Usos y aplicaciones del silicato de sodio líquido y sólido

Los silicatos de sodio tienen muchas propiedades útiles que no comparten otras sales alcalinas. Esto, junto con el hecho de que tienen bajo costo, da como resultado un amplio campo de uso en diferentes industrias.

Son utilizados en la industria como adhesivos, detergentes, ingredientes en compuestos de limpieza, cementos, ligantes (binders), capas protectoras y peculiares, ayuda coagulante, anticorrosivos, bases de catalizadores, defloculadores, insumos químicos, zeolitas, etc. Las diferentes propiedades y características funcionales de los silicatos solubles pueden ser utilizadas para resolver eficiente y económicamente muchos problemas que surgen en procesos industriales y químicos.

Las investigaciones de PQ Corporation, base tecnológica de SIDESA han ampliado el conocimiento de las propiedades del producto y su utilización hasta incluir un amplio rango de aplicaciones.

Silicatos y Derivados S. A. de C. V. (SIDESA), es especialista en la elaboración de silicatos de sodio y de potasio, metasilicatos de sodio, productos de lavandería y algunos otros derivados del desarrollo de la química de los silicatos que poseen una amplia gama de aplicaciones, entre las que destacan:

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en detergentes

Las soluciones de silicato de sodio de SIDESA han sido utilizadas como un ingrediente en la fabricación de detergentes en polvo vía torre de secado, por muchos años. Las soluciones de silicato son fácilmente agregadas a la pasta detergente y ayudan a controlar la viscosidad para la producción de un polvo detergente de la densidad deseada. El silicato de sodio actúa también como ligante para dar el grado adecuado de “dureza” a la partícula esférica del detergente, sin perjudicar la solubilidad del polvo en agua.

En las formulaciones de detergente el silicato de sodio tiene un número de propiedades vigorizantes que intensifican la actuación del sistema detergente. Estas propiedades son:

En la formulación de detergente de silicatos tienen la habilidad de ayudar en los efectos sobre la superficie de las telas humectándolas en conjunto con los elementos orgánicos, ayudando a mantener las pequeñas suciedades o partículas grasosas en suspensión en el líquido de lavado, o ayudando a remover las manchas de las superficies. La alcalinidad de los silicatos de sodio los capacita para neutralizar las manchas ácidas y promover la emulsificación de grasas y aceites mientras dispersa o solubiliza proteínas. Los silicatos tienen una alta capacidad de amortiguamiento en relación a otras sales alcalinas que estabiliza el pH al nivel deseado en presencia de compuestos ácidos o en dilución.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en adhesivos

Los silicatos más siliceos (relación 2.8 - 3.2) son muy útiles como adhesivos o ligantes, debido a un contenido más alto de sílice polimérica. Estos materiales pegan por la remoción de pequeñas cantidades de agua, los cuales los convierten de un líquido a un sólido. Las ventajas de los adhesivos de silicato de sodio incluyen un buen extendimiento y contacto, un buen pegado, un índice de ajuste controlable en rangos amplios y la formación de una capa rígida, fuerte, permanente de un sellado que es resistente a jalones, bichos (plagas), calor y moderadamente resistente al agua. Los silicatos para adhesivos son generalmente embarcados y listos para su uso, pero para aplicaciones especiales pueden ser modificados por ciertos aditivos tales como arcilla, caseína y otros materiales inorgánicos. Se utilizan para papel, madera, metal, hojas metálicas y otros materiales, excepto plásticos.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en cementos/ligantes

Cuando los silicatos son combinados con ingredientes de cemento, reaccionan químicamente para formar masas con fuertes propiedades ligantes. Una gran variedad de cementos se hacen con silicatos, tanto en polvo como en solución. Los silicatos son ingredientes importantes en las especialidades refractarias autofraguantes  y morteros químicamente resistentes. Las ventajas de los silicatos solubles como ligantes son:

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en películas y recubrimientos

Las películas secas de silicatos no se afectan por aceites, sebo y grasas minerales, o de otras clases. Cuando se aplican en producto de papel o madera son resistentes al fuego y plagas y a prueba de grasas. Se puede incrementar la resistencia al agua agregando óxidos de metal pesado, agentes insolubles de carbonato, polímeros inorgánicos o selladores minerales como la mica. Los silicatos forman capas protectoras en los metales para controlar la corrosión en las líneas de agua.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en el tratamiento de agua

