Cloración del agua

La cloración del agua es el proceso de añadir cloro o compuestos de cloro como el hipoclorito de sodio al agua . Este método se utiliza para matar bacterias, virus y otros microbios en el agua. En particular, la cloración se utiliza para prevenir la propagación de enfermedades transmitidas por el agua, como el cólera , la disentería y la fiebre tifoidea . ^{[1] [2] [3]}

En un artículo publicado en 1894, se propuso formalmente agregar cloro al agua para dejarla "libre de gérmenes". Otras dos autoridades respaldaron esta propuesta y la publicaron en muchos otros artículos en 1895. ^[4] Los primeros intentos de implementar la cloración del agua en una planta de tratamiento de agua se realizaron en 1893 en Hamburgo , Alemania. En 1897, la ciudad de Maidstone , Inglaterra, fue la primera en tener todo su suministro de agua tratado con cloro. ^[5]

La cloración permanente del agua comenzó en 1905, cuando un filtro lento de arena defectuoso y un suministro de agua contaminada provocaron una grave epidemia de fiebre tifoidea en Lincoln , Inglaterra. ^[6] Alexander Cruickshank Houston utilizó la cloración del agua para detener la epidemia. Su instalación alimentó el agua que se estaba tratando con una solución concentrada de la llamada "cal clorada" (una mezcla de hipoclorito de calcio , hidróxido de calcio y cloruro de calcio ). No se trataba simplemente de cloruro de calcio moderno, sino que contenía gas de cloro disuelto en agua de cal (hidróxido de calcio diluido) para formar hipoclorito de calcio (cal clorada). La cloración del suministro de agua ayudó a detener la epidemia y, como precaución, la cloración continuó hasta 1911, cuando se puso en funcionamiento un nuevo suministro de agua. ^[7]

El primer uso continuo de cloro en los Estados Unidos para la desinfección tuvo lugar en 1908 en el embalse de Boonton (en el río Rockaway ), que servía como suministro para la ciudad de Jersey, Nueva Jersey . ^[8] La cloración se lograba mediante adiciones controladas de soluciones diluidas de cloruro de cal ( hipoclorito de calcio ) en dosis de 0,2 a 0,35 ppm. El proceso de tratamiento fue concebido por John L. Leal , y la planta de cloración fue diseñada por George Warren Fuller. ^[9] Durante los siguientes años, la desinfección con cloro utilizando cloruro de cal (hipoclorito de calcio) se implementó rápidamente en los sistemas de agua potable de todo el mundo. ^[10]

La técnica de purificación del agua potable mediante el uso de gas cloro licuado comprimido fue desarrollada por un oficial británico del Servicio Médico de la India , Vincent B. Nesfield, en 1903. Según su propio relato, "se me ocurrió que el gas cloro podría resultar satisfactorio... si se pudieran encontrar medios adecuados para utilizarlo... La siguiente cuestión importante era cómo hacer que el gas fuera portátil. Esto se podía lograr de dos maneras: licuándolo y almacenándolo en recipientes de hierro revestidos de plomo, que tuvieran un chorro con un canal capilar muy fino y provistos de un grifo o una tapa de rosca. Se abre el grifo y se coloca el cilindro en la cantidad de agua necesaria. El cloro burbujea y en diez a quince minutos el agua es absolutamente segura. Este método sería de utilidad a gran escala, como para los carros de agua de servicio". ^[11]

El mayor Carl Rogers Darnall , profesor de química en la Escuela de Medicina del Ejército , realizó la primera demostración práctica de este método en 1910. ^[12] Este trabajo se convirtió en la base de los sistemas actuales de purificación de agua municipal . Poco después de la demostración de Darnall, el mayor William J. L. Lyster, del Departamento Médico del Ejército, utilizó una solución de hipoclorito de calcio en una bolsa de lino para tratar el agua. ^{[ cita requerida ]}

Durante muchas décadas, el método de Lyster siguió siendo el estándar para las fuerzas terrestres estadounidenses en el campo y en los campamentos, implementado en la forma de la familiar bolsa Lyster (también escrita como bolsa Lister). La bolsa de lona "agua, esterilización" era un componente común de las cocinas de campaña, se entregaba una por cada 100 personas, con una capacidad estándar de 36 galones que colgaba de un trípode a menudo improvisado en el campo. En uso desde la Primera Guerra Mundial hasta la Guerra de Vietnam, ha sido reemplazada por sistemas de ósmosis inversa que producen agua potable filtrando a presión el agua local a través de filtros de nivel microscópico: la Unidad de Purificación de Agua por Ósmosis Inversa (1980) y el Sistema de Purificación de Agua Táctica (2007) para producción a gran escala, y la unidad Purificadora de Agua Ligera para necesidades de menor escala que incluye tecnología de ultrafiltración para producir agua potable de cualquier fuente y utiliza ciclos de retrolavado automatizados cada 15 minutos para simplificar las operaciones de limpieza. ^{[ cita requerida ]}

El gas cloro se utilizó por primera vez de forma continua para desinfectar el suministro de agua en la planta de filtrado de Belmont, en Filadelfia , Pensilvania, mediante una máquina inventada por Charles Frederick Wallace ^{[ cita requerida ],} que la denominó clorador. Fue fabricada por la empresa Wallace & Tiernan a partir de 1913. ^[13] En 1941, la desinfección del agua potable de los EE. UU. con gas cloro había sustituido en gran medida el uso de cloruro de cal. ^{[14] [15]}

