H I D R O Q U I M I C A

ANALISIS DE AGUAS PARAMETROS FISICOS

Preparado por:

RAFAEL RUIZ ARANGO, Q.F.

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y FARMACEUTICAS DEPARTAMENTO DE QUIMICA Cartagena de Indias

1998

EL AUTOR

RAFAEL RUIZ ARANGO Q. F. Universidad de Cartagena

Docente Titular

:

Qumica General Qumica Materiales Ingeniera Sanitaria UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

Experiencia Laboral :

Refinera de Petrleos ECOPETROL Cartagena

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CONTENIDO pg. PRESENTACION 1. 1.1 1.2 COMPORTAMIENTO EN EL LABORATORIO PRACTICAS GENERALES DE SEGURIDAD MANEJO Y CUIDADO DEL MATERIAL 7 8 8 10 10 11 11 13 13 13 13 14 14 14 14 14 14 14 15 15 153

1.2.1 Orden y Aseo 1.2.2 cidos, custicos y otras sustancias qumicas 1.3 2. 2.1 REFERENCIAS AGUA ANALISIS QUIMICOS Y BACTERIOLOGICOS DEL AGUA CRUDA Y TRATADA 2.1.1 Caracteres de Buena Calidad 2.1.2 Definicin de Trminos 2.1.2.1 Fuente de Abastecimiento 2.1.2.2 Agua Cruda 2.1.2.3 Tratamiento 2.1.2.4 Ensayos de Tratabilidad 2.1.2.5 Sistemas de suministro de agua 2.1.2.6 Polucin 2.1.2.7 Contaminacin 2.1.2.8 Infectada 2.1.2.9 Agua Pura 2.1.2.10 Calidad sanitaria Segura

2.2

RECOLECCION Y CONSERVACION DE MUESTRAS

15 15 16 16 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 22 22 23 24 25 28 28 28 28 29 29 29 30

2.2.1 Objetivos 2.2.2 Programa de Muestreo 2.2.3 Caractersticas de la Muestra 2.2.4 Frecuencia de Muestreo 2.2.5 Cantidad de Muestra Coleccionada 2.2.6 Recipientes para recoleccin de Muestras 2.2.7 Conservacin de la Muestra 2.3 REACTIVOS, EQUIPOS Y TECNICAS 2.3.1 Calidad del Agua Destilada 2.3.2 Reactivos 2.3.3 Equipos y Tcnicas 2.3.4 Vidriera Volumtrica 2.3.5 Interferencias 2.3.6 Expresin de los resultados de los anlisis qumicos unidades 2.4 EVOLUCION DE LAS NORMAS DE CALIDAD 2.4.1 Generalidades 2.4.2 Criterios de calidad Fsico-Qumicos y Bacteriolgicos 2.5 2.6 3. 3.1 3.2 3.3 CONTROL ANALITICO DE LABORATORIO IMPORTANCIA DEL ANALISIS QUIMICO ANALISIS CUANTITATIVO OBJETO METODOS ETAPAS GENERALES PARA EL ANALISIS CUANTITATIVO

3.3.1 Preparacin de la Muestra 3.3.2 Desecacin 3.3.3 Pesada o Medida 3.3.4 Disolucin4

3.3.5 Tratamiento de la muestra 3.3.6 Anlisis Volumtrico o gravimtrico 3.4 3.5 PREPARACION DE SOLUCIONES ANALISIS VOLUMETRICO

31 31 31 32 32 33 36 36

3.5.1 Solucin Tipo 3.5.2 Punto Final 3.6 ELECCION DE INDICADORES 3.6.1 Peso Equivalente 4. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 METODOS PARA ANALISIS FISICOS Y QUIMICOS DE AGUAS NATURALES Y TRATADAS ACEITES Y GRASAS C.S.T. METODO DE EXTRACCION CON SOXHLET ACIDEZ ALCALINIDAD CLORO RESIDUAL TOTAL CLORUROS CLORUROS. METODO TITULACION CON NITRATO DE MERCURIO 0.025 N COLOR CONDUCTIVIDAD CORROSIVIDAD PRUEBAS PARA LA CORROSIVIDAD DEL AGUA LA PRUEBA DEL MARMOL CONTROL DE LA CORROSIVIDAD DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO DETERMINACION DE LA DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO) DETERMINACION DE DEMANDA DE CLORO5

38 38 47 52 55 60 62 66 69 72 81 83 84 85 88 94 109

4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.28 4.29

DETERMINACION DEL PUNTO DE QUIEBRE (BREAK POINT) DIOXIDO DE CARBONO LIBRE DUREZA. METODO A DUREZA. METODO B HIERRO TOTAL HIERRO DISUELTO TOTAL Y SUSPENDIDO NITROGENO STNDAR METHOD. NITROGENO AMONIO STANDARD METHOD. DESTILACION PRELIMINAR OXIGENO DISUELTO (OD) pH TURBIEDAD

115 118 120 127 129 134 139 148 150 175 224 229 235

OXIGENO DISUELTO. METODO: VOLUMETRICO DE WINKLER 209

ANEXO

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PRESENTACION

Este texto gua contiene mtodos analticos para determinar las caractersticas fisicoqumicas bsicas de las aguas naturales, incluyendo como tales las superficiales, las freticas, duras y el agua tratada para servicio de domstico e industrial. El contenido de este texto gua, no slo est dirigido a satisfacer las necesidades y el inters del estudiante de Qumica y Farmacia e Ingeniera Civil, sino tambin a mejorar la calidad del agua a travs de un tratamiento ms eficiente como medio eficaz para conservar la salud.

El Profesor.

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1.

COMPORTAMIENTO EN EL LABORATORIO

1.1 PRACTICAS GENERALES DE SEGURIDAD No fume en los lugares donde est el aviso que diga prohibido fumar. En el Laboratorio no se debe fumar. Infrmese de la localizacin de los extinguidores, alarmas contra incendio, mantas contra el fuego de seguridad en el Laboratorio, lo mismo que del uso de estos elementos. No use gasolina ni productos voltiles para limpiar. El querosene y el varsol son ms seguros porque su punto de inflamacin es ms alto. Si est mareado, sintese inmediatamente. Trabaje nicamente durante las horas de Laboratorio y realice slo los experimentos autorizados. No trabaje solo en el Laboratorio, si llegase a ocurrir un accidente el compaero puede prestarle ayuda, acompandolo al servicio mdico si fuere necesario. Informe cualquier herida, por pequea que sea, al mdico. Esto debe hacerlo lo antes posible despus de haber recibido la herida.

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Si sufre quemadura y requiere atencin mdica, trate que alguien lo acompae al mdico, quien decidir qu debe hacerse. Rpidamente aplique agua fra en la parte quemada para calmar el dolor, evitar la ampolladura y facilitar la curacin. No aplique ungentos ni cremas que pueden infectar la parte quemada. Acostmbrese a leer las etiquetas de los frascos. Muchos accidentes suceden por no leer detenidamente la etiqueta del frasco que se desea utilizar. Mantenga despejado el acceso al equipo de contra incendio. Los extinguidores de incendio de las mantas de lana y de las regaderas que estn colocadas en sitios apropiados del Laboratorio. Cada vez que se utilice un extinguidor de incendio debe notificarse al Instructor para que l haga recargar. Todo incendio, por pequeo que sea, debe informarse al Instructor. Cuando en el Laboratorio se presente un incendio, aljese un poco, analice la situacin, considerando principalmente la seguridad del grupo, luego acte en la siguiente secuencia: Notificar al Instructor y a los dems que estn cerca. Extinguir el incendio, y si no es posible, llamar al equipo contra incendio. Para extinguir el incendio debe usar el extinguidor adecuado segn la siguiente descripcin: Extinguidores de bixido de carbono; pueden usarse en toda clase de incendio, excepto en los de sodio o potasio metlico. Mangueras de agua: puede usarse para extinguir incendios de aceite y/o hidrocarburos, ajustando el chorro para que el agua salga en forma de neblina. No debe usarse en incendios elctricos.9

-

Polvo qumico seco: puede usarse en toda clase de incendio, excepto en los de sodio y potasio metlico.

La fecha de chequeo de los extinguidores debe aparecer claramente en la etiqueta o placa del extinguidor. Cuando a una persona se le incendia la ropa, debe envolverse en una manta de lana o colocarse debajo de la regadera de emergencia, para extinguir las llamas. Use lentes de seguridad mientras permanezca en el Laboratorio. Quienes usan lentes de descripcin mdica ya tiene una proteccin. corrientes. Use los capuchones cuando est manipulando cido sulfhdrico. Este cido es mal oliente, corrosivo y txico. Tenga cuidado. Por lo menos debe usar lentes plsticos

1.2 MANEJO Y CUIDADO DEL MATERIAL 1.2.1 Orden y Aseo: Mantenga el mesn y el equipo de Laboratorio limpio y ordenado. As mantiene una actitud segura y expresa su inters por el trabajo por el trabajo que est realizando. No vuelva a los frascos originales los reactivos usados. No introduzca las pipetas o goteros en los frascos con reactivos, eche un poco del reactivo en un vaso de precipitado seco y limpio y tome de ah la cantidad que necesite con la pipeta o el gotero; cuando los reactivos se contaminan, los experimentos no resultan y pueden producir accidentes.

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Los reactivos y equipos que no se usan frecuentemente deben guardarse en los gabinetes o en la bodega. No use los gabinetes, los estantes o el piso como sitio de almacenamiento de los materiales que no se estn usando. Limpie el equipo antes de iniciar los experimentos. Dedique varios minutos para limpiar terminado su tarea. Cuando se le derrame cualquier lquido, lmpielo inmediatamente. Si el material derramado es txico y/o voltil, haga evacuar el personal del sitio donde se produjo el derrame y use el equipo de proteccin mientras limpia adecuadamente el saln. Cuando termine una prueba limpie el equipo de trabajo, no lo guarde sucio. Recoja todo el material de desperdicio y chelo al cesto de la basura. Deje el sitio de trabajo limpio y ordenado. No tire colillas, tarjetas de identificacin, papel de filtro, toallas de papel u otros desperdicios al piso. Para eso estn los ceniceros, los tinacos y los recipientes con arena. Cuando instale cualquier aparato o equipo, hgalo con cuidado, poniendo especial atencin a las normas de seguridad. El equipo de seguridad debe mantenerse limpio y en las mejores condiciones de funcionamiento. Las vlvulas no se estn usando. y arreglar el sitio de trabajo una vez que haya

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1.2.2 cidos, custicos y otras sustancias qumicas: Si le cae alguna sustancias qumica en los ojos, lvelos con agua abundante. Informe al mdico lo ms pronto posible para que lo examine y le haga el tratamiento adecuado, si es el caso. Para quitar un cido o una sustancia custica o cualquier otra sustancia qumica que le haya cado en la piel, lvese con agua abundante. use la regadera de emergencia, si es necesario, quitndose la ropa mientras est debajo de ella. Use la bata: Protjase cualquier parte del cuerpo que est expuesta al tomar muestras o al manejar lquidos corrosivos, tales como soluciones concentradas de hidrxido de sodio o de potasio, amonaco, cido sulfrico, clorhdrico, fluorhdrico, ntrico, frmico, fosfrico y fenol. El cido perclrico es muy peligroso debido a su accin corrosiva y a sus propiedades explosivas y oxidantes. Los cidos y los custicos adems de ser corrosivos son sustancias txicas que deben manejarse con cuidado y confianza. Nunca agregue agua a un cido o sustancia alcalina que est en un recipiente. El calor producido por la mezcla hace que el agua hierva y salpique, producindose algunos accidentes: Agregue, lentamente el cido o lcali al agua, manteniendo sta en un bao refrigerante. As el calor producido se disipa por toda la masa de agua. Los recipientes que contienen cidos y otras sustancias corrosivas, no deben colocarse cerca de las fuentes de calor ni en sitios elevados.

