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guia de clase para realizar los análisis para hallar la calidad del agua y verificar su aptitud para el consumo humano
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ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA
CCAAPPIITTUULLOO 11
CCAALLIIDDAADD DDEELL AAGGUUAA
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA
CALIDAD DEL AGUA El agua es un recurso natural escaso, indispensable para la vida y para el ejercicio de la inmensa
mayoría de las actividades económicas; es irremplazable, no ampliable por la mera voluntad del
hombre, irregular en su forma de presentarse en el tiempo y en el espacio, fácilmente vulnerable y
susceptible de usos sucesivos.
Así mismo, el agua constituye un recurso unitario que se renueva a través del ciclo hidrológico y
que conserva, a efectos prácticos, una magnitud casi constante dentro de cada una de las cuencas
hidrográficas del país.
El agua es un recurso que debe estar disponible no solo en la cantidad necesaria sino también en la
calidad precisa."
¿Qué es el agua?
El agua pura es un líquido inodoro e insípido. Tiene un matiz azul, que sólo puede detectarse en
capas de gran profundidad. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de
congelación del agua es de 0° C y su punto de ebullición de 100° C. El agua alcanza su densidad
máxima a una temperatura de 4° C y se expande al congelarse. Como muchos otros líquidos, el
agua puede existir en estado sobre enfriado, es decir, que puede permanecer en estado líquido
aunque su temperatura esté por debajo de su punto de congelación; se puede enfriar fácilmente a
unos -25° C sin que se congele.
El agua es fuente de vida, toda la vida depende del agua. El agua constituye un 70% de nuestro
peso corporal. Necesitamos agua para respirar, para lubricar los ojos, para desintoxicar nuestros
cuerpos y mantener constante su temperatura. Por eso, aunque un ser humano puede vivir por
más de dos semanas sin comer, puede sobrevivir solamente tres o cuatro días sin tomar agua. Las
plantas serían incapaces de producir su alimento y de crecer sin el agua.
El agua por si misma es incolora y no tiene olor ni gusto definido. Sin embargo, tiene unas
cualidades especiales que la hacen muy importante, entre las que destacan el hecho de que sea
un regulador de temperatura en los seres vivos y en toda la biosfera, por su alta capacidad calórica
(su temperatura no cambia tan rápido como la de otros líquidos).
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¿Cuáles son las propiedades del agua?
Propiedades bioquímicas
Los seres vivos se han adaptado para utilizar químicamente el agua en dos tipos de reacciones:
En la fotosíntesis en la que los enzimas utilizan el agua como fuente de átomos de hidrógeno.
En las reacciones de hidrólisis, en que los enzimas hidrolíticos han explotado la capacidad del
agua para romper determinados enlaces hasta degradar los compuestos orgánicos en otros más
simples, durante los procesos digestivos.
Propiedades físico-químicas El agua presenta las siguientes propiedades físico-químicas:
• Acción disolvente.
El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se
debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se
disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua. La capacidad disolvente es
la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que
transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la
eliminación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte acuosos.
• Fuerza de cohesión entre sus moléculas.
Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una
estructura compacta que la convierte en un liquido casi incompresible
• Elevada fuerza de adhesión.
De nuevo los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos
y otras moléculas polares, y es responsable, junto con la cohesión de la capilaridad, al cual se
debe, en parte, la ascensión de la sabia bruta desde las raíces hasta las hojas.
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• Gran calor específico.
El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno.
Su temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando
energía al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma a caso sirve de protección para las
moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.
¿Cómo se mide la calidad de las aguas?
Los parámetros más comúnmente utilizados para establecer la calidad de las aguas son los
siguientes:
□ Oxígeno disuelto.
□ pH.
□ Sólidos en suspensión.
□ DBO.
□ Fósforo.
□ Nitratos.
□ Nitritos.
□ Amonio.
□ Amoniaco.
□ Compuestos fenólicos.
□ Hidrocarburos derivados del petróleo.
□ Cloro residual.
□ Zinc total.
□ Cobre soluble.
¿Tenemos suficiente agua?
