oportunidades control de agua en tiempo real cecilia jimenez (gtq)
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Jornada Microsensores: retos y oportunidades para el control del aguaTRANSCRIPT
Control del agua en tiempo realOportunidades
Control de agua en Tiempo realOportunidades
Cecilia Jiménez, Directora del GTQ
Control del agua en tiempo realOportunidades
Donde hacemos monitorización de aguas
Procesos de tratamiento de aguas: ETAP, EDAP, Salinizadoras
Red de distribución de aguas
Aguas superficiales: Rios, lagos, ….
Aguas marinas
Aguas subterráneas
Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas actuales control de aguas
InlineIn situ
Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas actuales control de aguas
• Limitado a unos cuantos• Problemas de fouling• Dificultades de mantenimiento• Medidas uniparametricas• Calibración poco frecuente• Costes elevados
• Parámetros estándar• Transporte de la muestra• Número de medidas limitado• Duración del proceso de análisis• No mide en continuo
Análisis en LABORATORIO
Control in situ SONDA
Resultados en tiempo real
Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas de medida GTQ – Online/Atline
InlineIn situ
Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas de medida GTQ – Online/Atline
Resultados en tiempo casi realSensor dura mas tiempoAuto calibración/acondicionamiento del sensorMulti análisis
Sistemas portátilesCalidad de medida “in situ”Lectura inmediata de resultadosTratamiento de la muestra en el sistemaMedida en continuoSistemas instalables en líneasSeñal de salida compatible
Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas de medida GTQ – TIPOS DE SENSORES
Sistemas multisense
SensorespH, Ca 2+, K+, Na+, NH4
ConductividadORPDQO
Oxigeno disueltoCloro disuelto
Metales Cu2+, Ni2+, Pb2+, Microorganismos
Biosensores
Control del agua en tiempo realOportunidades
EntradapH, CE, T
TratamientoNH4‐NO3, Na+, O2
SalidaTDS, NH4, PO4, DQO, DBO
Depuradora
InlineIn situ
Control del agua en tiempo realOportunidades
Procedimiento1. Toma de muestra2. Digestión de la MO muestra (dicromato K2Cr2O7) 150ºC, 2 h
3. Determinación mediante colorimetria/titracion de Cr 3+
Método lento resultado al cabo de hsUso de reactivos peligrososResiduos tóxicos
EntradapH, CE, T
TratamientoNH4‐NO3, Na+, O2
SalidaTDS, NH4, PO4, DQO, DBO
Depuradora: medida de DQO
Control del agua en tiempo realOportunidades
Depuradora: medida de DQO
Sensor de Demanda Electroquímica de Oxigeno (EOD)Estimación de la DQO en la entrada de la depuradora
MuestraDQO
(ppm O2)EOD
(ppm O2)RelacionDQO/DEO
1 870 96 9,1
2 1290 158 8,2
3 1573 200 7,9
4 568 68 8,4
5 1829 228 8,0
• Microelectrodo + Material compuesto con catalizador• Medida amperométrica en medio básico
y = 0,1318x - 11,557R² = 0,9949
0
50
100
150
200
250
500 1000 1500 2000
DEO
DQO
Control del agua en tiempo realOportunidades
Depuradora: sistemas de alarmaMedidas en muestras de entrada/salida a una depuradora
pHConductividadORPEOD= DQO
Valores en minutosErrores < 10 % comparados con métodos estándarValores máximos de DQO establecido por la legislaciónToma de decisiones rápidas: ¿río o colector?
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
S07 S08 S09 S14 S15 S16 S21 S23
pH sortidapH ISFET
pH nominal
pH salida depuradora
1.7% error
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EntradaTurbidez, NH4,
Metales pesados (Cu2+, Ni2+)
OzonizaciónTurbidez, pH, ORP, Al
SalidaAnalítica completa
Procedimiento1. Toma de muestra2. Tratamiento de la muestra (filtracion)3. Determinación mediante ICP‐MS
Procedimiento lento resultado en hsEquipo costoso
Potabilizadora: medida de Metales pesados
Control del agua en tiempo realOportunidades
Potabilizadora: medida de Metales pesados (Cu)
Muestra ICP-AES/ µM Sensor/ µMR.E %
1 35.22 34.94 (2.81) 0.80
2 24.55 24.68 (1.39) -0.55
3 20.67 20.79 (0.49) -0.59
4 143.80 128.51 (6.44) 10.63
5 23.78 23.50 (2.99) 1.19
Respuesta en min
5.0µm
Sensor: UMEA + nanoparticulas de oroTécnica: voltamperometria por redisuolución anodica
Control del agua en tiempo realOportunidades
Potabilizadora: medida Cl2
Medida de cloro libre en piscinas
DPD standard method / (mg/l) FC
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
Dev
elop
ed F
IA sy
stem
/ (m
g/l)
FC
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
synthetic samplesreal sample
Injection valveSample
Carrier solution
Conditioningsolution
Flow cell
Waste
Peristaltic pump
Ventajas• Medidas en tiempo real de Cl2• Sistema de flujo continuo: contaminación del sensor menor
• Tratamiento de la muestra
Sensor: microlectrodo amperométricoTécnica voltamperometria ‐cronoamperometria
Control del agua en tiempo realOportunidades
Aguas superficiales: Sistemas actuales
Sistemas de control y alarma en rios/lagos/aguas marinas
Sondas actuales:TemperaturapH, cond, ORPOxigeno disueltoNH4, NO3Clorofila (ópticos)
• Tamaño• Consumo energético• Calibración, mantenimiento ex‐situ
Control del agua en tiempo realOportunidades
Aguas superficiales: Sistemas multiparámetricos in situ
0102030405060708090
100
0 20 40 60 80 100
[Cu] / μM
Cur
rent
/ nA
Sistemas de flujo• Análisis en continuo• Tratamiento de la muestra en continuo• Protección del sensor• Calibración/mantenimiento automático
Deteccion de Metal pesado ‐ Cu, Pesticida ‐ Parathion y Fenol ‐ catecol
Control del agua en tiempo realOportunidades
• Sistema fluidico
• Sensor de DEO
• Proceso de muestreo automático
• Obtención de los resultados
DEMOSTRACIÓN: Sistema de alarma de DQO
Control del agua en tiempo realOportunidades
• Sistema de medida portátil• Medida en continuo at‐line• Resultado en mins.
• Sistema fluidico
• Sensor de DEO
• Proceso de muestreo automático
• Obtención de los resultados
DEMOSTRACIÓN: Sistema de alarma de DQO
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Control de agua en Tiempo realOportunidades
Cecilia Jiménez, Directora del GTQ
Gracias por su atención