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Use un sifn o cualquier dispositivo seguro para sacar cidos, sustancias custicas o corrosivas de los tambores o recipientes grandes. No use aire comprimido para forzar la salida de tales lquidos de los recipientes. Este procedimiento es sumamente peligroso. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFIA 1. J.R. HOLUM. Prcticas de Qumica General, Orgnica y Bioqumica. 1972. 2. EMPRESA COLOMBIANA DE PETROLEOS, Manual de Laboratorio. 1980.

2.

AGUA

2.3 ANALISIS FISICOS, QUIMICOS Y BACTERIOLOGICOS DEL AGUA CRUDA Y TRATADA 2.3.3 Caracteres de Buena Calidad Las caractersticas del agua que permiten distinguirla como de buena calidad, dependen directamente del uso al cual de destina. Cualquiera que sean sus dems cualidades, un agua caliente y corrosiva no es til en la condensacin de vapor; el agua excesivamente dura no puede emplearse en textiles y en lavanderas, as como el agua turbia no es utilizable en la fabricacin de papel. En cuanto a su consumo humano, ningn agua que haya sido contaminada o expuesta a la contaminacin por aguas residuales industriales o domsticas podr considerarse como de buena calidad cualquiera que sea su grado de turbiedad o dureza. A parte de stas y otras consideraciones que entran en juego para determinar la13

calidad del agua, en general se acepta que el agua suministrada por los servicios pblicos para uso domstico e industrial debe ser clara, agradable al gusto, de temperatura normal, no corrosiva ni productora de incrustaciones, exenta de sustancias minerales que produzcan efectos fisiolgicos indeseables, y de organismos que puedan producir infecciones intestinales.

2.3.4 Definicin de Trminos Es importante aclarar el significado de ciertos trminos comunes que se emplean para describir la calidad del agua en relacin con la fuente de abastecimiento. 2.3.4.1 Fuente de Abastecimiento: Es todo recurso de agua susceptible de ser utilizado por un sistema de suministro de agua. 2.3.4.2 Agua Cruda: Es el agua que no ha sido sometida a procesos de tratamiento. 2.3.4.3 Tratamiento: Es el conjunto de operaciones y procesos unitarios que se realizan sobre el agua cruda con el fin de modificar sus caractersticas fsicas, qumicas o bacteriolgicas para obtener agua potable que cumpla las normas y criterios de calidad establecidos. 2.3.4.4 Ensayos de Tratabilidad: Es el estudio efectuado a nivel de laboratorio o de planta piloto, que permite establecer los procesos y operaciones adecuados para el tratamiento del agua. 2.3.4.5 Sistema de Suministro de Agua: Es aquel que comprende las obras, equipos y materiales empleados para la captacin, conduccin, tratamiento, almacenamiento y distribucin del agua para el consumo humano desde la fuente de abastecimiento14

hasta la entrega al usuario, as como los dems requerimientos humanos y tcnicos industriales. 2.3.4.6 Polucin: Su significado es muy general e implica el ensuciamiento (deterioro) del agua por cloacas o por otros lquidos o suspensiones, hacindola desagradable a la vista y al olfato y que de ninguna manera son satisfactorias para usos potables, culinarios o industriales. 2.3.4.7 Contaminacin: Se refiere a un tipo especfico de polucin que significa a la vez la introduccin en el agua de materias txicas, bacterias y otras sustancias nocivas que la hacen inadecuada para cualquier uso. 2.3.4.8 Infectada: Se emplea para indicar la contaminacin por organismos patgenos. El agua en si no est infectada; se ha vuelto infectada debido a su contaminacin con organismos de tipo patgeno en cantidad suficiente para producir enfermedades en quienes consumen dicha agua. 2.3.4.9 Agua Pura: El agua pura no existe en el sentido acadmico de la palabra. Por ello debe emplearse la expresin agua de calidad potable segura, para significar que se puede consumir sin peligro para la salud, entendindose que adems de ser satisfactoria para la bebida, lo es en sus caracteres fsicos, qumicos y biolgicos. 2.3.4.10 Calidad Sanitaria Segura: Significa que el agua est libre de

contaminacin bacteriana de importancia, sin hacer referencia a sus caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas que pueden afectar su calidad como bebida. La palabra SEGURA indica que segn los resultados de inspecciones sanitarias, los exmenes bacteriolgicos y todos los ensayos fsico-qumicos de control de calidad, el peligro de consumo de agua es tan reducido que puede despreciarse. As como no existe la15

pureza absoluta, en el agua no se alcanza la seguridad en el sentido de ausencia absoluta de riesgo al consumirla.

2.4 RECOLECCION Y CONSERVACION DE MUESTRAS 2.4.1 Objetivo Presentar los principios generales para la coleccin y conservacin de las muestras para los anlisis de refluentes y efluentes, recordando que la interpretacin de los resultados obtenidos en los anlisis dependen de que tambin han sido tomadas dichas muestras.

2.4.2 Programa de Muestreo Debe establecerse un programa de muestreo suficientemente amplio para proveer la informacin diaria que permita el control de las operaciones, lo concerniente a las variaciones tanto en la cantidad como en la calidad debido a las variaciones de las estaciones. 2.4.3 Caractersticas de la Muestra Los puntos de muestreo deben ser cuidadosamente establecidos para que la muestra sea tomada directamente en el cuerpo del agua que se desea analizar, procurando que sea representativa de las condiciones que se desean estudiar. La localizacin de los puntos de muestreo en una tubera, alcantarilla, dique o canal dependen del flujo. 2.4.4 Frecuencia de Muestreo

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Para obtener informacin concerniente al proceso diario, es recomendable tomar muestras compuestas de 24 horas. Cuando suceden variaciones importantes durante el da o cuando la estabilidad de la muestra no permite tomar muestras compuestas, debe establecer un programa de muestreo. 2.4.5 Cantidad de Muestra Coleccionada Para la mayora de los anlisis fsico-qumico, una muestra de dos litros es suficiente, aunque para ciertos anlisis especiales puede requerirse volmenes mayores. Por ningn concepto debe usarse una misma muestra para anlisis fsico-qumicos y exmenes bacteriolgicos y/o microscpicos, pues los mtodos de recoleccin y manejo son diferentes.

2.4.6 Recipientes para Recoleccin de Muestras Las muestras se deben recolectar y conservar en frascos de cristal resistente de boro silicato, de color mbar; de polietileno o de cualquier otro material resistente. Los recipientes para la recoleccin de muestras deben lavarse cuidadosamente con agua y jabn, enjuagndose con agua destilada, despus de haber sido tratados con la solucin sulfocrnica. 2.4.7 Conservacin de la Muestra En general, mientras menos tiempo transcurre entre el muestreo y el anlisis, sern ms confiables los resultados obtenidos. Para ciertos constituyentes, as como para ciertas caractersticas fsicas, es necesario practicar los anlisis in situ, debido a que la composicin de la muestra puede cambiar antes de que puedan realizarse los anlisis en el Laboratorio. An cuando no es posible indicar con exactitud el tiempo permitido entre la recoleccin de la muestra y su anlisis, ya que ste depende del carcter de la muestra, del17

anlisis en particular y de las condiciones del almacenamiento, pudiendo retardar aquellos cambios producidos por los organismos, di la muestra se conserva a bajas temperaturas y en la oscuridad hasta que se termine su anlisis, se consideran razonables los siguientes lmites mximos, para muestras de anlisis fsico-qumicos: Aguas no poludas Aguas ligeramente poludas Aguas poludas 72 horas 48 horas 12 horas

En el informe del Laboratorio debe anotarse el tiempo transcurrido entre la recoleccin de la muestra y el anlisis. La temperatura cambia, y el valor del pH puede alterarse notablemente en pocos minutos; los gases disueltos como oxgenos, anhdrido carbnico, cido sulfhdrico, cloro y metano pueden escaparse, o bien pueden absorberse, como sucede con el oxgeno y el anhdrido carbnico; por ello las determinaciones de la temperatura, del pH y de los gases disueltos deben practicarse in situ, porque son casi inevitables los cambios en los valores y concentraciones de estas caractersticas para cuando la muestra llegue al Laboratorio para su anlisis. El color, el olor y la turbiedad pueden aumentar o disminuir cambiando la calidad de la muestra que se analiza. La actividad bacteriana altera el balance de nitratos, nitritos-nitrgeno amoniacal, afecta el contenido de fenoles, produce variaciones en DBO y es responsable de la reduccin de sulfatos o sulfuros. Cualquier cloro residual puede convertirse en cloruro, y los iones sulfuro, sulfito, hierro ferroso, yoduro y cianuro pueden perderse por oxidacin.18

2.5 REACTIVOS, EQUIPOS Y TECNICAS 2.5.1 Calidad del Agua Destilada Los mtodos colorimtricos normalmente usados para los anlisis son lo bastante sensitivos para detectar cualquier mnima traza de impurezas que pueda contener el agua destilada ordinaria, por lo cual algunas veces requiere agua destilada. El material del cual est hecho el equipo destilador de agua puede contribuir a las impurezas del agua destilada. Para casos especiales el agua se destila en equipos de vidrio, cuarzo o plata. Los procesos normales para la obtencin de agua destilada no remueven el amonaco ni el bixido de carbono; a menudo el agua destilada est saturada con bixido de carbono debido a la descomposicin de los bicarbonatos del agua cruda o carbonatos durante la ebullicin. El amonaco se puede eliminar por ebullicin y destilacin de una solucin cido o pasando el agua por una columna con una mezcla de resinas; el dixido de carbono se elimina por destilacin con lcali, por ebullicin durante unos pocos minutos por aeracin fuerte del agua con un gas inerte o pasando el agua por una columna de intercambio aninico en forma de hidrxido. Si el amonaco y el bixido de carbono estn presentes, la ebullicin y la aireacin no son suficientes.

2.5.2 Reactivos Los reactivos utilizados en todas las tcnicas o mtodos analticos deben ser siempre reactivos qumicos de la ms alta calidad y pureza que cumplan las especificaciones de la American Chemical Society, denominados Grado Reactivo ACS.

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2.5.3 Equipos y Tcnicas Muchos procedimientos del desarrollo de color observable por la vista o con instrumentos fotoelctricos. Para obtener los mejores resultados, el analista debe conocer y entender los principios y limitaciones de cada mtodo y de los instrumentos. Tanto los mtodos visuales como los fotoelctricos son utilizados en los anlisis de agua y cada cual tiene sus ventajas y desventajas. Los mtodos visuales no requieren entrenamiento, son menos costosos, no estn sujetos a daos y reparaciones mecnicas y/o elctricas, son satisfactorios para muchos anlisis de control rutinario y pueden aplicarse en los trabajos de campo. Los instrumentos fotoelctricos son ms verstiles y de mayor exactitud y no dependen de las condiciones lumnicas externas o de la agudeza visual del analista. No obstante, los mtodos fotoelctricos tienen sus limitaciones especficas. Los fotmetros, espectrofotmetros, la absorcin atmica, la cromatografa, etc., estn sujetas a las fallas elctricas y mecnicas y a las vibraciones de voltaje, a la fatiga y prdida de sensibilidad por lo cual deben someterse a peridicos chequeos, mantenimiento, reparaciones que requieren de tcnicas especializadas. Los resultados obtenidos con los instrumentos fotoelctricos son ms reproducibles de un operador a otro.

