Metales Pesados: Oxidación y Manchas

March 11, 2021
/

En este artículo discutiremos los metales que se encuentran en las piscinas y cómo se relacionan con otras substancias en el agua, como el cloro, y cómo prevenir algunos problemas como las manchas de oxidación. Cubriremos oxidación, secuestración y quelación y trataremos de hacerlo de manera sencilla y fácil de entender.

Los Metales son Oxidantes

El agua es el solvente universal y eventualmente puede disolver casi cualquier cosa. Sí, esto incluye minerales metálicos como el calcio y el magnesio, y también incluye metales pesados ​​como el cobre, hierro, manganeso y plata. A diferencia de los minerales (calcio y magnesio), los metales pesados ​​son oxidantes, lo que significa que se oxidan en presencia de cloro. El calcio y el magnesio no lo hacen.

Debido a que los metales pesados ​​como el cobre y el hierro se oxidan, también se les conoce como agentes reductores, porque sus electrones reducirán el cloro. Entonces, cuando decimos que el cloro se ha agotado al comienzo del punto de ruptura durante el proceso de cloración, es porque los metales lo han reducido. Se necesita más cloro para vencer los metales en el agua y continuar con el proceso de cloración después del punto de ruptura. Podemos identificar el proceso en la tabla de abajo. 

 

Punto-de-ruptura

Los metales pesados ​​son prácticamente invisibles cuando se disuelven totalmente en agua, es decir cuando han sido oxidados. Pero qué es la oxidación exactamente?

Oxidación? 

La oxidación es cuando un átomo pierde electrones. La oxidación ocurre generalmente acompañada por una reducción o (reaccion “redox”). En el área de las piscinas, lo que sucede es que un oxidante (HOCl en piscinas) roba electrones de un átomo. En realidad, la reducción es lo opuesto a la oxidación. Cuando un oxidante como el cloro se roba electrones de un agente reductor, esos electrones cargados negativamente (e-) reducen la carga del mismo oxidante. Eventualmente el HOCl se descompone en iones de cloruro (Cl-) inútiles que pierden la habilidad de oxidar

Los metales son realmente fáciles de oxidar y, por lo tanto, reducen al cloro rápidamente. La buena noticia es que, una vez que los metales se oxidan, no hay vuelta atrás. No se puede desoxidar el hierro o si?

 

Ejemplo: El hierro se puede oxidar por el cloro, agua y oxígeno

El ejemplo más sencillo es el hierro (Fe). El hierro es un metal que se oxida fácilmente porque sus electrones no están entrelazados con un enlace muy fuerte. Cuando se encuentra con algo como el oxígeno (O2), agua (H2O) o ácido hipocloroso (HOCl), el hierro tiende a perder electrones rápidamente. En este caso, el hierro es el agente reductor, porque pierde electrones. El cloro es el agente oxidante porque gana electrones. Conocemos el subproducto de esta reacción como óxido. El óxido es óxido de hierro — Fe (OH) 2 — y dependiendo de factores como el pH y las sales, se presenta en muchas formas diferentes. De hecho, existen 16 formas diferentes de óxido de hierro.

No somos expertos en la química, así que trataremos de simplificar el tema lo más posible. Pero antes de hacerlo, la siguiente fórmula es el proceso de oxidación de como el cloro oxida a el hierro:

HOCI +  2Fe++ + 5H2O →  2Fe (OH)3↓  +  Cl - + 5H

Lo más relevante es lo siguiente: el agua, el oxígeno y la forma fuerte de cloro en una piscina (HOCl) oxidan el hierro, creando óxido de hierro. En el agua, ese óxido de hierro puede permanecer suspendido en la solución o puede desprenderse de la solución y causar manchas en la superficies. Naturalmente, esa mancha será de color óxido. Si tiene manchas de óxido en su piscina, probablemente sea óxido de hierro. 

 

Quelación y Secuestración

Nos preguntan con frecuencia la diferencia entre quelación y secuestración. La mayoría de los productos de control de metal en la industria de las piscinas son agentes secuestrantes, y la mayoría de esos agentes secuestrantes son a base de fosfato (ácido fosfónico o fosfórico). Nuestro producto de Orenda, SC-1000, es un agente quelante que no contiene fosfatos en absoluto.

SC1000, sc-1000, orenda, orenda startup, chelating agent, pool chelating agent, pool chelant, stain prevention

El agente secuestrante es como un imán. Una agente secuestrante atrae electrones de metales y minerales (como el calcio). Cuando se unen con el agente secuestrante, estos metales no se pueden oxidar y el calcio no se puede unir a los iones de carbonato para formar sarro o polvo de carbonato de calcio. Los metales y minerales se mantienen en suspensión (no en solución) y, a veces, los reactivos son lo suficientemente grandes como para filtrarse. Estos asombrosos beneficios son la razón por la que se agregan agentes secuestrantes a base de fosfato al agua potable ... ayudan a controlar las incrustaciones y los problemas de metales, lo que protege la infraestructura de la planta de tratamiento y las tuberías.

