de coagulante puede ser un desafío en ocasiones. Mantener una dosis óptima es esencial para obtener la mejor calidad de agua posible, lo que incluye una reducción óptima de los compuestos orgánicos para el control de subproductos de la desinfección (DBP). Un operador de planta puede utilizar datos históricos, pruebas de jarra o experiencia para determinar su nivel de dosificación. Para evitar la posibilidad de una dosificación insuficiente y la liberación de agua tratada de manera deficiente, muchas plantas de tratamiento de agua terminan sobredosificando, lo que resulta en grandes costos químicos innecesarios, reducción de los tiempos de ejecución del filtro, reducción de la eliminación de compuestos orgánicos, desbordamiento de aluminio, aumento de los costos de tratamiento de lodos etc. Sin embargo, ¿sabía que…

• Nguna medición única de calidad de agua en línea se destaca siempre como la mejor para monitorear o controlar la coagulación en todas las situaciones (ya que hay múltiples factores que pueden afectar la coagulación)?
• Aunos de estos factores, como los compuestos orgánicos, son muy críticos para la coagulación, pero no se miden comúnmente en línea y, por lo tanto, a menudo se pasan por alto?
• L controladores de Process Instruments pueden monitorear múltiples parámetros simultáneamente, incluyendo la carga (corriente de streaming), los compuestos orgánicos (UV254), el pH, la tasa de flujo y la turbidez, para proporcionar una visión completa de las características del agua minuto a minuto?

¿Qué es el control de coagulación?

El objetivo del tratamiento del agua es eliminar los contaminantes solubles (por ejemplo, orgánicos) e insolubles (por ejemplo, partículas coloidales). Estos contaminantes a menudo llevan una carga aniónica que los mantiene en suspensión o en la fase soluble. Se añaden coagulantes para neutralizar la carga de las partículas coloidales y también para “complejar” con moléculas orgánicas, lo que finalmente da lugar a su precipitación. Reducir la carga de las partículas y precipitar los orgánicos significa que ya no podrán permanecer en una suspensión estabilizada. Una vez que se elimina el componente de carga repulsiva, estos contaminantes comenzarán naturalmente a agruparse debido a las fuerzas de atracción llamadas fuerzas de Van Der Waals. La eliminación de estos contaminantes se facilita mediante la formación de flóculos químicos (que resultan de la hidrolización del coagulante) que enredan y arrastran las pequeñas aglomeraciones, para que puedan ser eliminadas más fácilmente por sedimentación o flotación. Si la dosificación del coagulante es demasiado alta, el coagulante adicional innecesario puede causar un aumento en la cantidad de lodos generados, tiempos de funcionamiento del filtro más cortos, arrastre de aluminio y otros efectos secundarios no deseados. Esta situación se complica considerablemente porque la cantidad de coagulante requerida y la efectividad de la coagulación pueden variar enormemente durante el día e incluso de hora en hora debido a cambios en la turbidez, el pH, la temperatura o los niveles de material orgánico natural (MON) del agua entrante.

¿Qué sucede con el agua cruda que entra en una planta durante un evento de lluvia?

La respuesta obvia es que el agua entrante se vuelve más turbia y la dosis de coagulante aumenta. La turbidez se utiliza como una medida en línea de la calidad del agua en prácticamente todas las plantas de tratamiento de agua (PTA) y también cuando se realizan pruebas de jarra, sin embargo, la turbidez no es el único parámetro de calidad del agua que está cambiando. Hay otros factores que son críticos para la coagulación que probablemente están cambiando al mismo tiempo:

• Dependiendo de la naturaleza del río, el pH puede cambiar, lo que a su vez puede aumentar o disminuir la eficiencia de la coagulación. Cada coagulante tiene un rango de pH óptimo en el que puede alcanzar la máxima eficiencia en términos de eliminación de turbidez y de orgánicos. Por lo tanto, los cambios en el pH pueden tener un impacto considerable en el rendimiento de la coagulación y la filtración, y en la reducción resultante de la turbidez y de los productos de desinfección.
• La alcalinidad del agua puede cambiar. Si esta cae por debajo de alrededor de 10 ppm después de la coagulación, entonces no puede ocurrir una coagulación efectiva porque la reacción de hidrólisis que es esencial para la coagulación no puede ocurrir. Esta situación sólo puede ser corregida mediante la adición de alcalinidad.
• El nivel de orgánicos disueltos (MON) puede cambiar. A menos que se monitoree con la instrumentación apropiada (preferiblemente en línea), los cambios iniciales en los orgánicos a menudo pasan desapercibidos y como resultado se tratan de manera insuficiente. La demanda actual de un coagulante de los orgánicos puede en algunos casos aparecer antes de que se vea un aumento en la turbidez y también puede permanecer elevada después de que la turbidez haya vuelto a la normalidad. La falta de instrumentación adecuada para monitorear los cambios en los orgánicos a medida que ocurren lleva a una eficiencia de eliminación reducida de MON, lo que puede llevar a la formación de trihalometanos y otros productos de desinfección no deseados.