2.5.4 Vidriera Volumtrica La vidriera volumtrica puede ser calibrada por el analista que la est usando o por cualquier Laboratorio competente que pueda certificar su exactitud. La vidriera volumtrica est calibrada para todo contenido (To contain TC) p para entrega libre (to20

delivery TD). La vidriera volumtrica diseada para entrega libre es exacta solamente cuando el recipiente volumtrico ha sido escrupulosamente lavado para que el agua se deslice inmediatamente formando una pelcula uniforme.

2.5.5 Interferencias Muchos procedimientos analticos estn sujetos a las interferencias de los constituyentes que pueden estar presentes en la muestra. Las interferencias ms comunes son conocidas y han sido detalladas en los procedimientos individuales. Estas interferencias son dependientes de la naturaleza del agua, particularmente de las aguas residuales industriales y de las aguas negras que descarguen en los cuerpos de aguas naturales. El analista debe permanecer alerta para detectar cualquier in no analizado, nuevos compuestos para el tratamiento de agua, especialmente agentes complejos y nuevos constituyentes en las aguas residuales industriales que afectaran la exactitud de los anlisis qumicos. 2.5.6 Expresin de los resultados de los anlisis qumicos unidades Los resultados de los anlisis qumicos, preferiblemente, deben reportarse en trminos de miligramos por litro, (mg/lt) o en trminos de mili equivalentes por litro (me/lt). se indican en los respectivos mtodos individuales. Miligramo por litro (mg/lt), expresa la relacin peso/volumen, presume que la temperatura de la muestra no cambia sustancialmente y que el resultado es independiente de la densidad del lquido. Un miligramo por litro es igual a un microgramo por mililitro. En el reporte de los resultados del Laboratorio se asume que las medidas volumtricas se hacen a 20C. El error de las medidas hechas a 30C, no es mayor de 2 partes por 1.000 debido a la expansin del volumen si el reporte se hace a 20C, lo cual es aceptable porque21

El

resultado de los anlisis no qumicos, como el color o la turbiedad, deben reportarse como

es menor que el error inherente al mismo procedimiento. La contraccin de volumen del agua entre 20C y 4C, temperatura a la cual tiene la mxima densidad o el mnimo volumen, es tambin de 2 partes por 1.000. Las aguas altamente saladas presentan cambios volumtricos mucho mayores que las aguas puras. Miliequivalentes por litro tambin expresa la relacin peso/volumen, y lo explicado arriba tiene igual aplicacin. La concentracin en miliequivalente por litro se obtiene dividiendo la concentracin expresada en miligramos por litro, por el peso equivalente del in o de la sustancia. La ventaja de expresar los resultados en trminos de mg/lt., es que los aniones (iones cargados negativamente) y los cationes (iones cargados positivamente) sumarse separadamente y compararse, para evaluar la exactitud de los anlisis. Partes por milln expresa la relacin peso/peso: un miligramo por kilogramo o una libra por un milln de libras, es una parte por milln (ppm). Para los anlisis el agua no se pesa, por lo tanto esta unidad no es consistente con la prctica. No obstante con frecuencia se reporta ppm como equivalente a mg/l. Equivalente por milln tambin expresa peso/peso y se obtiene dividiendo partes por milln por el peso equivalente del in o de la sustancia. Cuando se trata de cantidades muy pequeas se utiliza microgramos por litro y parte por billn. pueden

2.6 EVOLUCION DE LAS NORMAS DE CALIDAD 2.6.1 Generalidades Inicialmente un agua para ser potable deba llenar los requisitos mnimos de ser atractiva a la vista y suficientemente fra y agradable al gusto. Ante la exigencia posterior de tener un agua limpia, surgi la necesidad de filtrarla, con la finalidad de clarificarla, pues ignoraban la presencia de microorganismos patgenos productores de enfermedades. La necesidad de22

tener agua limpia, clarificarla, condujo a los qumicos a desarrollar procedimientos para hallar las concentraciones de materias orgnicas en el agua con base en las determinaciones de amonaco libre, amonaco albuminoide, nitritos, nitratos y oxgeno consumido, surgiendo as las tcnicas y procedimientos que hoy se utilizan para determinar la potabilidad del agua, garantizando la calidad del agua segura. El desarrollo de la tcnicas bacteriolgicas ha dado cada vez ms nfasis a la calidad bacteriana del agua, de tal suerte que el anlisis fsico-qumico ya no se considera suficiente para determinar su calidad. A pesar de ste cambio, la qumica del agua sigue proporcionando informacin cada vez ms importante a los procesos de anlisis de la calidad del agua, canalizando sus esfuerzos en tres importantes campos de especializacin. En primer lugar, los anlisis qumicos de sanidad fueron perfeccionados como medios para complementar los resultados de los exmenes bacteriolgicos, especialmente los correspondientes a aguas subterrneas y a las aguas superficiales de carcter desconocido. Al obtener toda la informacin relacionada con la historia de la fuente, con el agrado de purificacin y con los cambios de las caractersticas fsico-qumicas de las aguas, el qumicos est en condiciones de prestar una valiosa ayuda en la interpretacin de los anlisis bacteriolgicos. En segundo lugar se perfeccionaron los mtodos relacionados con los anlisis vitales para el control efectivo de la filtracin del agua, y en tercer lugar, se idearon nuevos anlisis para determinar el contenido de sustancias txicas y de otros componentes qumicos del agua que tienen importancia sanitaria. As, cuando se consideran las normas actuales que rigen la calidad del agua, el qumico y el bacteriolgico cooperan estrechamente en un plan de virtual igualdad.

2.6.2 Criterios de calidad Fsico-Qumicos y Bacteriolgicos El Gobierno Nacional por medio del Decreto 2105 (Artculo 19) de julio de 1983, establece que en todo sistema de suministro de agua debern practicarse como mnimo los siguientes23

anlisis fsico-qumicos: pH, color, turbiedad, alcalinidad, cloruros, sulfatos, hierro total, dureza total y residual del desinfectante utilizado. As mismo, el artculo 290 de dicho Decreto, establece que la ejecucin de los anlisis fsico-qumicos, requeridos en el artculo anterior se sujetar a la siguiente regla:

Nmero Habitantes Servidos

Nmero Mnimo de Muestras a analizar por mes

Intervalo mximo entre muestras consecutivas 1 mes 1 semana 4 das 3 das 1 da

Menos de 2.500 2.500 a 10.000 10.001 a 50.000 50.001 a 100.000 Ms de 100.000

1 4 8 12 30

El mismo Decreto 2105 en el Artculo 21 establece que en los sistemas de suministro de agua para servir a ms de 50.000 habitantes, adems de los anlisis exigidos en el artculo 19 de este Decreto, se practicar como mnimo un fsico-qumico anual que incluya las otras caractersticas sealadas en esta reglamentacin y que a juicio de la autoridad sanitaria se requiera. El Artculo 26 del mismo Decreto dice: independientemente del mtodo de anlisis

realizados, ninguna muestra de agua potable debe contener E-coli en 100 cm3 de agua. El Artculo 27 estipula que el nmero de muestras para anlisis bacteriolgicos que deber tomarse en todo sistema de suministro de agua estar de acuerdo con la poblacin servida, tal como se establece a continuacin:24

Nmero de Habitantes

Nmero mximo de muestras a analizar por mes

Menos de 2.500 2.500 a 10.000 10.001 a 100.000 100.001 a 500.000 500.001 a 1.000.000 Ms de 1.000.000

2 8 10 ms 1 por cada 1.000 hab. 90 ms 1 por cada 10.000 hab. 140 ms 2 por cada 10.000 hab. 340 ms 40 por cada 1.000.000 hab.

2.7 CONTROL ANALITICO DE LABORATORIO Los anlisis y los ensayos en las plantas de tratamiento de agua se hacen con cuatro finalidades. Controlar el funcionamiento de la planta. Registrar el funcionamiento de la planta. Mejorar el funcionamiento de la planta. Hacer las investigaciones fundamentales de valor para la planta y para la profesin en general. Los ensayos indicados para el control del funcionamiento deben presentar las pruebas de que, a) el agua ha sido preparada apropiadamente para cada caso importante en el proceso de tratamiento; b) la coagulacin, sedimentacin, filtracin, ablandamiento, desinfeccin y el control de los olores y sabores se han llevado a cabo de acuerdo con lo planeado y c) el producto que se suministra al usuario es limpio, libre de sabores y olores, libre de sustancias qumicas indeseables y seguro para el consumo humano.25

El nmero de muestras de agua examinadas depende de las caractersticas del agua cruda, de la rapidez con la cual cambian dichas caractersticas, de los procesos de tratamiento y del nmero de unidades de la planta de tratamiento. El examen de las muestras de agua cruda, del agua en las diferentes etapas del proceso y del agua terminada proporcionar el control adecuado y eficiente para prevenir contra el agua de mala calidad y/o deficiencias en cualquiera de las etapas del proceso. Algunas pruebas de control, como el cloro residual, la alcalinidad y la turbiedad, pueden y deben hacerse con regularidad por los operadores, confirmndolas el personal del Laboratorio. Estas pruebas son sencillas y dan las primeras indicaciones de los cambios de las caractersticas del agua cruda o en el funcionamiento de la planta. Un buen plan de muestreo y anlisis debe apoyarse en un plan de turnos, que distribuya las 24 horas del da, incluyendo los feriados, para as garantizar la buena calidad uniforme del agua al usuario.

2.8 IMPORTANCIA DEL ANALISIS QUIMICO El desarrollo de la bacteriologa produjo un cambio en los mtodos para determinar la calidad del agua, resaltando la importancia que tiene la interpretacin de los resultados obtenidos en el anlisis qumico. Como resultado de este cambio se han ideado nuevos procedimientos para completar y coadyuvar en la evolucin de los resultados bacteriolgicos. Es as, que para las actuales normas de calidad de agua, el anlisis qumico tiene un papel tan importante como el examen bacteriolgico. Cualquier interpretacin que se d al anlisis qumico, debe hacerse sobre la base de que las aguas naturales son de caractersticas complejas, que contienen materias en suspensin y gran nmero de sustancias disueltas, en concentraciones pequeas, pero importantes. Debido a esta complejidad ni los anlisis qumicos ms sofisticados pueden revelar la26

concentracin de todos sus componentes. Por ello estos anlisis han sido dirigidos hacia fines especficos, de manera que las pruebas minerales, las sanitarias y las espectrografas dominen la solucin emprica de problemas directamente relacionados con situaciones de tratamiento de calidad. Como resultado de estos objetivos especficos, es el anlisis fsico-qumico, que normalmente le hace a las aguas crudas potables, para determinar pH, color, turbiedad, sabor y olor, nitrgeno amoniacal, nitrgeno orgnico, nitrito, nitratos, demanda bioqumica de oxgeno, dureza, alcalinidad, cloruros, hierro, manganeso, slidos totales, slidos disueltos y slidos suspendidos. Estas series de determinaciones revelan el carcter general del agua e indican si la fuente o el abastecimiento de agua ha sido o no expuesto a alguna contaminacin que pueda afectar la salud de quienes la consumen. Con este mismo criterio especfico estn orientados los anlisis para determinar la calidad qumica, desde el punto de vista de control de los procesos de purificacin del agua. Las determinaciones de pH, color, sabor, olor, dureza, alcalinidad, demanda de cloro, cloro residual y hierro. Cuando se presentan concentraciones importantes de manganeso, es de inters determinarlo, as como otros minerales, ms detallados, cuando es necesario ablandar el agua para uso industrial. Existen otras sustancias para las cuales se hacen determinaciones especiales, como son las que penetran por filtracin en la tubera de conduccin del metal de la tubera. Los cromatos, los glucsidos y otros productos que se utilizan para prevenir la corrosin de los sistemas de recirculacin pueden contaminar una fuente de abastecimiento de agua por conexin cruzada. Por otro lado el hierro, el cobre, el zinc y el plomo se encuentran frecuentemente en los abastecimientos de agua potable por la accin corrosiva del agua potable en s, como estos componentes son de importancia sanitaria, deben tomarse las precauciones para su control de acuerdo con las normas actuales de calidad del agua potable.27

Entre los componentes qumicos de los abastecimientos de agua potable natural se encuentran elementos txicos comunes como arsnico, flor, selenio, cromo, bario, plata, oro, nquel, molibdeno y otras que, aunque txicos en grandes cantidades, en pequeas concentraciones son esenciales para la nutricin, por lo cual son de importancia en sanitaria.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 1. American Water Works Association: Agua, su calidad y tratamiento. 2a. edicin. 1950. 2. American Petroleum Institute: Disposal of refinery water. 1975. 3. Hardenberg, W. A. y Rotie, E A. Ingeniera Sanitaria, 1977. 4. Ministerio de Salud (Colombia). Decreto No. 2105. 1983.