Cada vez que tomamos un sorbo de agua fresca, esta es nueva para nosotros. Pero no es agua
nueva. Esta agua ha sido reciclada una y otra vez desde los comienzos del universo, por diversas
formas de vida, como un dinosaurio, un conejo, una paloma y hasta por Cristóbal Colón.
En estos momentos tenemos toda el agua que tendremos o que hemos tenido. La falta de agua
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA fresca es uno de los temas mas transcendentes al cual se verá enfrentada América Latina durante
el siglo 21
□ 1.200 millones de habitantes no tienen acceso a una fuente de agua potable segura.
□ Las enfermedades por aguas contaminadas matan más de 4 millones de niños al año.
□ 20% de todas las especies acuáticas de agua fresca están extintas o en peligro de
desaparecer
El agua cubre casi un 80% de la superficie de la Tierra. Aunque pareciera que es un recurso muy
abundante, es importante destacar que menos del 1% de ésta es agua dulce, es decir, apta para
usos domésticos, industriales o comerciales y turísticos. Por otra parte, el agua salada sustenta
importantes cadenas alimenticias claves para la alimentación mundial, además, vive en ella una
vegetación muy pequeña que es la que aporta más de un 60% del oxigeno de la Tierra.
El agua dulce que podemos utilizar se encuentra en los lagos, ríos y lluvias, y debe alcanzarnos
para que ninguna persona, planta o animal tenga sed, para que los animales acuáticos vivan en
ella, para regar los campos, usar en las industrias,
mantener húmedos los bosques y regar los jardines. Por eso es importante mantenerla limpia.
Actualmente, hay en la Tierra la misma cantidad de agua que existía hace 3.800 millones de años
atrás, época en que se formó el agua en nuestro planeta. Esto se debe a que el ciclo hidrológico
permite que continuamente se utilice la misma agua, la cual se encuentra en diferentes estados:
sólida, líquida o gaseosa.
1. CARACTERISTICAS DEL AGUA
En la naturaleza el agua contiene muchos compuestos en estado coloidal o disueltos los cuales
provienen de las más diversas fuentes, tales como la erosión de suelos y rocas; reacciones de
disolución y precipitación que ocurren bajo la superficie de la tierra y también de los efectos que
resultan de las actividades del hombre.
Muchos de los elementos o compuestos que se encuentran en el agua desvirtúan su condición
original tanto desde el punto de vista físico como desde el punto de vista químico.
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1.1 CARACTERISTICAS FISICAS
Se entiende por características físicas, aquellas que en general pueden ser percibidas
directamente por los órganos sensoriales del hombre y pueden clasificarse en turbiedad, color,
olor, sabor, temperatura y pH.
1.1.1 Turbiedad
Es la principal característica física. Se denomina así al fenómeno que se produce al incidir
sobre las partículas o coloides un haz de luz, éste es dispersado en cantidades directamente
proporcionales a la presencia de los coloides, dependiendo del tamaño y cantidad de los
mismos.
La turbiedad del agua se debe esencialmente a materias en suspensión, tales como arcilla y
otras substancias inorgánicas finamente divididas, o materias similares y organismos
microscópicos.
La turbiedad del agua puede ayudar a indicar un peligro potencial, ya que éste puede estar
relacionado con la contaminación.
Un elevado grado de turbiedad puede proteger a los microorganismos patógenos de los
efectos de la desinfección y estimular su desarrollo. En consecuencia en todo los casos en
que se desinfecta el agua, la turbiedad debe ser escasa (preferiblemente inferior a 1 UTN)
para que el procedimiento resulte eficaz.
1.1.2 Color Es el parámetro físico más importante después de la turbiedad, y aunque está íntimamente
ligada a ella puede presentarse como característica independiente.
El color se debe a la presencia de taninos, ligninas, ácidos húmicos, ácidos grasos, ácidos
fúlvicos, etc. Se puede decir, que el color natural del agua, excluyendo del que resulta de
descargas industriales, puede provenir de: (a) la extracción acuosa de substancias de origen
vegetal; (b) la solución de productos resultantes en el proceso de descomposición de la
madera; (c) la solución de materia orgánica del suelo; (d) la presencia de hierros y otros
compuestos metálicos; y (e) una combinación de los procesos descritos.
