Qué es el toc
La pureza del agua es fundamental para una serie de industrias como la farmacéutica, la de fabricación de semiconductores y la de generación de energía. La presencia de bacterias y otros compuestos orgánicos en el agua puede indicar un fallo en la filtración, el almacenamiento y otros componentes y sistemas. Si no se filtran, estos compuestos pueden crear problemas importantes, desde dañar costosos sistemas industriales hasta afectar negativamente a la calidad del producto y amenazar la rentabilidad. Detectar la presencia de estos contaminantes orgánicos y cuantificar su concentración puede ayudar a proteger a los consumidores, las industrias y el medio ambiente.
En este artículo, nos centraremos en cómo las organizaciones farmacéuticas abordan estas amenazas orgánicas. Organizaciones como la Farmacopea de los Estados Unidos (USP), la Farmacopea Japonesa y la Farmacopea Europea han hecho del análisis del carbono orgánico total (COT) la prueba estándar de calidad cuando se trata de la pureza del agua y del agua para inyección. La USP ha llegado a hacer que el control del COT del agua sea un requisito en todas las fases de la industria farmacéutica.
Toc en aguas superficiales
Probamos dos taninos diferentes y cinco coagulantes de almidón distintos que diferían en su densidad de carga y longitud de cadena (Tabla 2). El tanino (taninos catiónicos, HTH y HTG, Haarla Oy) y el almidón (almidones catiónicos, PrimePHASE 2545, 3545, 3545X10 y CGKT, Chemigate Oy) eran productos coagulantes comerciales refinados químicamente (véase [12, 28], para la descripción del coagulante de tanino Tanfloc™, que es un producto muy similar a HTH y HTG), mientras que el quitosano era polvo de quitosano de grado alimentario desacetilado al 90% (Wellgreen Technology Co. ), que se utiliza para múltiples fines.Tabla 2 Coagulantes biopolímeros probadosTabla completa
Probamos la eficacia de los coagulantes biopolímeros en el tratamiento de las aguas agrícolas utilizando un jar-tester (Phipps & Bird, PB-900 series programable JarTester, Fig. 1) con vasos de 1 L. Cada vaso contenía 1 L de agua residual agrícola y la temperatura del agua durante los experimentos era de unos 20 °C. El pH de las muestras de agua de la zanja de drenaje de Ruukki y del humedal de Tarvaala era casi neutro (6,9 y 6,6, en la zanja de drenaje y en el humedal, respectivamente). Se ha observado que el rendimiento de varios coagulantes biopolímeros es inerte a la variación del pH [22, 30] o tiene su mejor rendimiento en condiciones ligeramente ácidas [24, 25, 31] o neutras [14, 19, 20, 24, 32].Fig. 1Aparato de ensayo de jarras utilizado para el experimento. La imagen está tomada de las pruebas preliminares de diferentes biopolímerosImagen a tamaño completo
Por qué aumenta el toc en el agua
El uso de desinfectantes es un paso esencial en el tratamiento de las aguas superficiales. Sin embargo, el proceso conlleva la posibilidad de que se produzcan subproductos de desinfección (DBP) no deseados. La materia orgánica natural (NOM) interactúa con los DBP para aumentar el carbono orgánico total (COT), a menudo hasta niveles inaceptables.
La medición del carbono orgánico total (COT) en el agua indica el nivel de contaminantes o moléculas orgánicas presentes. La medición del COT en el agua ayuda a las organizaciones a saber si el agua es segura para sus necesidades específicas. El COT no determina qué compuestos están presentes, sino sólo la cantidad de los mismos.
Cuando esto ocurre, es necesario reducir el COT para cumplir las normas federales y/o estatales. El uso de métodos de eliminación del COT es especialmente vital porque ciertos DBP, como los ácidos haloacéticos y los trihalometanos, pueden causar cáncer. Las concentraciones de ácidos haloacéticos no pueden superar las 40 partes por billón, y las de trihalometanos no pueden superar las 80 ppb.
En primer lugar, las sustancias químicas con carga positiva neutralizan la suciedad con carga negativa y otros sólidos disueltos. Las sustancias químicas y las partículas se unen, formando flóculos. Su peso combinado hace que se hundan durante el proceso de sedimentación. A continuación, el agua más clara de la parte superior se filtra a través de sustancias con diferentes tamaños de poro para eliminar progresivamente la mayor parte del polvo, los productos químicos, las bacterias, los virus y los parásitos restantes.
Toc en el tratamiento del agua
La luz ultravioleta es una herramienta eficaz para la reducción del COT. La reducción de los carbones orgánicos totales (COT) en el agua es fundamental para las industrias microelectrónica y farmacéutica, así como para el tratamiento de las aguas residuales. La reducción se consigue mediante tres tipos de reacciones iniciadas por la luz ultravioleta que actúan para destruir y/o eliminar los carbonos orgánicos.
La principal reacción química/UV es un proceso de oxidación que comienza cuando la radiación UV de alta energía de 185 nm disocia las moléculas de agua, creando así hidroxilos (radicales libres OH). Los hidroxilos creados por los rayos UV son muy reactivos y se combinan fácilmente con otras moléculas, como las moléculas de hidrocarburos que componen los COT. Cuando los hidroxilos se combinan con los hidrocarburos del COT, forman moléculas de agua y dióxido de carbono; el COT se destruye y la oxidación se completa.
El segundo tipo de reacción UV que funciona para eliminar los COT es aquella en la que los fotones ultravioleta disocian directamente las moléculas orgánicas. Este resultado es la eliminación del COT por medio de la destrucción. Una tercera reacción UV se produce cuando se añade la desionización aguas abajo de un reactor UV. La energía ultravioleta ioniza los COT, lo que permite su posterior eliminación mediante un sistema de desionización. Un beneficio secundario del uso de UV para la reducción de COT es que las lámparas de COT también generarán niveles significativos de salida de 254 nm y, en consecuencia, proporcionarán altos niveles de reducción microbiana (desinfección).