3. 3.9 OBJETO

ANALISIS CUANTITATIVO

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El objeto del Anlisis Cuantitativo es determinar las proporciones en que se encuentran los componentes de una sustancia o de una mezcla de sustancias.

3.10 METODOS Los principales mtodos del Anlisis Cuantitativo son el Anlisis Volumtrico y el Anlisis Gravimtrico. En el Anlisis Gravimtrico se mide el volumen de una solucin de concentracin conocida que es capaz de reaccionar con una cantidad medida o pesada de la sustancia problema.

3.11 ETAPAS GENERALES PARA EL ANALISIS CUANTITATIVO 1. Preparacin de la muestra. 2. Disecacin. 3. Pesada o medida. 4. Disolucin. 5. Tratamiento previo. 6. Anlisis Volumtrico o Gravimtrico.

3.11.1 Preparacin de la Muestra La muestra que se toma para hacer un anlisis debe ser representativa de la composicin de la sustancia que se desea analizar. Cuando se tratan sustancias lquidas, debe agitarse antes de tomar la muestra; cuando se trata de slidos, la muestra debe tomarse en diferentes sitios a diferentes profundidades, triturarlas y mezclarlas muy bien y reducirla a pequeas29

porciones por medio del sistema del cuarteo que consiste en dividir la muestra en cuatro iguales y de stos cuatro tomar dos, rechazando el resto. Esta operacin se repite una y otra vez hasta que la muestra queda totalmente pulverizada y reducida a unos pocos gramos suficientes para el anlisis.

3.11.2 Desecacin Los slidos deben calentarse en una estufa entre 105C y 110C, por un perodo de dos horas para eliminar la humedad, pasndolos luego a un desecador hasta el momento de hacer el anlisis. Si se desea determinar el contenido de humedad, la muestra debe pesarse antes y despus del calentamiento repitiendo sta operacin hasta obtener un peso constante. Algunas sustancias deben desecarse a temperaturas inferiores a las anotadas, para evitar su descomposicin por el calor.

3.11.3 Pesada y Medida Las muestras slidas se pesan en balanzas analticas, usando recipientes livianos y de poco volumen. Los mtodos que se emplean para hacer las pesadas son los siguientes: a. Pesada por Diferencia: Consiste en pesar el recipiente junto con la sustancia, se saca la muestra y se vuelve a pesar. La diferencia entre las dos pesadas, da el peso de la muestra tomada para el anlisis. Este mtodo se emplea cuando la muestra se va a analizar en recipiente distinto al empleado en la pesada.

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b. Se pesa el recipiente y cuidadosamente se agrega la sustancia hasta obtener el peso deseado. Este mtodo es ms lento y requiere tener prctica en el uso de la balanza. Se utiliza cuando la sustancia no sufre alteraciones durante la pesada, como en el caso de que la sustancia no sea higroscpica o voltil, por ejemplo. c. Se pesa el recipiente, se agrega la sustancia y se vuelve a pesar. La diferencia entre las dos pesadas da el peso de la muestra. Este mtodo se emplea para determinar humedad y cuando el anlisis se va a hacer en el mismo recipiente. Las sustancias que sufren alteraciones durante la pesada, deben pesarse en recipientes cerrados. Cualquiera que sea el recipiente que se utilice para las pesadas, debe estar qumicamente limpio, seco y encontrarse a la temperatura del cuarto donde se est haciendo las pesadas. MEDIDA: Los lquidos se pueden por cualquiera de los mtodos descritos, o medir por medio de buretas, pipetas, matraces volumtricas, etc.

3.11.4 Disolucin Una vez pesada la sustancia se trata con el reactivo apropiado para disolver el elemento o radical que se desea analizar. Los reactivos ms comnmente empleados son los cidos ntricos y clorhdrico y como fundente el carbonato de sodio si la sustancia es de carcter cido, o el bisulfato de potasio, si la sustancia es de carcter bsico. La fusin se hace en crisoles de platino o de nquel dependiendo que se utilice o no cido fluorhdrico. Para efectuar los anlisis se puede tomar toda la muestra disuelta o una alcuota de ella, que se obtiene diluyendo la solucin preparada en un matraz aforado y tomando una parte por medio de una pipeta, bureta tiene la ventaja que se pueden efectuar varios anlisis con una misma pesada.31

3.11.5 Tratamiento de la muestra Es importante conocer las incompatibilidades que pueda tener la sustancia problema para proceder a separarlas o inhibirlas antes de proceder con el anlisis, para evitar resultados errneos. En cada caso se tendrn en cuenta los tratamientos previos que se deben hacer, tales como oxidacin, reduccin, evaporacin, filtracin, etc.

3.11.6 Anlisis volumtrico o gravimtrico Todo los pasos anteriores son comunes tanto para el anlisis volumtricos como para el gravimtrico. Una vez cumplidas las etapas anteriores se toma de la disolucin a una alcuota y se procede con el anlisis Volumtrico o Gravimtrico segn el caso.

3.12 PREPARACION DE SOLUCIONES En el Anlisis Cuantitativo se emplean dos tipos de soluciones, unas de concentracin aproximada, usadas cuando la concentracin no interviene en el clculo de los resultados y otras llamadas soluciones tipo que se emplean en el anlisis volumtrico cuando la concentracin interviene en el clculo de los resultados. Para preparar soluciones de concentraciones aproximadas cuando el soluto es slido, se pesa en una balanza ordinaria (sensible a la dcima de gramo) se disuelve y se diluye en una probeta al volumen deseado. normalidad, molalidad 0%. La concentracin se expresa en g/lt, mg/lt, molaridad,

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Si es soluto es lquido, se mide en probeta los volmenes deseados del soluto y del solvente. La concentracin se puede expresar como en el caso anterior o indicando la relacin entre los volmenes de soluto y del solvente, como por ejemplo HNO3 1:1 que significa un volumen de HNO3 con un volumen de agua.

3.13 ANALISIS VOLUMETRICO Para efectuar un anlisis volumtrico se toma la solucin preparada o una parte alcuota, se agrega un indicador y se aade una solucin tipo desde una bureta hasta alcanzar el punto final. La operacin por medio de la cual se hace esta medida, se llama valoracin o titulacin. En algunos casos, cuando se sobrepasa el punto final se puede valorar con otra solucin tipo hasta volver a alcanzarlo. Esto se llama valoracin, por retroceso. Tambin se habla de valoracin por retroceso cuando se emplea como disolvente una solucin tipo y se usa otra solucin tipo para valorar el exceso de disolvente.

3.13.1 Solucin Tipo Se emplean generalmente soluciones normales o sea, aquellas en que la concentracin se expresa equivalentes gramo por litro solucin. mtodos llamados directo o indirecto. En el mtodo directo se diseca una substancia qumicamente pura, se pesa en balanza analtica, se disuelve y se diluye la solucin en un matraz aforado. Para que este mtodo se pueda emplear se necesita que la sustancia sea muy pura, que no se descomponga en la Para prepararlas se pueden seguir dos

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desecacin, ni se altere durante la pesada. Las sustancias que cumplen estas condiciones se llaman tipos primarios. En el mtodo indirecto se prepara una solucin de concentracin aproximada y se valora luego con una sustancia tipo primario o con una solucin tipo.

3.13.2 Punto Final El punto final en una reaccin volumtrica se alcanza cuando han reaccionado cantidades equivalentes de solucin tipo y de solucin problema, o sea, cuando: No. equivalentes A como No. equivalentes No. litros A x NA = = = No. equivalentes B No. litros x normalidad No. litros B x NB

En la prctica no se trabaja con litros y equivalentes porque son unidades muy grandes. Se prefieren entonces los mililitros (ml) y los miliequivalentes (meq) que son unidades mil veces menores. Entonces el punto final de una valoracin se alcanza cuando: No. meq A No. ml A x NA V1N1 = = = No. meq B No. ml B x NB V2N2

Estas frmulas permiten calcular el nmero de meq de las dos sustancias reaccionantes cuando se conocen los volmenes y las normalidades. Cuando se conoce el peso, el nmero de meq se calcula as:

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Peso en gramos No. meq meq =

Peso miligramos meq

CLCULO DE LOS RESULTADOS EN ANLISIS VOLUMTRICO Los resultados en Anlisis Cuantitativo se expresan generalmente en porcentaje cuando se conoce el peso de la muestra y en peso de soluto por volumen de solucin cuando se trabaja con soluciones medidas. Las unidades ms empleadas en este caso son g/100 ml., g/l, y mg/l o ppm (partes por milln). El porcentaje es el peso de sustancia contenido en 100 gramos de muestra y se calcula as: Peso de Sustancia x 100 % = Peso de la muestra En anlisis volumtrico el peso de la sustancia se calcula a partir del nmero de meq de la solucin tipo y del meq de la sustancia analizada.

Peso de sustancia 0 No. meq x peso meq . g No. meq x peso meq. g S x 100 %S = Peso muestra Esta frmula permite calcular el porcentaje en Anlisis Volumtrico, pero se le puede hacer una simplificacin multiplicando por 10 el numerados y el denominador.

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No. meq x peso meq. g S x 1000 %= Peso muestra x 10 =

No. mew x eq S Peso muestra x 10

Cuando no se conoce el peso de la muestra y desea expresar los resultados en g/100 ml. g/l o mg/l (ppm) se emplean las frmulas siguientes:

No. meq S x 100 g/100 ml = Volumen Solucin =

No. meq S Volumen solucin x 10

No. meq x peso meq.g S x 100 g/l = Volumen Solucin No. meq x eq S x 1000 mgr/l (ppm) = Volumen Solucin =

No. meq x eq S Volumen solucin

En todas estas frmulas el nmero de meq se calcula as: No. de meq = VN cuando no hay partes alcuotas ni valoracin por retroceso. V se expresa en ml.

No. de meq = P (VN) cuando se trabaja con partes alcuotas. No. de meq = V1N1 V2N2 cuando hay valoracin por retroceso.

