Análisi Química i Medi Ambient

ENGINYERIA INDUSTRIAL
ANÀLISI QUÍMICA
I MEDI AMBIENT
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25076 Anàlisi química i medi ambient. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA. de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 7/06/06
Modificada en CAA de data 1/06/2011
1
Crèdits: 6 (4 teoria + 2 pràctiques)
Crèdits ECTS: 4,8
Tipus: Optativa
Coordinador: Teresa Vidal Llucià ([email protected])
Altres Professors: Silvia Galea Martínez ([email protected])
Departament: Enginyeria Tèxtil i Paperera (714)
Presentació
Coneixements previs
Coneixements bàsics de formulació, igualació de reaccions i estequiometria. Així mateix, per conèixer
i avaluar l’impacte ambiental de les indústries paperera i gràfica i proposar solucions alternatives, es
necessari que l’alumne hagi adquirit els coneixements bàsics sobre els processos d’obtenció de
pastes i el seu blanqueig, la recuperació dels lleixius residuals de cocció i la fabricació de paper.
Camps professionals
Tots els camps relacionats amb la fabricació de pastes i papers i indústries relacionades. Per altre
part, els coneixements aportats per aquesta assignatura també són d’utilitat per aquells alumnes que
desenvoluparan la seva activitat professional en altres àrees i indústries de procés (química, tèxtil,
tractament d’aigües, etc.).
Relació amb altres assignatures
Per tal de dur un control tècnic de les operacions de fàbrica i dels productes, aconseguir una
producció elevada i una qualitat consistent, millorar l’eficiència del procés, mantenir la competitivitat i
complir les exigències del mercat i la legislació mediambiental, és important establir un sistema de
control de qualitat dels materials, productes, efluents i residus, en general.
Per tant, aquesta assignatura és d’utilitat per a els estudiants que cursen l’ICT Paperer i Gràfic, ja que
complementa i amplia els coneixements adquirits sobre el sector.
Objectius generals
Proporcionar els fonaments teòrics i pràctics de les tècniques d'anàlisi de més aplicació dins de
l'àmbit de l'Enginyeria Paperera i el medi ambient.
Amb aquesta assignatura es posen de manifest els controls químics més importants que s’han de dur
a terme a la indústria paperera, aplicant mètodes d’anàlisi química clàssica i instrumental. Així mateix,
i donat que els productes paperers es comercialitzen basant-se en una nomenclatura i en uns
processos d’assaig normalitzats, es presenten les claus per a una aplicació eficient de les normes,
per a una correcta avaluació i interpretació dels resultats, s’estudia la incidència mediambiental
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25076 Anàlisi química i medi ambient. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA. de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 7/06/06
Modificada en CAA de data 1/06/2011
2
d’aquests processos i els principis a considerar per a elegir les millors tecnologies disponibles per el
sector.
Temari
Mòdul 1: Introducció a l’anàlisi química
Tema 1. Introducció
(5 hores)
(5 hores)
Continguts: Introducció a l’anàlisi química. Classificació dels mètodes d’anàlisi. Metodologia per
a la resolució d’un problema analític. Etapes generals d’un procés de mesura química:
Operacions prèvies; mesura i transducció de la senyal analítica. Caracterització dels
procediments d’assaig: propietats analítiques. Errors en l’anàlisi química i el seu tractament.
Mòdul 2: Mètodes volumètrics d’anàlisi
Tema 2: Introducció als mètodes volumètrics d’anàlisi.
(13 hores)
(3 hores)
Continguts: Aspectes generals i conceptes fonamentals. Càlculs volumètrics. Corbes de
valoració. Patrons analítics. Indicadors.
Tema 3: Valoracions de neutralització.
(4 hores)
Continguts: Introducció. Càlcul del pH en solucions aquoses. Reactius i indicadors per a
valoracions àcid/base. Aplicacions.
Tema: 4. Valoracions complexomètriques.
(2 hores)
Continguts: Introducció. Mètodes basats en la utilització de EDTA. Indicadors. Aplicació a la
determinació de la duresa de l’aigua.
Tema 5. Volumetries d’oxidació-reducció.
(4 hores)
Continguts: Introducció. Valoracions redox. Reactius auxiliars oxidants i reductors. Aplicacions
de reductors estàndards: solucions de ferro (II) i tiosulfat. Iodometries: aplicacions a la
determinació de reactius oxidants de blanqueig. Utilització d’oxidants-patró: permanganat de
potassi i dicromat de potassi. Aplicacions a la determinació del grau de lignificació de les pastes
i de la DQO d’aigües residuals.
Mòdul 3: Mètodes espectroscòpics d’anàlisi
Tema 6: Mètodes espectroscòpics d’anàlisi
(12 hores)
(8 hores)
Continguts: Introducció. Propietats de la radiació electromagnètica. Components dels
instruments que s’utilitzen a l’espectroscòpia òptica. Teoria de l’espectroscòpia d’absorció
molecular: Llei de Beer. Teoria de l’absorció molecular. Tipus de transicions moleculars.
Espècies moleculars que absorbeixen a la regió ultravioleta i visible. Aplicacions de la
espectroscòpia molecular d’absorció UV-visible. Espectroscòpia infraroja. Teoria de l’absorció a
l’infraroig. Tipus de vibracions moleculars. Aplicacions qualitatives de l’absorció a l’infraroig.
Equips utilitzats.
Tema 7: Espectroscòpia d’absorció atòmica.
(4 hores)
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25076 Anàlisi química i medi ambient. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA. de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 7/06/06
Modificada en CAA de data 1/06/2011
3
Continguts: Fonament teòric. Atomització de la mostra. Atomització amb flama. Fonts de
radiació per als mètodes d’absorció atòmica: làmpades de càtode buit. Interferències.
Tècniques analítiques d‘espectroscòpia d’absorció atòmica: Determinació de metalls.
Mòdul 4: Impacte ambiental causat per la indústria paperera.
Tema 8. Impacte ambiental causat per la indústria paperera.
(10 hores)
(5 hores)
Continguts: Introducció. Sostenibilitat a la industria paperera. Què és un procés de fabricació
ecològic. Contaminació ambiental: principals focus contaminants. Emissions aquoses.
Manipulació, tractament i reutilització de condensats contaminats. Contaminació atmosfèrica:
emissions de gasos i partícules. Manipulació y tractament de gasos contaminats no
condensables. Residus sòlids.
Tema 9: Millors tecnologies disponibles als diferents sectors
(5 hores)
Continguts: Introducció. Millors tècniques disponibles al sector de la fabricació de pastes kraft:
per a la reducció d’emissions a l’aire i a l’aigua. Millors tècniques disponibles per al
processament de paper recuperat. L’ús de productes químics i additius.
Objectius específics dels mòduls