Como halógeno , el cloro es un desinfectante muy eficaz y se añade a los suministros públicos de agua para matar patógenos causantes de enfermedades, como bacterias , virus y protozoos , que crecen comúnmente en los depósitos de suministro de agua, en las paredes de las tuberías principales y en los tanques de almacenamiento. ^[16] Los agentes microscópicos de muchas enfermedades como el cólera , la fiebre tifoidea y la disentería mataban a innumerables personas anualmente antes de que se emplearan métodos de desinfección de forma rutinaria. ^[16]

La mayor parte del cloro se fabrica a partir de sal de mesa (NaCl) mediante electrólisis en el proceso cloro-álcali . El gas resultante a presión atmosférica se licúa a alta presión. El gas licuado se transporta y se utiliza como tal. ^{[ cita requerida ]}

Como agente oxidante fuerte , el cloro mata a través de la oxidación de moléculas orgánicas. ^[16] El cloro y el producto de hidrólisis, el ácido hipocloroso, no tienen carga y, por lo tanto, penetran fácilmente en la superficie cargada negativamente de los patógenos. Es capaz de desintegrar los lípidos que componen la pared celular y reaccionar con enzimas y proteínas intracelulares , volviéndolas no funcionales. Los microorganismos mueren o ya no pueden multiplicarse. ^[17]

Cuando se disuelve en agua, el cloro se convierte en una mezcla de equilibrio de cloro, ácido hipocloroso (HOCl) y ácido clorhídrico (HCl):

Cl2 ₊ H2O ⇌ HOCl + _HCl

En solución ácida, las especies principales son Cl
₂y HOCl, mientras que en solución alcalina, efectivamente solo está presente ClO ⁻ ( ion hipoclorito ). También se encuentran concentraciones muy pequeñas de ClO ₂ ⁻ , ClO ₃ ⁻ , ClO ₄ ^{− . [18]}

La cloración de choque es un proceso que se utiliza en muchas piscinas, pozos de agua , manantiales y otras fuentes de agua para reducir los residuos bacterianos y de algas en el agua. La cloración de choque se realiza mezclando una gran cantidad de hipoclorito en el agua. El hipoclorito puede estar en forma de polvo o líquido, como cloro (solución de hipoclorito de sodio o hipoclorito de calcio en agua). No se debe nadar ni beber agua en el agua que se está clorando de choque hasta que el recuento de hipoclorito de sodio en el agua baje a tres partes por millón (PPM) o hasta que el recuento de hipoclorito de calcio baje a 0,2 a 0,35 PPM. ^{[ cita requerida ]}

Como alternativa a la cloración de choque, algunas piscinas se cloran mediante el uso de un filtro generador de cloro que electroliza la sal común . Las piscinas cloradas mediante este método generalmente tienen niveles de cloro más bajos que las piscinas cloradas directamente. Estas piscinas se denominan piscinas de agua salada. ^{[ cita requerida ]}

La desinfección por cloración puede ser problemática en algunas circunstancias. El cloro puede reaccionar con compuestos orgánicos naturales que se encuentran en el suministro de agua para producir compuestos conocidos como subproductos de la desinfección (DBP). Los DBP más comunes son los trihalometanos (THM) y los ácidos haloacéticos (HAA). Los trihalometanos son los principales subproductos desinfectantes creados a partir de la cloración. Sus efectos dependen estrictamente de la duración de su exposición a las sustancias químicas y de la cantidad ingerida en el cuerpo. En dosis altas, el bromoformo principalmente ralentiza la actividad cerebral normal, que se manifiesta por síntomas como somnolencia o sedación. La exposición crónica tanto al bromoformo como al dibromoclorometano puede causar cáncer de hígado y riñón, así como enfermedades cardíacas, pérdida de conocimiento o muerte en dosis altas. ^[19] Debido a la potencial carcinogenicidad de estos compuestos, las regulaciones del agua potable en todo el mundo desarrollado requieren un monitoreo regular de la concentración de estos compuestos en los sistemas de distribución de los sistemas de agua municipales. La Organización Mundial de la Salud ha afirmado que "los riesgos para la salud derivados de estos subproductos son extremadamente pequeños en comparación con los riesgos asociados a una desinfección inadecuada". ^[2]

Existen también otras preocupaciones con respecto al cloro, incluida su naturaleza volátil que hace que desaparezca demasiado rápido del sistema de agua, y preocupaciones organolépticas como el sabor y el olor. ^{[ cita requerida ]}

Un declorador es un aditivo químico que elimina el cloro o la cloramina del agua. Si el agua del grifo está clorada, debe declorarse antes de usarla en un acuario , ya que el cloro puede dañar la vida acuática de la misma manera que mata los microorganismos . El cloro matará a los peces ^[20] y dañará el filtro biológico de un acuario ^[21] . Los productos químicos que cumplen esta función son agentes reductores que reducen las especies de cloro a cloruro , que es inofensivo para la vida.

Algunos compuestos empleados en decloradores comerciales son el tiosulfato de sodio , el hidroximetanosulfonato de sodio y el ácido hidroximetanosulfínico de sodio. ^{[ cita requerida ]}

• Desinfección de emergencia de agua potable ( US EPA )
• Inventario Nacional de Contaminantes - Cloro
• División de química del cloro del Consejo Estadounidense de Química