Cuando se utilizan los silicatos con alumbre, sales férricas u otros coagulantes en el tratamiento de agua cruda se incrementa la velocidad de formación de floculo, su tamaño, densidad y resistencia. El añadir silicato de sodio, puede ser un método sencillo y económico de controlar el hierro y/o manganeso excesivo, contenido en muchos sistemas de abastecimiento de agua. Muchos abastecimientos de agua natural, con presencia de hierro y/o manganeso, que fallan cediendo a los procedimientos regulares para removerlos, pueden desarrollar el silicato durante este tratamiento.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en la fundición

El silicato de sodio es un ligante bien conocido para arenas de vaciado. Es compatible con el almidón y la dextrina utilizados en la preparación de materiales de fundición. Los silicatos SIDESA reemplazan exitosamente los aceites vegetales y resinas más costosos utilizados para formar ciertos tipos de moldes. Los compuestos de moldes. Los compuestos de moldes basados en silicatos dan una capa dura a temperaturas moderadas, porosidad apropiada para la liberación de gases calientes y buena colapsibilidad. Para métodos de producción rápida, la aplicación de silicatos de sodio en combinación con reacciones ácidas de gas se emplean en el proceso común de bióxido de carbono (CO2). También se pueden lograr moldes de fundición de autoendurecimiento con un ligante hecho de la mezcla de cemento portland o ésteres orgánicos con silicato de sodio.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en beneficio mineral

Los silicatos solubles son utilizados en numerosos procesos para la concentración de minerales. El uso principal del silicato de sodio en la flotación mineral, es como depresor y dispersor de minerales silíceos que no se desean. En general sólo se necesitan pequeñas cantidades de silicato, similares a las concentraciones utilizadas en las operaciones de limpieza. Algunas veces la habilidad del silicato, para reaccionar o precipitar iones de metal pesado para formar una capa de iones de sodio en una superficie particular, es importante para preparar esa superficie o bien para una separación selectiva. El silicato de sodio también ayuda a prevenir la corrosión, reduciendo así el desgaste en los equipos de molienda.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en textiles

Los silicatos de sodio tienen muchas aplicaciones en los talleres textiles. En las operaciones de blanqueado, la característica estabilizadora de silicato reduce el índice de descomposición del agente blanqueador. Este control previene el daño que ocurría en la fibra si se permite un cambio  de pH. Los silicatos de sodio son aplicados en los pretratamientos de tela e hilo para remover cera, grasa y motas de algodón. La elección apropiada de la relación de silicato y sólidos produce una mejor limpieza y evita que se redeposite la suciedad.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en la aglomeración

Las características adhesivas naturales del silicato, junto con su habilidad de proporcionar una fijación rápida y un fuerte secado, así como la de suministrar una capa resistente al agua a bajo costo, han resultado en su utilización en las aplicaciones de pelletizado, briqueteado y sintetizado de minerales. Sirve también como ayuda en el proceso de nodulación y estiramiento. Para la aglomeración de materiales que son extraídos, procesados o recuperados en formas muy pequeñas, elimina el polvo y mejora la transferencia de calor en las operaciones de secado, calcinación y fundición. La eliminación de estos polvos puede reducir o eliminar la contaminación de aire y agua, así como las capas o anillos internos en un horno de secado y mejora las características de almacenaje y transportación. El pelletizado es un proceso en el cual el material pequeño se forma en bolas húmedas. El silicato combinado con las partículas finas ayuda a la formación del pellet e incrementa la fuerza de los gránulos formados en las etapas de secado y cocción. En los procesos de estiramiento, compresión y aglomerado, el silicato actúa como lubricante y/o ligante, de manera que se mejoran las características de fluidez y propiedades físicas del producto.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio como diluyentes agregados

Cuando se utiliza en la pasta de los cementos la solución de silicato de sodio deflocula el mineral de arcilla y los componentes de cal de pasta. Esto se logra mediante la combinación de efectos, que incluyen: absorción de la superficie del agregado; donación de iones de sodio (Na+); y precipitación de iones de calcio (Ca++) en la pasta. El efecto real de este proceso de defloculación es una reducción de la cantidad de agua necesitada para mantener la pasta en un rango de viscosidad bombeable. Se prefiere el silicato de sodio como defloculador en la preparación de soluciones estables de arcilla fusible para el vaciado en los poros de los moldes de yeso. En la arcilla fusible, la cual es fácilmente bombeable, la sílice actúa como un estabilizador para cualquier álcali presente. Ya que se necesita menos agua, la arcilla fusible es más densa y por lo tanto la pieza resultante más fuerte. Se necesita menos tiempo de cocción en el molde y hay un menor encogimiento conforme se secan las piezas moldeadas. En el proceso de arcilla cruda, la acción depresora del silicato es utilizada para separar impurezas como cuarzo, feldespato, mica, óxido de hierro, etc.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en la inyección química

Para la inyección química o solidificación del subsuelo, puede ser utilizado el silicato de sodio en las siguientes situaciones: (1) donde las formaciones del subsuelo tienen fuerza insuficiente para soportar la carga requerida, tales como bajo las paredes o cimientos, (2) donde los poros del subsuelo, permeables al agua, permiten la inundación de minas, pozos y túneles (3) para prevenir la pérdida del agua en presas, (4) para sellar poros en los trabajos de concreto o ladrillo como se pueden encontrar en desagües o construcciones subterráneas. En el “Proceso de Joosten” se inyectan por separado silicato de sodio  y cloruro de calcio en el subsuelo. Se combinan para formar un gel insoluble que fragua y sella los poros y suelos con baja resistencia.