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3.14 ELECCION DE INDICADORES En neutralizacin el punto final se alcanza cuando han reaccionado cantidades equivalentes de cido y de base: En este punto slo existe en la solucin la sal correspondiente y hay un cambio brusco en el pH que se pone de manifiesto por medio de indicadores de neutralizacin. Los ms empleados son el metil naranja, el rojo de metilo y la fenolftalena. Para elegir el indicador ms apropiados se calcula el pH en el punto final de la valoracin y se escoge aquel que cambie de color ms cerca del punto calculado.

3.14.1 Peso Equivalente En anlisis Cuantitativo el peso equivalente de una sustancia depende de la reaccin en que intervenga. Cuando interviene en una reaccin de neutralizacin se denomina teniendo en cuenta las reglas siguientes: 1) El peso equivalente de un cido es igual al peso molecular dividido por el nmero de Hidrgenos reemplazados en la neutralizacin. Ejemplo: H3PO4 + NaH2PO4 + N2O? Equivalente del cido fosfrico = Peso molecular? Cuando no se acciona la reaccin que ocurre en la neutralizacin el peso es igual al peso molecular dividido por el nmero de Hidrgenos reemplazables. En el caso del cido fosfrico sera el peso molecular dividido por tres.

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2) El peso equivalente de un hidrxido es igual al peso molecular dividido por el nmero de grupos OH- reemplazados en la neutralizacin. Ejemplo: Ba(OH) + HCl = Ba(OH)Cl + H2O Equivalente del hidrxido de Bario = Peso molecular. Cuando se menciona la reaccin el peso equivalente es igual al peso molecular dividido por el nmero de grupo OH- reemplazables.

3) El peso equivalente de un xido, una sal o un elemento es la cantidad que reacciona directa o indirectamente con el equivalente de cido o de base.

PM Ejemplo: B2O3 + 2NaBO2 + H2O equivalente = 2 Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl equivalente = PM NH3 + HCl = NH4Cl equivalente del N = PA. Cuando en un proceso ocurran varias reacciones, se debe tener en cuenta para el clculo del equivalente la que tenga lugar en la valoracin.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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ARENAS GARCIA, J. Qumica Analtica Cuantitativa.

4.

METODOS PARA ANALISIS FISICOS Y QUIMICOS DE AGUAS NATURALES Y TRATADAS

Este captulo presenta los mtodos para hacer los anlisis Fsicos y Qumicos bsicos para el control de la calidad de las aguas naturales y tratadas, incluidas las aguas superficiales y freticas, aguas duras y blandas, y las aguas de procesos industriales como lo son las de Circulacin y Calderas.

4.1 ACEITES Y GRASAS El contenido de aceites y grasas de las aguas residuales domsticas e industriales, y de los lodos y sedimentos merece especial atencin y dedicacin en el manejo y tratamiento de estos materiales para su disposicin final, especialmente por su pobre solubilidad en el agua y su tendencia a separarse de la fase acuosa. No obstante, esta caracterstica es una ventaja porque permite el uso de dispositivos que facilitan la separacin de los aceites y grasas por flotacin, evitando problemas y complicaciones en el transporte de las aguas residuales por las tuberas, su destruccin en las unidades de tratamiento biolgico y su disposicin en los cuerpos de agua receptores. Las aguas residuales de la industria empacadora de carnes, especialmente donde las grasas pesadas (sebos) de las carniceras de carneros y ganado vacuno estn involucrados,39

afectando negativamente la capacidad de transporte de las alcantarillas. Tales experiencias y otros factores relacionados con el tratamiento y la disposicin final han servido de base para la ordenacin y regulacin oficial (gubernamental) de las descargas de material graso al sistema de alcantarillas y/o a los cuerpos de agua receptores y han obligado a la instalacin de facilidades de tratamiento preliminar que algunas industrias estn utilizando para recuperar la grasa y el aceite antes de su vertimiento final, permitido por la legislacin vigente. Los aceites y grasas causan muchos y muy variados problemas en la prctica y operacin de las plantas de tratamiento de las aguas residuales industriales y/o domsticas. Muy pocas plantas han previsto separar la disposicin de las grasas para su cavenger o para incinerarlas; consecuentemente con lo cual, la espuma se separaran en el tanque de sedimentacin y sera transferida, con los slidos sedimentables, la unidad de disposicin final. En el tanque de digestin de lodos, el aceite y la grasa tiende a separase y flotar en la superficie formando una capa densa de espuma debido a su poca solubilidad en el agua y a su baja gravedad especfica. Los de espuma son muy severos cuando las aguas residuales industriales y/o domsticas tienen un alto contenido de grasa y aceites como en el caso de las industrias empacadoras de carne, aceites y mantecas que vierten sus aguas residuales directamente a los sistemas de alcantarillas municipal. La al vaco de los sedimentos tambin se complica cuando el contenido de grasa es alto. No toda la grasa es removida de las aguas residuales en la unidad de separacin primaria. Siempre queda una buena cantidad de aceite y grasa finalmente emulsificada, sin remover en las aguas residuales clarificarlas. Durante el subsecuente ataque biolgico, en la unidad de tratamiento secundario o en la corriente receptora, los agentes emulsificantes son destruidos y las partculas de aceite y grasa libres, finalmente divididos, se unen (coalasan) en grandes masas que se separan del agua. En la planta de lodos activados, el aceite y la grasa a menudo se acumulan en bolsas de grasa, lo cual da un mal aspecto a la superficie del tanque de separacin final.

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Ambos, la filtracin por goteo o chorro delgado y el proceso de lodos activados, son adversamente afectados por la excesiva cantidad de grasa que cubre las especies biolgicas interfiriendo la transferencia de oxgeno del lquido al interior de la clula vida. Esto se describe como una accin de ahogamiento. La separacin de la grasa flotante en el ltimo tanque de separacin ha sido problemtico en las plantas de tratamiento que usan altas ratas de proceso, lo cual se explica por el corto tiempo de contacto de las aguas residuales con la limitada cantidad de individuos biolgicos, que aun no han alcanzado el desarrollo adecuado para destruir los agentes emulsificantes presentes en el sistema, no tienen el suficiente poder absortivo para agarrar la grasa liberada ni tiempo para oxidarla... Como resultado, la grasa se separa libremente bajo esas condiciones, como sucede en el tanque final de separacin o en la corriente receptora.

LAS GRASAS Y SU MEDICIN El trmino grasa se aplica a una amplia variedad de sustancias orgnicas que son extradas de las soluciones o suspensiones acuosas por el hexano, ter de petrleo (bencina) o por el triclorotrifluoroetano. Los hidrocarburos, esteres, aceite, manteca, ceras y los cidos grasos de peso molecular alto son los materiales que ms fcilmente se disuelven en los solventes mencionados. Todos stos materiales o sustancias tienen una apariencia grasienta o grasosa, y estn asociados con los problemas que presentan las grasas en el tratamiento de las aguas residuales domsticas e industriales. El hexano, el ter de petrleo y el triclorotrifluoroetano han sido seleccionados para la determinacin de las grasas porque son buenos solventes para todos los materiales relacionados con el trmino grasa, y porque tienen la capacidad mnima para disolver otros compuestos orgnicos. El cloroformo, el dietilter y otros solventes tambin han sido

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probados en el pasado, pero son menos indicados que los ya mencionados por muchos aspectos: el cloroformo, por ejemplo, disuelve los carbohidratos en un amplio rango. El mtodo para determinar las grasas por extraccin Soxhlet no determina los hidrocarburos de bajo peso molecular, como la gasolina. La preparacin de la muestra para la extraccin requiere que se seque a 103C, por lo cual, todos aquellos materiales que tienen un punto de ebullicin por debajo de 103C, as como los que poseen una apreciable presin de vapor a dicha temperatura, se evaporan y se pierden, sin aparecer en el anlisis. Afortunadamente, tales compuestos casi nunca estn presente en las aguas residuales domsticas e industriales, por lo cual no afecta dicho resultado. Generalmente los materiales clasificados como grasas tienen baja presin de vapor a 103C, por lo que se pueden recobrar en un 100% por la extraccin con solvente. Aunque los aceites secantes, cuando estn presentes, se oxidan durante el secado, con lo cual se transforman en materiales insolubles en hexano, por ejemplo, no afectan los resultados, porque los aceites secantes rara vez estn presentes en las aguas naturales y/o residuales industriales y/o domsticas. No obstante que los mtodos para la determinacin de aceites y grasas no son muy refinados y exactos, si son el resultado de muchos aos de estudio e investigacin para obtener una medida exacta de estos materiales que en las aguas naturales, residuales industriales y domsticas, y en los lodos y sedimentos, tienden a separase de la solucin acuosa, creando problemas muy especiales y caractersticos.

METODOS DE ANALISIS Todos los mtodos comunes utilizados para la determinacin de las grasas dependen preferencialmente de la solucin del material graso utilizando la extraccin con uno cualquiera de los solventes indicado anteriormente, y estn sujetos de alguna manera, a las

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limitaciones discutidas arriba. Los mtodos empleados para las aguas naturales, residuales y lodos son diferentes y sern discutidos por separado. En la determinacin de los aceites y grasas no se mide la cantidad de una sustancia especfica, sino un grupo de sustancias con caractersticas fsicas similares que se determinan cuantitativamente sobre la base de sus solubilidades en hexano, ter de petrleo o triclorotrifluoroetano. Aceites y grasas s cualquier material recobrado como una sustancia soluble en hexano, ter de petrleo o triclorotrifluoroetano, y puede incluir otros materiales extrados por el solvente de una muestra acidificada (tal como compuestos de azufre, ciertos colorantes orgnicos y clorofila), y no volatilizados durante el ensayo. Estas limitaciones deben quedar claramente entendidas. As mismo, algunos constituyentes que representan distintos elementos qumicos, iones, compuestos o grupos de compuestos, son definidos aceites y grasas segn el mtodo usado para su determinacin. Los procedimientos presentados por el Estndar Methods son indicados para los lpidos biolgicos y para hidrocarburos minerales. Tambin pueden emplearse para los efluentes de las aguas residuales tratadas y no tratadas que contienen estos materiales, aunque la complejidad de la muestra puede dar resultados bajos o altos por la carencia de un anlisis especfico. El mtodo no es aplicable para medir fracciones de bajo punto de ebullicin que volatilice a temperaturas por debajo de 70C.

AGUAS NATURALES En las aguas naturales, relativamente claras y transparentes, la determinacin de aceites y grasas no es una prueba rutinaria, excepto en casos de derrames de petrleo y/o hidrocarburos minerales, o cuando se produce algn tipo de contaminacin accidental de cualquier otra ndole. Los materiales o sustancias de alto punto de ebullicin se pueden determinar por procedimientos de extraccin directa de dados en el Standard Methods,43

pero aquellos materiales con apreciables presin a vapor a 70C, deben determinarse por el procedimiento de destilacin o por el anlisis infrarrojo.