¿Cuál es la mejor medida para optimizar y controlar la coagulación?

La respuesta es que ninguna medición de calidad del agua por sí sola proporciona una visión completa. Como se ha discutido aquí, hay varios factores que deben tenerse en cuenta y, idealmente, monitorearse de forma continua y en línea para controlar la coagulación de la manera más efectiva. Esperar que un solo parámetro de medición sea efectivo simplemente no es muy práctico porque diferentes plantas de tratamiento de agua tienen diferentes aguas crudas, las cuales tienen diferentes desafíos a superar al controlar su dosificación de coagulación. Esto significa que para que cualquier sistema sea más efectivo, necesita ser flexible y modular, permitiendo medir diferentes parámetros en base a lo que se necesita en diferentes plantas de tratamiento de agua, lo que depende en gran medida de las características individuales del agua cruda. Aunque una planta de tratamiento de agua en particular no tenga actualmente problemas como la formación de DBP debido a niveles elevados de materia orgánica, tenemos muchos ejemplos donde la calidad del agua ha cambiado de formas imprevistas. Así que tener un enfoque flexible, modular y bien redondeado para el control de coagulación en línea, versus un enfoque de medición única, tiene el mayor sentido.

¿La solución a este problema?

No un producto ‘talla única’, sino un sistema modular y personalizable diseñado para ser lo suficientemente flexible para todas las aplicaciones.

Cómo diseñamos su sistema individual de monitoreo/control de coagulación.

En el corazón de los sistemas de monitoreo/control de coagulación de Pi se encuentra el controlador CoagSense de CRIUS®4.0 de Pi.

• Primero le pediremos detalles sobre su aplicación particular y los desafíos de tratamiento de agua y a partir de esto discutiremos los parámetros que desea monitorear. Estos parámetros incluirán uno o más de los siguientes: pH, temperatura, conductividad, corriente de arrastre, UV254 y turbidez.
• Luego discutiremos qué requisitos de control y comunicación podría necesitar. ¿Cuántas bombas de dosificación, alarmas o salidas de señal se necesitan? ¿Será necesario el control del flujo? ¿El sistema funciona continuamente o solo ciertas horas del día? ¿Necesita acceso remoto o integración con sistemas de telemetría? Si su SCADA se encargará del control, ¿qué tipo de protocolo de comunicación se necesita para integrar los datos de medición?
• Finalmente, discutiremos la instalación del sistema ideal para obtener el rendimiento más confiable de su sistema de control de coagulación en línea.

Una vez que este proceso esté completo, tendrá un sistema diseñado a medida, creado por usted, específicamente para sus necesidades con todas las características necesarias para un control efectivo y sin extras innecesarios. También tendrá un sistema que se puede expandir fácilmente si resulta necesario en una fecha posterior, o según lo permita el presupuesto. 

Controladores de Coagulación de Instrumentos de Proceso – sistemas verdaderamente a la medida.

Es probable que ya sepa que el parámetro de calidad del agua UV254 es una medida de la absorción de luz por una muestra de agua a una longitud de onda de 254nm y que a menudo se puede utilizar para correlacionar con otros parámetros de calidad del agua. Pero, ¿sabía que… ***… la absorbancia puede utilizarse como un sustituto más barato, más sencillo y más fiable que el TOC en línea o el COD?… el costo total de propiedad de un instrumento UV254 es una fracción muy pequeña del costo de, por ejemplo, un instrumento TOC?… aunque es posible que no haya correlación entre la absorbancia UV254 y otros parámetros de calidad del agua en agua natural o agua residual, generalmente existe una relación lineal simple entre UV254 y TOC?

Absorbancia UV254

La UV254 es una tecnología óptica que utiliza luz en el espectro ultravioleta con una longitud de onda de 254nm para detectar materia orgánica en el agua. Comúnmente, la medición de la UV254 se presenta como un cálculo de la absorbancia ultravioleta (UVA) o la transmitancia ultravioleta (UVT). Las mediciones de absorbancia son muy habituales tanto en el laboratorio como en campo, dado que la absorbancia a una longitud de onda determinada es proporcionalmente lineal a la concentración de cualquier sustancia en el agua que se conoce que absorbe luz a la longitud de onda especificada.

Correlación de UV254 con otros compuestos orgánicos

La luz con una longitud de onda de 254nm es de particular interés ya que es una longitud de onda que se absorbe muy fácilmente por la materia orgánica en el agua. Debido a que el parámetro de absorbancia UV254 es proporcional a la concentración de compuestos orgánicos en el agua, es un proceso simple determinar un factor de correlación lineal que relaciona el parámetro UV254 con otros parámetros de calidad del agua que proporcionan una medida de la materia orgánica en el agua. Existen varios parámetros de calidad del agua que incluyen el carbono orgánico total (TOC), la demanda química de oxígeno (COD), la demanda biológica de oxígeno (BOD) y el color (Hazen). Todos estos parámetros tienen ligeras diferencias hacia diferentes tipos de materia orgánica. UV254 puede a menudo ser correlacionado linealmente con todos estos parámetros.