Usos y aplicaciones del silicato de sodio en el tratamiento del concreto

El silicato de sodio ofrece dos aplicaciones diferentes para aumentar la durabilidad del concreto. Se puede aplicar una solución de silicato de sodio como agente curante a la superficie de la capa fresca de concreto después de que el área ha sido cubierta y mantenida húmeda durante 24 horas. La aplicación de silicato cierra los poros de la superficie sellándolos mientras están húmedos. Para tratar el concreto, después de que está completamente seco o endurecido, se aplica el silicato hasta penetrar el concreto. La cal y otros ingredientes en el concreto fresco reaccionan  lentamente  con la solución penetrante de silicato, formando un gel insoluble en los poros del concreto. Se incrementa la resistencia al uso, agua, grasa o ácido.

Proveedores de silicato de sodio

Además de los silicatos de sodio líquidos, SIDESA tiene una amplia variedad de especialidades para satisfacer las necesidades de todos los usuarios que incluyen metasilicatos de sodio pentahidratado y anhidro, silicatos en polvo G y GD, hidro y cero geles, zeolitas, etc.

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Los silicatos de sodio líquidos y sólidos

La bio-aumentación en el tratamiento de aguas residuales

Frecuentemente, los términos bio-remediación y bio-aumentación se usan intercambiablemente. Bio-remediación se define como el uso de microorganismos seleccionados para lograr una limpia biológica de un área específica contaminada como suelo o superficie. Bio-aumentación se define como la aplicación de microorganismos seleccionados para levantar la población microbiana de un sistema operante de tratamiento de aguas residuales para mejorar la calidad del agua o para disminuir costos de operación. En otras palabras la bio-remediación basta con un proyecto definido o un área, mientras que la bio-aumentación envuelve trabajo para mejorar un proceso continuo.

Un criterio creencia es que, a través del tiempo, los microbios apropiados poblarán el sistema y se aclimatarán al influente. Este enfoque asume que la población nativa mediante población introducida vía rutas como sólidos y acarreados por el viento, agua de lluvia y el canal del influente del sistema siempre traerá los organismos mejor calificados para el sistema. En realidad, aún cuando la población sea aceptable, pueden tenerse limitaciones que solo pueden superarse mediante la inducción de variedades; o cepas superiores de microorganismos.

En el tanque de aeración de una planta industrial de tratamiento de aguas residuales típica, uno espera encontrar numerosas especies o variedades de bacterias. Esta diversidad bacterial, como se le llama, es necesaria porque algunos tipos de bacteria degradan diferentes compuestos más efectiva y eficientemente que los demás.

Normalmente, estas bacterias están bien preparadas para manejar los contaminantes del influente y se aclimatarán, a través del tiempo, para proveer los resultados deseados, asumiendo que un estado estable operaciones se logre.  Desafortunadamente, para plantas industriales jamás se logra este estado. Las características del influente pueden variar drásticamente semanalmente o hasta diariamente.

Estas variaciones pueden deberse a programas de producción de procesos de lodos, derrames químicos en la planta de producción o a equipo de planta no capaz de procesar estas fallas. Muchas poblaciones biológicas de plantas nunca llegan a obtener números óptimos o diversidad de especies.

Se cuestiona el porqué los productos de bio-aumentación deberán ser alimentados en forma continua después de la dosis inicial. Debido a fallas y problemas en el sistema y a los cambios en la composición del influente, una dosis de mantenimiento es requerida para mantener la diversidad deseada en la población.

El monitoreo apropiado del sistema, usando el proceso de control estadístico combinando con técnicas de análisis microbiológicas proveerá la información que el consultor de bio-aumentación necesita para mantener la población deseada. Usando análisis microscópicos y sistemas avanzados de plaquetas, el consultor puede correlacionar las características de la población bacterial con el comportamiento de la planta y su comportamiento o desarrollo para un sistema de tratamiento particular de tratamiento de aguas residuales. Como cada sistema es único, la población óptima variará de planta a planta.