AGUAS RESIDUALES Los aceites, mantecas, ceras y cidos grasos son las sustancias clasificadas como aceites y grasas en las aguas residuales domsticas. Las aguas residuales industriales, dependiendo de su origen, pueden contener solo steres simples y, posiblemente, algunos pocos compuestos de esta misma categora y naturaleza. El trmino aceites representa una amplia variedad de sustancias en el rango de los hidrocarburos de origen mineral de bajo y alto peso molecular que van desde la gasolina hasta los combustibles pesados y aceites lubricantes. Adicionalmente se incluyen todos los glicridos de origen animal y vegetal que son lquidos a la temperatura del trpico. Los cidos grasos se encuentran principalmente en forma de precipitados, como jabones, (sales) de calcio y magnesio, siendo por ello, insolubles en los solventes indicados. Para liberar los cidos grasos y hacerlos solubles en el solvente, la muestra debe ser acidificada con cido clorhdrico hasta un pH entre 2 y 1 unidad, de acuerdo con la siguiente reaccin: (C17H35COO)2Ca 2HCl 2C17H35COOH CaCl2

Los cidos grasos de alto peso molecular son relativamente insolubles en agua, y se separan, con otros compuestos grasos, durante la filtracin. La filtracin es una prctica aceptable y aceptada porque efectivamente separa todos los materiales y sustancias referidas como grasa y permite que las sustancias de bajo peso molecular y los solubles, que no son grasa, se separen por evaporacin. El secado del material filtrado evapora el agua, lo cual permite que el solvente penetre fcilmente en la44

muestra, facilitando la extraccin en el trmino previsto de cuatro horas, adems de que se elimina la posibilidad de que cualquier cantidad de agua sea arrastrada por el extracto, afectando su tiempo de secado y el resultado final.

LODOS Y SEDIMENTOS Frecuentemente los lodos y sedimentos son de tal consistencia y caractersticas que son difcil de filtrar, y requieren mucho tiempo para secarse completamente para la extraccin con el solvente. Los procedimientos estndar corrientes incluyen el uso de tcnicas de deshidratacin qumica que eliminan la filtracin y el secado. El mtodo consiste en pesar una cantidad definida de la muestra, acidificarla para liberar los cidos grasos, y luego se le adiciona una cantidad suficiente de MgSO4.H2O para combinarla con el agua libre de la muestra hasta obtener la mxima hidratacin (MgSO4.7H2O) del MnSO4.7H2O. Con el agua qumicamente unida, formando MgSO4.7H2O, la muestra se pulveriza, facilitando la extraccin de la grasa por el mtodo Soxhlet.

SIGNIFICADO Hay ciertos constituyentes medidos en el anlisis de aceites y grasas que pueden influir en el sistema de tratamiento de las aguas residuales: Si se encuentran en cantidades excesivas pueden interferir en los procesos biolgicos aerbicos y/o anaerbicos disminuyendo la eficiencia del tratamiento. Cuando son descargados en los efluentes de aguas residuales crudas o tratadas pueden formar pelculas superficiales y depsitos plomizos en las inmediaciones de las zonas de biodegradacin.

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El conocimiento del contenido de aceites y grasas es una gran ayuda para el diseo y operacin de los sistemas de tratamiento de las aguas residuales, adems de que puede ser una alerta en las dificultades presentes y futuras del tratamiento. La determinacin es ms o menos rutinaria para atender muchos propsitos, como por ejemplo para satisfacer las exigencias de la legislacin vigente que regula la presencia y descarga de las grasas y aceites en los sistemas de alcantarilla sanitarias municipales, en las aguas residuales y en las corrientes y cuerpos de aguas receptores y por supuesto que el anlisis de aceites y grasas es la herramienta adecuada para llevar ese control; las industrias que tratan las aguas residuales para remover tales sustancias usan esos mtodos y sus modificaciones para determinar la eficiencia de las unidades de tratamiento, y llevar o conservar datos estadsticos del contenido de grasa y aceite removido y descargado. Uno de los objetivos ms importantes en los sistemas de tratamiento de las aguas residuales es el de eliminar el aspecto feo y desagradable que presenta el material flotante, cuya principal constituyente son las sustancias grasas. La determinacin de la grasa en las aguas residuales industriales y domsticas crudas y tratadas da una medida de la eficiencia de los tanques de separacin primaria, y la determinacin sobre le efluente final, provee la estadstica de la eficacia de la unidad de tratamiento secundario, as como la cantidad que se est descargando a la corriente o al cuerpo de agua receptor, lo cual es importante, especialmente cuando se trata de un rea destinada a la recreacin. La determinacin del aceite y grasas es importante para la disposicin final de los lodos y sedimentos, y en el tratamiento del land-formi. La determinacin sobre los lodos y sedimentos crudos y tratados o digeridos, cuando se ajusta el volumen adecuado al sistema de tratamiento, sirve para calcular el aceite y grasa destruido durante la digestin aerbica o anaerbica, segn el caso. Cuando presentan problemas de espuma en la unidad de tratamiento, la determinacin de los aceites y grasas ofrece una informacin valiossima para resolver dichos problemas. El contenido de aceites y grasas en los lodos y sedimentos es un factor determinante para definir su uso como fertilizante, porque el46

usuario y consumidos (comprador) requiere la garanta de que el contenido de aceites y grasas no excede ciertos valores permitidos.

SELECCIN DEL MTODO Para las muestras lquidas el Standard Methods presenta tres procedimientos: Mtodo A: Particin Gravimtrica; Mtodo B: Particin infrarroja; Mtodo C: Extraccin Soxhlet. El mtodo B est diseado para muestras que pueden contener hidrocarburos voltiles que podran evaporarse durante la operacin del secado del solvente en el procedimiento gravimtrico. El mtodo C se utiliza cuando la muestra estn presente fracciones pesadas de petrleo, cuando son relativamente polar y/o cuando los niveles de grasa no voltiles pueden rebasar los lmites de solubilidad del solvente. Para bajos niveles de aceite y grasa (= 10 mg/l), se debe usar el mtodo B gravimtrico que no requiere alta precisin. El mtodo D es una modificacin del mtodo Soxhlet indicado para lodos y materiales similares. El mtodo E se puede usar en conjuncin con los mtodos A, B, C o D para obtener adicionalmente la medida de los hidrocarburos con los aceites y grasas. Este mtodo separa los hidrocarburos de los aceites y grasas totales sobre la base de la polaridad.

MUESTREO Y CONSERVACIN DE LA MUESTRA Se deben tomar muestras compuestas representativas en botellas de vidrio de boca ancha. La botella o recipiente debe enjuagarse con el solvente para remover cualquier pelcula de detergente que pueda estar presente. La muestra debe ser acidificada con cido clorhdrico en la misma botella. La muestra para aceites y grasas debe recolectarse individual e independientemente, y no debe ser subdividida en el laboratorio. Cuando se desee tener informacin relacionada con el promedio de aceites y grasas durante un determinado perodo, debe examinar porciones de muestra tomadas individualmente, a intervalos de47

tiempo previamente previstos, para eliminar prdidas de aceites y grasas en el equipo durante la recoleccin de las muestras compuestas.

En las muestras de lodos y sedimentos debe tomar todas las precauciones posibles para obtener una muestra representativa. Cuando el anlisis no se pueda hacer inmediatamente, la muestra debe preservarse agregando 1.0 ml de HCl/80 gramos de lodo o sedimento. Nunca se debe preservar la muestra con CHCl3 o benzoato de sodio.

4.2

503 C.ST. METODO DE EXTRACCION CON SOXHLET

1. Discusin general a. Principio bsico: Los jabones metlicos se hidrolizan acidificando la muestra con HCl. Cualquier aceite, grasa o slido viscoso presente se separa de la muestra lquida por filtracin. Despus de la extraccin en un equipo Soxhlet con hexano, ter de petrleo o triclorotrifluoroetano, el residuo remanente despus de la evaporacin del solvente se pesa para determinar el contenido de aceite y grasa. Los compuestos voltiles por debajo a 103C, se pierden durante el secado del filtrado. b. Interferencias: El mtodo es enteramente emprico y los resultados por duplicado se deben obtener ajustndose estrictamente a todos los detalles. Por definicin cualquier material recobrado es aceite y grasa, cualquier sustancia soluble en ter de petrleo, hexano o triclorotrifluoroetano, como por ejemplo azufre elemental y ciertos colorantes orgnicos, pueden ser extrados como aceites y grasas.48

La rata y el tiempo de

extraccin en el equipo Soxhlet debe ser exactamente la recomendada por las variaciones de solubilidad de las diferentes grasas. Adicionalmente, el tiempo requerido para el secado y enfriamiento del material extrado no se debe variar, porque puede presentarse un gradual incremento en el peso presumiblemente por la absorcin de oxgeno, o una prdida gradual de peso debido a la volatilizacin. 2. Aparatos Equipo de extraccin soxhlet. Bomba de vaco o cualquier fuente de vaco. Embudo Buchner de 12 cm. Manta para calentamiento elctrico. Dedal para la extraccin. Papel de filtro, 11 cm de dimetro, Whatman No. 40 o su equivalente. Disco de algodn mucelina, 11 cm de dimetro.

3. Reactivos a. Acido Clorhdrico, HCl 1:1 b. Triclorotrifluoroetano, Hexano o ter de petrleo (bencina) c. Suspensin de slice diatomcea, 10 g/l en agua destilada para ayudar a la filtracin. (Hylo Sper Cl-Johns-Manville Corp. o su equivalente). 4. Procedimiento Se debe recolectar un litro de muestra en un recipiente de vidrio de boca ancha, y marcar el nivel de la muestra en la botella para ms tarde determinar el verdadero volumen de la muestra usada. Se acidifica con cido clorhdrico (HCl) a un pH de 2 unidades o ms bajo.

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Prepara un filtro que consiste en un disco de algodn mucelina cubierto con papel de filtro. Humedecer la mucelina y el papel presionando con los dedos los bordes del papel. Usando la bomba de vaco, pasar a travs del filtro preparado, 100 ml de la suspensin para ayudar a la filtracin y lavar con 1.0 litro de agua destilada. Aplicar el vaco hasta cuando deje de pasar agua a travs del filtro. Usando un forcep, transfiera el papel de filtro a un vidrio de reloj. Adicione material adherente a los bordes del disco de algodn mucelina. Limpiar los lados y el fondo del colector y del embudo Buchner con un pedazo de papel de filtro humedecido con el solvente, teniendo el cuidado de remover toda la pelcula grasosa, y de recoger todo el material slido. Adicionar los pedazos de papel filtro al filtro que est en el vidrio de reloj. Enrollar todo el papel de filtro que contiene la muestra y colocarlo en el dedal de extraccin. Secar el dedal cargado en un horno a 103C por 30 minutos. Llenar el dedal con lana de vidrio o con perlas de vidrio. Pesar el baln de extraccin. Extraer el aceite y grasa en un equipo Soxhlet, usando ter de petrleo, hexano o triclorotrifluoroetano a la rata de 20 ciclos / horas durante 4 horas. Tomar el tiempo para el primer ciclo. Destilar el solvente del baln de extraccin en un bao de agua a 70C por 15 minutos, y secar el aire con una bomba de vaco, al final, por un minuto. Enfriar en un desecador por 30 minutos y pesar.

5. Clculos (A B) x 1.000 Aceite y grasas, mg/l = ml de muestra A = Peso total del baln de extraccin despus de la extraccin B = Peso del baln de extraccin vaco.

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503E. HIDROCARBUROS

1. SIGNIFICADO En ausencia de productos especialmente modificados, los aceites y grasas estn constituidos especialmente por la materia grasa de origen animal y vegetal y por los hidrocarburos derivados del petrleo. Conociendo el porcentaje de cada uno de stos constituyentes en los aceites y grasas total, se minimiza la dificultad para determinar la fuente principal de cada material graso, y se simplifica la correccin de los problemas de los aceites y grasas en las operaciones de las plantas de tratamiento de las aguas residuales industriales y/o domsticas, y en las corrientes de aguas receptoras de dichos efluentes.