Mòdul 1
Donar una descripció general dels mètodes quantitatius d’anàlisi. Conèixer les etapes generals que
es necessiten per a un plantejament correcte i la resolució adequada d’un problema analític, els
factors a considerar per a la selecció de la metodologia analítica adequada. Familiaritzar als alumnes
amb els objectius dels assaigs en fabrica i el nivell de qualitat exigible.
Estudi de les propietats analítiques (exactitud, precisió, sensibilitat, selectivitat, representativitat,...)
com a indicadors de la qualitat analítica.

Mòdul 2
Estudiar els aspectes bàsics de les tècniques volumètriques d’anàlisi. Aplicar aquests conceptes als
assaigs i controls més freqüents que s’han de dur a terme a la indústria paperera: Estudi analític de
l’aigua industrial paperera i dels efluents; controls analítics en la fabricació i blanqueig de pastes; etc.

Mòdul 3
Estudiar els fonaments dels mètodes espectroscòpics d’anàlisi. Familiaritzar als alumnes amb els
instruments, components i tècniques utilitzades; les espècies moleculars que absorbeixen la radiació
UV-visible i infraroja i les aplicacions qualitatives i quantitatives de l’espectroscòpia d’absorció
molecular.
Conèixer els conceptes bàsics de l’espectroscòpia d’absorció atòmica i la seva utilitat per a la
determinació quantitativa de cations metàl·lics.