La quelación divide y conquista. En lugar de atraer un montón de metales y agruparlos, los agentes quelantes se dividen y atraen iones individuales de metales y minerales. La quelación ocurre ion por ion y mantiene los metales y minerales en solución (no suspensión). Esto se prefiere para minerales como el calcio, pero es una desventaja para tratar de filtrar y eliminar metales. Los metales quelados tienden a pasar directamente a través de los filtros, porque no están secuestrados juntos.

En el siguiente diagrama se muestra de manera simple la diferencia:

Secuestro-vs-quelacion

Desinfectantes y alguicidas

Algunos metales pueden ser desinfectantes y oxidarse al mismo tiempo. Hablemos por ejemplo del cobre. El cobre es un producto popular en el negocio de las piscinas porque puede ser un alguicida fuerte. Es ideal para matar rápidamente algas, pero los algicidas de cobre dejan (como tal vez lo adivino) cobre como residuo. La EPA estableció un límite para los niveles de cobre en el agua potable, y debido a esa eventual toxicidad, Orenda recomienda no usar productos de cobre con regularidad. Sí, incluso si el algicida de cobre es quelado, este permanece en el agua a largo plazo y, si lo recuerda, la filosofía de Orenda es tener un cuidado proactivo de la piscina sin conflictos químicos ni subproductos a largo plazo.

Existen sistemas de desinfección a base de metal y son bastante populares en el negocio de las piscinas. La mayoría de ellos son muy efectivos para mantener las piscinas limpias y desinfectadas. Generalmente se les conoce como sistemas minerales y funcionan permitiendo que el metal se disuelva en el agua de manera intencional. Por lo general estos metales ya están quelados antes de introducirse en el agua.

El cobre y la plata son dos de los sistemas minerales más populares disponibles. Ciertamente, existen beneficios en el uso de sistemas minerales, como cuánto duran y qué tan fáciles son de usar. No es que los sistemas minerales sean malos en sí, el problema es que en algún momento existirá una cantidad excesiva de metal en el agua y esto puede ocasionar problemas. Esta situación puede evitarse drenando y llenando la piscina parcialmente cada temporada.

 

Cómo prevenir las manchas de metal

El cuidado proactivo y preventivo de la piscina es lo que enseñamos en Orenda a diario. Creemos fundamentalmente en un enfoque minimalista y significativo, lo cual incluye pensar a futuro. Alegamos lo importante que es probar el agua de llenado y filtrar los metales del agua de llenado. Tambien, recomendamos al equipo de enyesamiento filtrar los metales del agua que usan para mezclar el yeso, estos metales continuarán oxidando la superficie de la piscina causando problemas de manchado a futuro. 

Para evitar las manchas de metal (manchas de óxido, por ejemplo), el secreto es mantener bajos los niveles de metal en el agua y controlar los metales que puedan introducirse mediante el agua de llenado. Esto puede ser difícil cuando el agua del grifo tiene un alto contenido de metales. La situación se hace verdaderamente difícil cuando se usan productos a base de metal por elección (la buena noticia es que puede optar por dejar de usarlos).

Para aquellos metales que aún logran entrar en el agua, la quelación y secuestración son dos maneras efectivas de remediar el problema.

Para concluir el cómo prevenir las manchas: 1) reduzca el nivel de metales lo máximo posible mediante el uso de filtración, y 2) controle el nivel de los metales no filtrados con quelación y secuestración con productos como nuestro SC-1000. 

 

Cómo remover manchas de oxidación en una piscina

Eliminar las manchas existentes es un problema diferente, pero los pasos para arreglarlo son similares:

  1. Si tiene manchas, debe agregar un agente quelante o secuestrante en el agua. Esto agarrará los metales que serán liberados en el paso 2.
  2. En este paso, intentamos remover las manchas de las áreas afectadas. Puede acelerar la eliminación de manchas con ácido ascórbico. Controle el pH del agua al realizar este paso. Es posible que el operador de mantenimiento también desee aspirar o cepillar el área manchada. Intente aplicar el ácido ascórbico (también llamado vitamina C o ácido cítrico) de manera uniforme en toda la mancha. Si se trata de una mancha pequeña, use un tubo de PVC que llegue hasta la mancha para que el ácido granular solo haga contacto con la mancha.
  3. Una vez que el ácido haya tenido la oportunidad de entrar en contacto con la mancha, cepille bien.

La eliminación de las manchas de la piscina puede llevar minutos o semanas. Hay demasiadas variables que impactan el proceso como para entrar en discusión. Después de eliminar las manchas, siga los pasos anteriores para una prevención adecuada, y así no tener que sufrir más problemas en un futuro. 

Con toda honestidad, la eliminación de manchas por oxidación no es nuestra especialidad como compañía. Nos enfocamos más en cómo evitarlas en lugar de remediarlas. Si ya tiene manchas difíciles de remover, considere productos y técnicas más especializados.

Conclusión

Las manchas en la piscina son una molestia, pero comprender por qué ocurren puede ayudar a prevenirlas. La oxidación de estos metales es inevitable en presencia de un oxidante como el cloro. En lugar de tratar de evitar que se produzca la oxidación, tratemos de minimizar el nivel de metal en el agua y quelar el resto con el producto adecuado. 

Suscribirse a notificaciones por email

Artículos Recientes