2. GENERALIDADES a. Principio: La slice gel tiene la habilidad de absorber los materiales polares. Si una solucin de hidrocarburos y material graso en ter de petrleo, hexano o triclorotrifluoroetano se mezclan con slica gel, los cidos grasos son selectivamente removidos de la solucin. El material no removido por la slica gel se clasifica como hidrocarburos por ste anlisis. b. Interferencias: Los hidrocarburos ms polares, como los compuestos aromticos Cualquier otro compuesto, tanto hidrocarburo como

complejos y los hidrocarburos derivados de la clorina, azufre y nitrgeno pueden ser absorbidos por la slica gel. grasas no interfiere. material graso recobrado por el procedimiento para la determinacin de aceites y

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3. PROCEDIMIENTO Usar el aceite y la grasa extrada por el procedimiento A, B, C o D para este anlisis. Cuando solamente interesan los hidrocarburos, este procedimiento se puede introducir en cualquiera de los mtodos previamente indicados antes de finalizar el anlisis. Cuando se desee medir los hidrocarburos del total de los aceites y grasas determinados, si es necesario, se redisuelve el extracto de aceite y grasas en el disolvente seleccionado. A 100 ml de solvente que contiene menos de 100 mg de materia grasa, se le adicionan 3.0 gramos de slica gel. Tapar el recipiente y agitar con y sobre un agitador magntico por 5 minutos. Para la determinacin infrarrojo no necesita ningn tratamiento previo antes de medida como se describe en el mtodo B. Para la determinacin gravimtrica, la solucin se filtra a travs de papel de filtro y se lava la slice y el papel de filtro con 10 ml de solvente y se combina con el filtrado anterior, antes de la evaporacin como se indica en el mtodo A, B, C o D. 4. CLCULO

La concentracin de hidrocarburos se calcula, en mg/l, como los aceites y grasas, mtodos A, B, C, o D.

5. PRECISIN Y EXACTITUD En la determinacin de hidrocarburos de 10 muestras preparadas, sintticas, de extractos de solventes que contenan cantidades conocidas de una amplia variedad de hidrocarburos derivados del petrleo, el promedio recobrado fue del 97.2%. Igualmente en extractos52

sintticos de aceites de hueso, aceite de oliva, crisco y mantequilla, el recobrado fue 0.0% como hidrocarburo medido por el anlisis de infrarrojo.

6. REACTIVOS a. Triclorotrifluoroetano (1.1.1 Tricloro 1. Trifluoroetano), punto de ebullicin 47C. No debe dejar residuo por evaporacin, por lo cual se debe filtrar, si es necesario. No usar tubos o mangueras plsticas para trasvasar el solvente de un recipiente a otro. b. Bencina o ter de petrleo para anlisis, punto de ebullicin entre 40 60C. No debe dejar residuo por evaporacin. Filtrar si es necesario. c. Slica gel, 60 a 200 mesh, secada a 110C por 24 horas y almacenada en recipiente hermticamente cerrado. 4.3 ACIDEZ BOSQUEJO Normalmente las aguas naturales contienen cantidades pequeas de cido carbnico en equilibrio con dixido de carbono disuelto. Ciertas aguas procedentes de los pantanos o de arenas pantanosas contienen cidos orgnicos procedentes de la descomposicin de los vegetales. Las corrientes que reciben los drenajes de las minas tambin son a menudo cidas como lo son las aguas residuales industriales. La presencia de cidos en las aguas frescas domsticas generalmente indican la descarga de aguas industriales, de alcantarilla o aguas negras en el sistema de suministro.

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La acidez puede determinarse por titulacin con indicador (A) o por titulacin potenciomtrica (B). Cuando la muestra es muy coloreada o turbia, se recomienda el mtodo B potenciomtrico que no es afectado por estas interferencias. MTODO A: TITULACIN CON NA OH 0.02 N. DISCUSIN La acidez se determina por titulacin con una base fuerte hasta el punto final dado por el indicador apropiado. El punto final con el anaranjado de metilo se obtiene a un pH 4.0 y arbitrariamente se define como la acidez libre, porque la mayor de las veces solamente mide la concentracin de los cidos fuertes tales como los cidos minerales; mientras que en la titulacin con la fenolftalena el punto final se obtiene a un pH 8.0, y se define como la acidez total porque incluye los cidos dbiles, las sales cidas y alguna acidez debida a la hidrlisis.

EQUIPO Bureta de 25 ml. Probeta de 100 ml. Erlenmeyer de 250 ml. Pipetas de 5 ml.

REACTIVOS Solucin de hidrxido de socio 0.02 N. Anaranjado de Metilo: 0.5 gramos a 1.0 litro de solucin acuosa.54

Fenolftalena: 5 gramos a un litro de solucin agua alcohol 1:1.

PROCEDIMIENTO ACIDEZ TOTAL: La titulacin debe hacerse en un cilindro de vidrio agitando con una varilla sumergida al fondo para evitar la prdida con CO2 sin que impida observar el punto final. Pipetar 50 ml. 100 ml. de la muestra clara en cilindro colocado sobre una superficie blanca, adicionar 4 gotas de solucin indicadora de fenolftalena. Usar una varilla de vidrio suficientemente larga para agitar y mezclar durante la titulacin. La varilla agitadora no debe sacarse de la solucin mientras se agita y mezcla para evitar la entrada de burbujas de aire a la misma. Titular con NaOH 0.02 N. hasta la primera aparicin de un color rosado plido permanente. El resultado se expresa como mg/lt de CaCO3 o como miliequivalentes de cido por litro, me/l. ACIDEZ LIBRE: La determinacin de la acidez libre se hace de la misma manera,

adicionando dos gotas de solucin de anaranjado de metilo a la muestra que se titula al punto final del anaranjado de metilo se ha tomado arbitrariamente como el valor de los cidos libres. Existen otros indicadores que cambian al mismo pH del anaranjado de metilo, y pueden ser utilizados en su reemplazo. El resultado se expresa como mg/lt, como CaCO3 o en miliequivalentes de cido por libro, me/l. Clculos: ml NaOH 0.002N x 1000 Acidez mg/lt como CaCO3 = ml muestra

ml NaOH 0.002N x 2055

Acidez me/lt como cido = ml muestra

MTODO B: TITULACIN POTENCIOMTRICA INSTRUMENTO Uno cualquiera de los instrumentos para medir pH con electrodo de vidrio que pueda ser usado como potencimetro. Estandarizar el instrumento de acuerdo con las instrucciones dadas por el fabricante. PROCEDIMIENTO Pipetear 50 100 ml de la muestra clara en un vaso de precipitado. Titular con NaOH 0.020 N con un mnimo de agitacin hasta que el instrumento indique el valor del pH seleccionado como punto final. El punto final puede seleccionarse a pH 4.0, correspondiente al anaranjado de metilo y a pH 8.0 correspondiente a la fenolftalena. Cualquier otro pH puede elegirse si se considera conveniente con respecto a otros componentes cidos de la muestra. El valor del pH usado como punto final debe ser indicado en el reporte de los resultados. Debe hacerse una curva de titulacin potencimetrica usando estndares de concentracin conocida de NaOH contra valores de pH. Las mezclas de cidos dbiles producen curvas con puntos de infeccin bien definidos, y los puntos finales a pH 4.0 y 8.0 pueden establecerse como estndares.

Clculos Los cidos se hacen como en el mtodo.56

4.4

ALCALINIDAD

MTODO: TITULACIN CON CIDO 0.02 N DISCUSIN Alcalinidad se refiere a la capacidad de un agua para neutralizar cidos. La presencia de carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos de calcio, magnesio y sodio son las causas ms comunes de alcalinidad en aguas naturales. Niveles y tipos de alcalinidad son dependientes directamente de la procedencia del agua. Aguas naturales de superficies y pozos generalmente contienen menos alcalinidad que las muestras de aguas residuales y de alcantarillas. Altos niveles de alcalinidad indican la presencia de residuos industriales fuertemente alcalinos. La alcalinidad se expresa como Alcalinidad P (Fenolftalena) o Alcalinidad T (Total). Ambos se determinan por titulacin estndar de Acido Sulfrico a un punto final evidenciado por el cambio de color de una solucin indicadora estndar. La Alcalinidad P, se determina por titulacin a un pH de 8.3 (el punto final de Fenolftalena) y registra el hidrxido total y la mitad del carbonato presente. La Alcalinidad T se determina por titulacin a un pH de 5.1, 4.8 4.5 dependiendo de la cantidad de Dixido de Carbono presente como se describe en la nota B. La alcalinidad total incluye todos los carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos presentes. Una solucin estndar de hidrxido de sodio 0.020 N se usa para comprobar la concentracin de la solucin tituladora.

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Los residuos de cloro libre pueden afectar el comportamiento de los indicadores, por su accin decolorante. Cuando esto sucede debe adicionarse unas gotas de solucin de tiosulfato de sodio 0.1 N, para eliminar la interferencia, sin afectar la exactitud del anlisis. La presencia del cloro en la muestra se comprueba porque al agregarle una gota de ortotoluidina toma una coloracin amarilla. Los carbonatos de calcio e hidrxido de magnesio, finamente divididos, provenientes de la suavizacin del agua con cal y carbonato de calcio, se elimina filtrando la muestra para evitar la interferencia durante la titulacin y en el resultado final. EQUIPO 1 Bureta de 10.0 ml o de 25.0 ml 2 Erlenmeyer de 250 ml 3 Probeta graduada de 100 ml 4 Frasco gotero para la fenolftalena 5 Frasco gotero para el anaranjado de metilo 6 Tubo de grasa para la bureta 7 Cpsula de porcelana de 300 ml 8 Varilla agitadora

PREPARACIN DE SOLUCIONES Solucin estndar de Acido 0.02 N Disolver 0.56 ml de cido sulfrico (gr. sp. 1.84) o 170 ml de cido clorhdrico (gr. sp. 1.19) en 100 ml de agua destilada, diluir a 1.0 litro y estandarizar.

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Solucin de Tiosulfato de Sodio 0.1 N Disolver 25 gr de tiosulfato de sodio (Na2S2O35H2O) en agua destilada, adicionarle 0.01 g de carbonato de sodio anhidro y 0.4 ml de cloroformo para estandarizar la solucin. Mezclar por agitacin o aireacin con nitrgeno durante aproximadamente 15 minutos y diluir a 1.0 litro. Envasar en botella de vidrio resistente con tapa amarillenta. Estandarizar con dicromato de potasio. Solucin Indicadora de Fenolftalena Disolver 1.0 g de fenolftalena en 200 ml de alcohol metlico o isoproplico, y neutralizar agregndole, gota a gota, hidrxido de sodio hasta la aparicin de un ligero tinte color rosa. Solucin Indicadora de Anaranjado de Metilo Disolver 0.5 g de anaranjado de metilo en agua destilada, agitar y completar a 1.0 litro de solucin. PROCEDIMIENTO Medir 50.0 ml 100.0 ml de la muestra, filtrada si no es transparente, en un erlenmeyer o en una cpsula de porcelana; aadir 4 gotas de fenolftalena y titular con una solucin estndar de cido sulfrico 0.02 N, hasta un color rosado plido tenue. Anotar los mililitros de cido consumido en la titulacin, para calcular la alcalinidad de la fenolftalena (Alcalinidad P). Alcalinidad a la Fenolftalena, mg/l, como CaCO3 = ml cido x n Acido x 50 x 1000 Alcalinidad P = ml de muestra59

Luego aadir 3 gotas de solucin indicadora de anaranjado de metilo a la muestra donde se determin la alcalinidad a la fenolftalena, y continuar titulando con el cido hasta que persista un color rojizo en toda la solucin. Anotar el volumen total de cido incluyendo el volumen consumido en la titulacin para la alcalinidad a la fenolftalena, requerido para alcanzar ste punto final. Con ste dato calcula la Alcalinidad total o Alcalinidad Anaranjado de Metilo (Alcalinidad Ml).