El factor de correlación dependerá del parámetro específico de calidad del agua orgánica al que se esté correlacionando y también dependerá de la matriz de compuestos orgánicos que se estén midiendo. Esto significa que las correlaciones son específicas al sitio y la aplicación, por lo que el factor de correlación debe ser determinado en el sitio de medición. La mayoría de las fuentes de agua natural, como el agua cruda para consumo humano y las aguas residuales municipales, tienen una buena correlación entre, por ejemplo, TOC y la absorción UV254, y COD y la absorción UV254.

La solución de Pi

La UV254Sense es una solución práctica para obtener una señal de absorbancia UV254 correlacionada con, por ejemplo, la demanda química de oxígeno (COD). La forma en que el UV254Sense de Pi proporciona una salida para un parámetro correlacionado es mediante la aplicación de un desplazamiento y una calibración a la medición UV254. Esto se calcula configurando un ‘canal virtual’ en el instrumento. Este canal luego se relaciona con la medición UV254 original mediante una fórmula en la forma y = ax + b donde y es el parámetro de agua correlacionado (por ejemplo, TOC, COD) x es la absorción UV254 a es un factor que se debe aplicar a x (cambiando la pendiente) b es un desplazamiento (cambiando el cero).

Para calcular a y b, se deben recopilar suficientes datos a lo largo del tiempo para generar un gráfico similar a los gráficos a la derecha. Luego, un programa de hoja de cálculo puede ajustar una línea recta a los datos y proporcionar una fórmula en la forma y = ax + b para que se ingrese en el UV254Sense de Pi. El canal correlacionado virtual puede entonces usarse como un parámetro de medición para generar alarmas, controlar un bucle PID, mostrar en el instrumento, etc. Para derivar una correlación entre TOC, DOC, BOD o COD y UVA, se necesitarán recopilar datos utilizando ambos parámetros durante un período de tiempo.

Tenga en cuenta que es posible que no haya correlación entre la absorbancia UV254 y otros parámetros de calidad del agua si en una determinada fuente de agua ese parámetro no contiene sustancias que absorben UV254. Un ejemplo de esto sería un suministro de agua que contenga una gran cantidad de azúcar disuelta, ya que el azúcar no absorberá UV254 pero tendrá una alta demanda química de oxígeno (COD).

Probablemente ya sepas que los analizadores UV254 se utilizan para determinar la potencia necesaria que los sistemas de desinfección UV deben tener para desinfectar satisfactoriamente el agua. Pero, ¿sabías que…

…los analizadores UV254 son un sustituto fantástico de los analizadores de TOC a una fracción del costo de compra y propiedad?

… los monitores UV254 son excelentes predictores de THM y subproductos de desinfección?

… los monitores de absorbancia UV254 son extremadamente útiles para determinar la dosis de coagulante?

Absorbancia y Transmitancia UV254

El UV254Sense es una tecnología óptica que reduce en gran medida la deriva debido a variaciones en la fuente de luz y, por lo tanto, no requiere cero. Una fuente de luz ultravioleta a 254nm se dirige a través de la muestra y, dependiendo de la química del agua, se mide la cantidad que llega al otro lado en un detector. Esto se puede expresar como UVT (Transmisión Ultravioleta) o UVA (Absorbancia Ultravioleta), dos valores que están matemáticamente relacionados. La cantidad de UV254 que se absorbe se debe, en gran parte, a los compuestos orgánicos en el agua. Los mismos compuestos orgánicos que componen una gran parte del TOC, o la demanda de coagulante de esa agua.

UV254 como parte de un programa de control de coagulación

La dosis de coagulación depende en gran medida del pH, la turbidez, la temperatura, la alcalinidad y la carga orgánica. Dependiendo de la química del agua, para muchas plantas el factor determinante más grande es la carga orgánica y un control de coagulación basado en la carga orgánica o absorbancia de UV254 proporciona un robusto sistema de control de coagulación que puede ser potenciado con feedback de un analizador de corriente de transmisión.

UV254 como un sustituto de los analizadores de TOC

La monitorización convencional de TOC en línea es cara, requiere reactivos y un extenso mantenimiento y un cierto grado de especialización que puede estar ausente en las estaciones de tratamiento. La mayoría de las aplicaciones de medición de TOC pueden ser cubiertas utilizando un analizador UV254 en línea mucho más barato, más fácil y menos intensivo en mantenimiento. Se puede construir una simple correlación lineal entre el TOC y UV254 permitiendo que el UV254Sense genere directamente el TOC en ppm o mg/l.

UV254 como predictor de Trihalometanos (THMs) y Subproductos de Desinfección (DBPs)

Los compuestos orgánicos aromáticos que más fuertemente absorben los UV254 son los mismos que se unen con el cloro para formar los THMs y DBPs de tanta preocupación. Monitorizando el agua entrante y saliente de una planta de tratamiento de agua, el ingeniero de procesos de agua puede monitorear qué tan bien el proceso está eliminando precursores de THM y DBP.