Subproductos de la desinfección

La desinfección química del agua potable con sustancias como el cloro se ha estado aplicando desde hace mas de un siglo. Durante los años setenta, los científicos descubrieron la posibilidad de la existencia de subproductos de la desinfección mediante técnicas de cromatografía. Los subproductos de la desinfección pueden dañar la salud del hombre. Después de este descubrimiento, se llevo a cabo gran cantidad de investigación sobre los subproductos de la desinfección, efectos para la salud y procedimiento para evitar su formación durante los procesos de desinfección.

Que son los subproductos de la desinfección?
Los subproductos de la desinfección son química, sustancias orgánicas e inorgánicas que se forman durante la reacción de un agente desinfectante con materia orgánica presente de manera natural en el agua.

Como se forman los subproductos de la desinfección?
Los subproductos de la desinfección se pueden formar cuando los desinfectantes, como el cloro, reacciona con compuestos presentes en el agua de manera natural. La formación de estos productos se produce generalmente durante las reacciones con materia orgánica como acido humico u otros. Estas sustancias acaban en el agua durante la descomposición de la materia orgánica.

En el año 1971 el científico americano Bellar descubrió que el cloroformo no existía en el rió Ohio que se uso para la producción de agua potable. Sin embargo, el cloroformo si que estaba presente en el agua potable proveniente de plantas de purificacion; esto prueba la formación de cloroformo como subproductos de la desinfección durante la cloronizacion.
Se puede encontrar poca información sobre la estructura química de los ácidos humitos y fulvicos. Por esto el mecanismo de formación de los subproductos de la desinfección es a veces poco clara. La investigación en este campo es difícil debido al gran numero de sustancias diferentes que generan la materia orgánica.

Que factores influyen en la formación de subproductos de la desinfección?
Los tipo de subproductos de la desinfección que se pueden formar depende de una serie de factores:
- El tipo de desinfectante
- La dosis de desinfección
- La desinfección residual que queda en el agua

Cuando la dosis y residuos de desinfección es alta, se forman un mayor numero de subproductos de la desinfección. Con el objetivo de evitar la formación de subproductos halogenicos de la desinfección se utilizan hoy en día productos alternativos.

- Circunstancias de la desinfección: tiempo de reacción, temperatura y PH

Cuando el tiempo de reacción es corto, se pueden formar grandes concentraciones de trihalometanos (THM) y acido acéticos halogenicos (HAA). Cuando el tiempo de reacción es mayor, algunas formas de subproductos de la desinfección se transforman en productos desinfectantes, como acido acético tribromo o bromoformo. Los haloacetonitrils (HAN) y haloketons (HK) se descomponen.

Cuando la temperatura aumenta, las reacciones se suceden mas rápidamente, causando una concentración de cloro mayor requerida para la desinfección adecuada. Esto a su vez genera una mayor cantidad de subproductos de la desinfección. Un aumento de la temperatura también afianza la descomposición de acido acético tribromo, HAN y HK.

Cuando los valores del PH son altos, se forma una mayor concentración de iones hipoclorito, disminuyendo así mismo la efectividad de la desinfección del cloro. A valores altos de PH, se forma mayor THM, mientras que a valores bajos de PH se forman mas HAA. A valores altos de PH los HAN y HK se descomponen por hidrólisis, debido al aumento de las reacciones de electrolisis a valores altos de PH.
Los valores de trihalometanos en agua potable son generalmente mayores en los sistemas de distribución que en las compañías de producción de agua potable. Cuando ocurre la hidrólisis muchos subproductos de la desinfección se vuelven trihalometanos.

Figura 1: formación de trihalometanos (trichlorometano, bromodiclorometano, dibromometano y tribromometano, consecutivamente al tiempo de contacto.

- Los constituyentes del agua
- Concentraciones y propiedades de materia orgánica naturalmente contenida en el agua (NOM)

NOM son los predecesores de los subproductos de la desinfección. El nivel de materia orgánica generalmente se determina mediante "el carbón orgánico total" o la cantidad de "carbón orgánico disuelto". La composición y concentración de material orgánica presente de manera natural determina el tipo y concentración de subproductos de la desinfección que se formaran. De forma natural la materia orgánica presente en el agua suele contener compuestos como el acido humito, fulvico, ácidos hidrofobicos, sustancias hidrofobicas neutras, ácidos transfilicos, sustancias neutras transfilicas, ácidos hidrofilicos y sustancias neutras hidrofilicas.

Figura 2: concentración de carbón orgánico (TOC) e influencia en la formación de distintos THM a varias concentraciones de bromo

Las estaciones influyen de manera natural en la concentración de carbón orgánico, causando la variación de subproductos de la desinfección. La concentración de subproductos de la desinfección en aguas superficiales y subterráneas puede variar.

Tabla 1: subproductos de la desinfección de varios desinfectantes

desinfectante	subproductos de la desinfección organohalogenicos	subproductos de la desinfección inorgánicos	subproductos de la desinfección no halogenicos
cloro (Cl2) acido hipocloroso (HOCl)	trihalometanos, acido acético halogenito, haloacetonnitrils, cloro hidratados, cloropicrin, clorofenoles, N-cloraminas, halofuranos, bromohydrins	clorato (particularmente en la aplicación de hipoclorito)	aldehídos, ácidos alcanicos, benceno, acido carboxílico
Dióxido de cloro (ClO2)		cloro, clorato	desconocido
cloraminas (NH3Cl etc.)	haloacetonnitrils, ciano cloro, cloraminas orgánicas, cloramino ácidos, cloro hidratantes, haloketones	nitrito, nitrato, clorato, hydrazine	aldehídos, ketones
ozono (O3)	bromoformo, monobromo acido acético, acido dibromo acetico,dibromo acetona, cyano bromo	clorato, iodato, bromato, peroxido de hidrogeno, acido hipobromoso, ozonatos, epoxy	aldehídos, ketones, ketoacidos, acido carboxílicos

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