Es muy común que las fuentes de agua ya sean superficiales o subterráneas, contengan concentraciones significativas de hierro (Fe) y manganeso (Mn). Ambos metales se encuentran en forma iónica, es decir como Fe²⁺ y Mn²⁺ lo cual implica que se al estar disueltos no puedan ser removidos por métodos de filtración convencionales.

Es importante aclarar que la presencia de estos metales en agua para consumo humano no tiene un impacto nocivo directo a la salud de las personas sin embargo pueden generar problemas estéticos como la pigmentación del agua de color marrón-rojizo en el caso de altas concentraciones de Fe²⁺ y de color negro en el caso de Mn²⁺. También pueden provocar manchas y depósitos tanto en ropa como en accesorios de plomería; además fomentan el crecimiento de determinados tipos de bacterias que reducen la calidad general del agua. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA por sus siglas en inglés) establece como límites máximos 0.3 mg/L para hierro y 0.05 mg/L para manganeso.

Por lo anterior se utilizan diversos métodos para su remoción siendo el más común la oxidación de estos contaminantes a través de una reacción química, de esta forma se logran transformar en especies insolubles las cuales precipitan como sólidos fácilmente removibles a través de procesos como la sedimentación, decantación o filtración. La reacción antes mencionada es de tipo redox, por lo que es necesario adicionar un agente químico que permita la oxidación de las dos especies en cuestión.

De entre los agentes oxidantes empleados para la remoción de hierro y manganeso destaca el ozono ya que, además de no dejar residuos en el agua es mucho más eficiente que otras sustancias como el cloro. Por otra parte, no requiere condiciones de pH extremas como si ocurre con la oxidación por oxígeno disuelto vía aireación, el cual requiere concentraciones alcalinas superiores a 9.5 en la escala de pH.

La remoción con ozono es más eficiente cuando el agua tiene bajas concentraciones de nitritos, sulfuros y sobre todo cuando hay poca materia orgánica disponible, por ejemplo cuando se trata agua subterránea o bien cuando previamente se llevó a cabo una etapa de coagulación-floculación. La presencia de carbonato de calcio (CaCO₃) es favorable pues ayuda a prolongar el tiempo de vida del ozono debido a su efecto estabilizador. Por otro lado, compuestos como los hidróxidos permiten la formación de radicales hidroxilo los cuales son poderosos oxidantes pero menos selectivos que la molécula de ozono, lo que se traduce en menor porcentaje de remoción de manganeso.

Este procedimiento se debe realizar en los primeros pasos del tren de purificación de agua a diferencia de la desinfección con ozono que siempre se realiza al final de éste. También es importante mencionar que para este caso en concreto más ozono no significará mejores resultados, pues una dosificación excesiva de ozono causará la formación de permanganato y de compuestos órgano-ferrosos los cuales son altamente indeseables debido a lo complicado de su remoción y de los efectos secundarios que pueden causar durante el proceso.

Referencias

[1] Am Water Works Res F, Langlais, B., Reckhow, D., Brink, D., et al. (1991). Ozone in Water Treatment: Application and Engineering. Lewis Publishers.

[2] Malkov, V., & Sadar, M. (2010). Control of iron and manganese ozone removal by differential turbidity measurements. Ozone: science & engineering, 32(4), 286-291.