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Como ayuda la bio-aumentación a los sistemas de aguas residuales

Como mejorar sus resultados en el tratamiento de aguas residuales

Como mejorar sus resultados en el tratamiento de aguas residuales

A medida que las restricciones aprietan, muchos operadores industriales se enfrentarán a niveles requeridos que exigirán más y más de los equipos de tratamientos existentes, así como la capacidad de sus operadores. En algunos la bio-aumentación será un arreglo costo-eficiente de corto, o medianos plazos, para mantenerse dentro de las normas hasta que los equipos pueden ser modificados. En otros casos la bio-aumentación será una solución de largo plazo por la falta de capital o el excesivo gasto de soluciones mecánicas.

El concepto del rango efectivo de la población microbiológica en la celda de aeración es algo nuevo. Envuelve mucho más que la introducción de nuevos organismos al sistema. El manejo total del sistema requiere un entendimiento profundo de la operación de la planta de tratamiento y el diseño, además de la microbiología ambiental. Mediante la combinación estás dos disciplinas efectiva y eficientemente, el gerente o administrador del sistema será previsto con excelentes resultados utilizando el sistema existente.

Los resultados del uso de la bio-aumentación

La mayor dificultad en adquirir la aceptación de la bio-aumentación como una tecnología válida es probar la causa y efecto de la adición de organismos específicos. La ciencia clásica instruiría al cliente a realizar un experimento controlado en su planta, concurrente con el programa de bio-aumentación.  En realidad esto es raramente posible porque pocas plantas de tratamiento tienen plantas idénticas al lado para realizar esta prueba. La bio-aumentación es frecuentemente un último esfuerzo para salvar un sistema de tener que “cerrar” y enviar a la planta a violación de permiso. Muchas veces además de la bio-aumentación, otros parámetros del sistema son cambiados, introduciendo otros nuevos variables a la ecuación.

Para efectivamente documentar el impacto del programa de bio-aumentación los datos y parámetros de la operación de varios meses previos deberán ser graficados y comparados con los datos después de la implementación del programa.  Para que una prueba de bio-aumentación sea significativa, la prueba deberá ser a cinco veces el tiempo de retención para un sistema de laguna de un solo paso, o cuatro a seis veces la edad de los lodos (tiempo medio de retención en edad) para un sistema de lodos activados.

Remoción mejorada de DBO

Muchos sistemas, especialmente lagunas de un solo paso se les están requiriendo obtener resultados para la década de 1990 con tecnología de los 60´s y 70´s. Costaría millones en capital para levantar estos sistemas a los estándares actuales. Incrementando los contenidos micro-biológicos y la diversidad de dichos microorganismos vía la bio-aumentación, los resultados deseados pueden obtenerse. En plantas papeleras del sur de Estados Unidos, mejora en los niveles de 30% se han obtenido y documentado.

Mejora en precipitación de sólidos

Un paso importante en el tratamiento biológico de aguas residuales es la remoción de sólidos. Generalmente esto se logra a través de precipitación o asentamiento en una laguna, o un clarificador.  Las bacterias forman un bio-polímero natural que auxilia en el asentamiento. Los shocks tóxicos y cambios en el sistema pueden resultar en un contenido de bacterias con poco bio-polímero y pobres características de asentamiento.  La tendencia tradicional de agregar polímeros orgánicos o coagulantes inorgánicos con asistentes en la precipitación pueden ser efectivos pero caros.  Inoculando el sistema con organismos reconocidos por su resistencia a la toxicidad y por ser excelentes formadores de flock, la demanda de polímeros podrá ser considerablemente reducida o eliminada.

Generalmente, el costo de bio-aumentación es esencialmente menor que el tratamiento con polímeros.  Además provee una bio-masa mucho más sana.

Degradación de compuestos específicos

Por la adición de organismos seleccionados se pueden obtener niveles bajos de círculos compuestos indeseables que no es posible obtener con la población bacterial nativa. Productos como fenoles, aromáticos clorados o hidrocarburos aromáticos, son algunos compuestos que pueden reducirse con la bio-aumentación.

Mejora en la nitrificación

Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales industriales tienen dificultad en lograr la nitificación por limitación de diseño del sistema o por shocks tóxicos.  Mediante la alimentación regular de bacteria nitrificante, la población apropiada para la remoción de amonio se puede lograr.

Otras mejoras con la bio-aumentación

Otras áreas donde la bio-aumentación ofrece beneficios incluye la reducción de malos olores, remoción de grasas y aceites, arranque rápido de plantas y resistencia a los shocks tóxicos.  Además las investigaciones continúan para explorar y encontrar nuevas oportunidades para la utilización de esta tecnología emergente.

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