CLCULO DE LAS FORMAS DE ALCALINIDAD Con los resultados de las determinaciones de la alcalinidad a la fenolftalena y total se dispone de los medios para la clasificacin estequimtrica de tres formas principales de alcalinidad que se encuentran en las aguas. La clasificacin considera que toda la alcalinidad se debe a los iones bicarbonato, carbonato e hidrxido, suponiendo la ausencia de otros cidos dbiles, de composicin orgnica, como slicico, fosfrico y brico. Se presupone tambin en la clasificacin la incompatibilidad, en una misma muestra, de las alcalinidades de bicarbonato o hidrxido.

El sistema se basa en los principios siguientes: a) Hay alcalinidad de carbonato cuando la alcalinidad a la fenolftalena no es nula, pero es mayor que la alcalinidad total.

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b) Hay alcalinidad de hidrxido cuando la alcalinidad a la fenolftalena es mayor de la mitad de la alcalinidad total. c) Hay alcalinidad de bicarbonato cuando la alcalinidad a la fenolftalena es menor de la mitad de la alcalinidad total.

En el siguiente cuadro se presentan las matemticas de los resultados:

RELACION DE ALCALINIDAD

Resultado de la titulacin P=T P=T P=T P=T P=0

Alc. de Hidrxido en Alc. de Carbonato en CaCO3 CaCO3 T 2P-T 0 0 0 0 2(T-P) 2P 2P 0

Alc. de Bicarbonato en CaCO3 0 0 0 T-2P T

Tambin se pueden calcular normogrficamente las diversas formas de alcalinidad, si se determina con exactitud el pH del agua, por medios electromtricos y a partir de ese dato se calculan los mg/l de OH- en trminos de CaCO3. Algunos procedimientos de tratamientos como la supercoloracin y la coagulacin, pueden afectar en forma significativa los valores pH y de alcalinidad total en aguas dbilmente amortiguadas de baja alcalinidad y bajo contenido de slidos disueltos. En tales casos, la concentracin de cloruro y sulfato pueden enmascarar la concentracin de las sales del cido carbnico e invalida, por lo tanto, la aplicabilidad y la exactitud de los normogramas.

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4.5

CLORO RESIDUAL TOTAL

MTODO: YODIMTRICO DISCUSIN El cloro es aadido al agua de suministro pblico, plantas para tratamiento de residuos y piscinas para destruir las bacterias nocivas. Un nivel de 1 miligramo/litro de cloro libre es generalmente adecuado para el control de las bacterias sin causar sabor, olor o efectos nocivos. El cloro puede estar presente en el agua como libre o cloro combinado, ambas formas pueden existir en la misma agua y ambas pueden ser determinadas y aprovechada la totalidad del cloro. El cloro libre est presente como cido hipocloroso e/o in hipoclorito. El cloro combinado existe como dicloroamina, tricloruro de nitrgeno y otros derivados del cloro. Un reactivo en polvo estable para analizar el cloro total es el DPD (N, N Dietil-pfenildiamina), ofrece una alta sensibilidad, rpido desarrollo de color y mnima prdida de intensidad. El DPD como reactivo del cloro contiene un sistema amortiguador que asegura lecturas exactas en muestras cidas o alcalinas. Las muestras para la determinacin del cloro no deben almacenarse. Las determinaciones de cloro deben hacerse inmediatamente despus de haber tomado las muestras, evitando el exceso de luz y la agitacin para que no haya prdida por la volatilizacin o reduccin. El cloro libera yodo de las soluciones de yoduro de potasio que se encuentren a un pH de 8 menos. El yodo liberado se titula con una solucin estndar de tiosulfato de sodio 0.01 N, usando como indicador la solucin de almidn 0.5%. La titulacin debe hacerse preferentemente a pH entre 3 y 5. Para la titulacin cida debe usarse el cido actico. El

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cido sulfrico se puede usar cuando no hay sustancias que interfieran como los nitritos, sales de magnesio y frricas. Nunca debe usarse cido clorhdrico. EQUIPO 1 Bureta

2 Erlenmeyer 3 Pipetas aforadas de 10 ml 4 Frasco gotero para el cido 5 Frasco gotero para la solucin de almidn 6 Frascos de 500 ml para determinacin de yodo REACTIVOS Solucin de tiosulfato de sodio 0.01 N. Solucin de yoduro de potasio: 75 gramos en 1.000 ml de solucin acuosa. Solucin de almidn 0.5% solucin acuosa. Solucin de cido actico glacial: 1:2 en agua destilada. PROCEDIMIENTO Titulacin: Dependiendo de la cantidad de cloro que contiene el agua, se toman 200 ml, 500 ml 1.0 litro de muestra. Luego aadir cido hasta un pH entre 3 a 4; aadir 10 ml de la solucin de yoduro de potasio y titular con la solucin de tiosulfato de sodio 0.01 N, hasta que casi desaparezca el color amarillo producido por el yodo liberado. En este punto la titulacin se suspende y se agrega un mililitro de solucin de almidn. Continuar titulando con el tiosulfato hasta que desaparezca la coloracin azul, debida al contacto del yodo con el almidn.

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CLCULOS ml de tiosulfato 0.01 N x 0.3546 x 1000 Cloro, mg/l = ml de muestra

4.6

CLORUROS

MTODO: ARGENTOMTRICO CON NITRATO DE PLATA 0.020 N DISCUSIN El in es esencial en la dista y pasa sin cambiar a travs del tubo digestivo para llegar a ser unos de los mayores componentes del agua residual. El uso de la zeolita como suavizador de agua tambin genera una gran cantidad de cloruros en las aguas residuales y de alcantarillas. Los cloruros se encuentran presentes en los suministros de aguas potables y de alcantarilla, generalmente como sales metlicas. Cuando el sodio est presente en el agua de consumo humano, las concentraciones mayores de 250 mg/l, dan un sabor salado. Cuando el cloruro est presente como sal de calcio o de magnesio, se puede detectar hasta niveles de 100 mg/l como cloruro. Hasta el momento no se ha determinado que altas concentraciones de cloruros tengan efecto txico sobre el ser humano, pero si tiene efecto corrosivo sobre las tuberas y son dainos para la agricultura. La cantidad mxima permisible de 250 mg/l en aguas para el consumo humano ha sido establecido ms por razones de sabor que por riesgos fisiolgicos.

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El mtodo del nitrato de mercurio est tomando gran popularidad para la determinacin de los cloruros debido al cambio de color amarillo a tosa prpura del difenilcarbazone y la ausencia de un precipitado durante la titulacin. Este es ms econmico que el del nitrato de plata. Por el mtodo argentomtrico la titulacin se hace con solucin estndar de nitrato de plata 0.020 N, en presencia de cromato de potasio como indicador, en medio neutro o ligeramente alcalino. Durante la titulacin de plata precipita como cloruro de plata y, durante el viraje, se forma cromato de plata de color rojo ladrillo. Los bromuros y yoduros se titulan en concentraciones equivalentes de los cloruros. En este mtodo los iones fosfatos, sulfuros y cianuros interfieren en la titulacin cuando se encuentran en concentraciones mayores de 100 mg/l. La interferencia causada por los sulfitos se elimina aadiendo tres gotas de perxido de hidrgeno al 30%.

EQUIPO 1 Bureta automtica de 10.0 ml 2 Cpsula de porcelana de 300 ml 3 Frasco gotero para cido sulfrico N/50 4 Frasco gotero para fenolftalena 1 1 Tubo de grasa para la bureta Varilla agitadora

REACTIVOS Solucin de nitrato de plata 0.020 N Solucin de cido sulfrico N/50 Solucin indicadora de fenolftalena 0.5%65

Solucin indicadora de cromato de potasio al 5% Solucin de Hidrxido de Sodio 0.5 N Solucin de perxido de hidrgeno al 30% PREPARACIN DE SOLUCIONES Solucin Estndar de Nitrato de Plata 0.020 N Disolver 3.4 g de nitrato de plata en agua destilada libre de cloruros, agitando hasta disolucin completa; diluir a 1.0 litro y guardar en botella de vidrio color mbar. Estandarizar con solucin de cloruro de sodio. Solucin Indicadora de Cromato de Potasio al 5% Disolver 50 gramos de cromato de potasio en agua destilada. Adicionar un poco de

solucin de nitrato de plata hasta producir un ligero precipitado de color rojizo. Dejar en reposo pos un par de horas, filtrar y diluir a un litro con agua destilada. Almacenar en botella mbar. Suspensin de Hidrxido de Aluminio Disolver 125 gr de alumbre de potasio o amonio en 1.0 litro de agua destilada. Precipitar el aluminio aadiendo 55 ml de hidrxido de amonio concentrado, agitar y dejar reposar. Lavar el precipitado con decantaciones sucesivas, usando agua destilada, hasta que se encuentre libre de cloruros. PROCEDIMIENTO

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Preparacin de la Muestra: Medir 100 ml o una alcuota de muestra llevndola hasta un volumen de 100 ml con agua destilada. Si la muestra est coloreada, se decolora aadindole 3 ml de suspensin de hidrxido de aluminio con agitacin; dejar en reposo y luego filtrar, lavando el papel de filtro con dos porciones de 15 ml de agua destilada. Aadir unas gotas de solucin indicadora de fenolftalena y luego solucin de hidrxido de sodio gota a gota para ajustar el pH, pues la sensibilidad del indicador disminuye en medio cido. Si es necesario adiciones cido sulfrico n/50, gota a gota, hasta un color rosado plido tenue. Titulacin: Adicione 10 gotas de solucin indicadora de cromato de potasio al 5% y titular lentamente con solucin estndar de nitrato de plata N/50, agitando bien la muestra entre cada adicin, hasta que se produzca en toda la suspensin un color rojizo bien definido. Anote el volumen de solucin de nitrato de plata consumido en la titulacin para hacer los clculos. Siempre se debe determinar la cantidad de solucin de nitrato de plata que se requiere para obtener el color del punto final en una muestra de agua que no contiene cloruros. Este volumen se conoce como Blanco y debe determinarse en una muestra de agua destilada usando los mismos reactivos que se utilizaron para la muestra. Este valor se resta a los mililitros de solucin de nitrato de plata N/50 consumidos en la muestra. CLCULOS (ml AgNO3N/50-blanco) x 1000 Cloruros, mg/l como CaCO3 = ml de muestra Cloruros, mg/l como Cl: multiplique el valor obtenido por 0.109.

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Este mtodo no debe aplicarse a aquellas muestras cuya concentracin de cloruros es menor de 1 mg/l. Se recomienda tomar alcuotas para muestras que contengan concentraciones de cloruros por encima de 400 mg/l, llevando el volumen total de la muestra a 100 ml con agua destilada.

4.7

CLORUROS

MTODO: TITULACIN CON NITRATO DE MERCURIO 0.025 N DISCUSIN Este mtodo describe un procedimiento para la determinacin de cloruros en aguas naturales y efluentes de aguas residuales industriales. La muestra es oxidad