Mòdul 4
Entre les indústries, la paperera és una de les majors consumidores d’aigua i tradicionalment ha sigut
estigmatitzada com contaminant. Els últims anys, ha experimentat un canvi considerable en els
processos de fabricació per reduir l’impacto ambiental.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25076 Anàlisi química i medi ambient. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA. de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 7/06/06
Modificada en CAA de data 1/06/2011
4
L’objectiu del mòdul és donar una visió actual de l’impacto causat per la industria paperera,
especialment l’àrea de la fabricació de pastes i el seu blanqueig, les modificacions introduïdes en els
últims anys i presentar les millors tècniques disponibles en les diferents àrees.
Metodologia de treball
La assignatura s’organitza combinant classes de teoria, problemes i practiques de laboratori. A les
classes de problemes s’apliquen els coneixements teòrics en la resolució d’exemples pràctics, i es
proposarà als alumnes la resolució de exemples aplicats. A les classes pràctiques de laboratori,
l’alumne -en grups reduïts i de forma guiada- pren contacte amb la metodologia experimental
especifica.
Sessions teoria, problemes
Les classes de teoria tenen com a objectiu que l’alumne adquireixi els coneixements fonamentals de
l’assignatura. Amb aquestes classes s’intercalaran les classes de problemes en funció del progrés de
la matèria explicada.
Pràctiques, laboratoris
Les pràctiques de laboratori tenen l’objectiu d’aplicar els conceptes apresos a les classes de teoria i
aprendre a utilitzar aparells i material de laboratori. A les practiques, l’alumne es familiaritza amb les
tècniques analítiques, aplicant-les a mostres relacionades amb la indústria de pasta i paper.
Es pretén conèixer y fer ús eficient de les normes i mètodes d’assaig, fer un tractament correcte i una
avaluació i interpretació adequada dels resultats obtinguts.
S’impartiran un total de 7 sessions de practiques. El alumne ha de realitzar un informe detallat.

Pràctica 1: Aplicació de volumetries de neutralització a la determinació de l’alcalinitat de l’aigua.

Pràctica 2: Valoracions complexomètriques. Aplicació a la determinació de la duresa de l’aigua.

Pràctica 3: Valoracions redox: Determinació iodomètrica de clor actiu en una mostra de lleixiu
comercial.

Pràctica 4: Valoracions redox: Determinació volumètrica de la DQO d’una aigua residual.

Pràctica 5: Espectroscòpia UV-visible: Determinació de ferro en una mostra d’aigua.

Pràctica 6: Determinació de metalls per absorció atòmica en mostres de pastes i/o en una mostra
d’aigua industrial.

Pràctica 7: Determinació de sulfats per mètode turbidimètric.
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul 1: Introducció a l’anàlisi química
Temps de
Classe
5 hores
Temps
d’estudi
5 hores
Temps
total
10 hores
Mòdul 2: Mètodes volumètrics d’anàlisi
13 hores
13 hores
26 hores
Mòdul
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25076 Anàlisi química i medi ambient. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA. de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 7/06/06
Modificada en CAA de data 1/06/2011
Mòdul 3: Mètodes espectroscòpics d’anàlisi
Mòdul 4: Avaluació de l’impacte ambiental de la indústria
paperera
Practiques
5
12 hores
12 hores
24 hores
10 hores
10 hores
20 hores
20 hores
15 hores
35 hores
Materials
Bibliografia bàsica

Bermejo, F. Química Analítica General. Cuantitativa e Instrumental. Ed. Paraninfo (1991).

Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J. Química Analítica. McGraw-Hill (1995).

Valcárcel, M. Principios de Química Analítica. Springer-Verlag Ibérica (1999).

Rubinson, K.A., Rubinson, J.F. Análisis Instrumental. Prentice Hall (2001).

Skoog, D.A., Holler, F.J., Lieman, T.A. Principios de Análisis Instrumental. McGraw-Hill
(2001).

TAPPI T 266 om-94. Determination of sodium, calcium, copper, iron, and manganese in pulp
and paper by atomic absorption spectroscopy.

Analytical Methods for Atomic Absorption Spectrophotometry. The Perkin-Elmer Corporation.
Norwalk, Conn. (1982).

Reeve, R.N. Environmental Analysis. John Wiley and Sons. (1994).

Springer, A.M. Industrial Environmental Control. Pulp and Paper Industry. Tappi Press (1993).

Integrated Pollution Prevention and Control. Reference Document on Best Available
Techniques in the Pulp and Paper Industry. European Commision. July 2000.

Manahan S.E. Environmental Chemistry (8th ed.). CRC Press. (2005).

Holmbom B., Stenius P. Analytical methods. Cap 3 en Forest Products Chemistry.
Papermaking Science and Technology, vol 3. Finnish Paper Engineers’ Association and
TAPPI. (2000).

Materials didàctics elaborats pel responsable de l’assignatura.
Avaluació
L’avaluació del alumne s’obté de l’equació:
Nf = 0,4N1p + 0,3Nef + 0,3Nep
Nf : Nota final
N1p : Nota 1r parcial
Nef : Nota 2on parcial
Nep : Nota pràctiques de laboratori i altres activitats. Assistència obligatòria