1.1.3 Olor
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA El agua limpia (destilada) es inodora. Muchas sustancias químicas orgánicas y algunas
inorgánicas son olorosas, incluyendo las algas y otros organismos. El sulfuro de hidrógeno
(H2S), a veces presente en el agua subterránea y en las aguas residuales, es maloliente. El
umbral del olor se determina al diluir una muestra en agua sin olor hasta que se detecta un
olor perceptible. Este resultado se expresa como una relación de dilución. El umbral de olor
más pequeño es 1. Para agua potable el límite superior en la UE es una relación de
dilución de 2 a 12°C. En los Estados Unidos (Standard Methods, 1992), se determina
también sobre una base de dilución. Este ensayo tiene cierto alcance subjetivo y el
MDOTC puede variar de una persona a otra.
El olor del agua obedece fundamentalmente a la presencia de substancias orgánicas. Algunos
olores señalan el aumento de la actividad biológica; otros, pueden originarse de la
contaminación industrial.
Los olores pueden clasificarse como sigue:
Aromático similar a alcanfor
Químico similar a descargas industriales
Hidrocarburos similar a petróleo
Medicinal similar a tintura de yodo
Sulfuroso similar a hidrógeno sulfurado
Graso similar a aceite y grasa rancias
Desagradable similar a excrementos de animales
Balsámico similar a violeta, rosa
Mohoso similar a hojas en descomposición
Terroso similar a Tierras húmedas
Vegetal similar a raíces
Las aguas de uso potable deben estar exentas de olor, al igual que el color.
1.1.4 Sabor
Un agua de buena calidad tiene que ser insabora. Su clasificación puede ser hecha
distinguiendo los siguientes sabores:
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA - Ácido
- Dulce
- Salado, y
- Amargo
Así, un contenido elevado de sales de magnesio le da al agua un sabor amargo. Los metales
como el cobre, zinc y hierro dan al agua un sabor metálico. Los sabores metálicos en
particular, pueden constituir una indicación de contaminación del agua por parte de descargas
industriales.
1.1.5 Temperatura
La temperatura está determinada por múltiples factores potencialmente ambientales que la
hacen variar continuamente. Generalmente este parámetro no se acondiciona, se presenta en
forma natural. La temperatura es un parámetro importante porque influye en el retardo o
aceleración de la actividad biológica, la adsorción de oxígeno, la precipitación de compuestos,
la formación de depósitos, la desinfección mediante cloro y también indirectamente en los
procesos de mezcla, floculación, sedimentación y filtración.
La temperatura es quizás el parámetro más significativo en las aguas de los lagos con
respecto a la estabilidad. Cuando la densidad disminuye desde 1 kg/L a 4°C hasta 0,994
kg/L a 35°C, el agua es más pesada a profundidades mayores y más ligera en la
proximidad de la superficie. Si hay gradientes de temperatura presentes, entonces puede
producirse estratificación entre la masa de agua superior más caliente y la masa de agua
inferior más fría. Cuando no hay mezcla entre ambas capas, la capa superior más caliente
puede llegar a ser susceptible de estratificación. En las aguas saladas pueden presentarse
problemas similares. En las plantas depuradoras de aguas residuales la temperatura puede
también ser significativa ya que, por encima de 36°C la colonia de microorganismos
aerobios tiende a ser menos efectiva como purificadora de aguas residuales. La
temperatura también puede ser importante en el entorno de un río, ya que si aumenta
reduce la cantidad de oxígeno en el agua, haciendo por ello el río menos deseable para los
peces, particularmente como los salmones. La descarga de efluentes de aguas residuales
(supuesta caliente) también elevará las temperaturas. Para agua potable, el valor del límite
superior en la UE es de 25°C.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA 1.1.6 pH
Las aguas que se encuentran en la naturaleza tienen valores de pH que varían entre 5 y 8,5.
Las aguas subterráneas tienen un valor constante de pH, lo mismo que las aguas
superficiales, no obstante éstas últimas presentan pequeñas variaciones estacionales.
Las variaciones repentinas de pH representan contaminaciones debidas a descargas
industriales ácidas o básicas.
El pH de la mayoría de las aguas minerales está en 6 y 9. El pH permanece
razonablemente constante a menos que la calidad del agua cambie debido a las influencias
de tipo natural o antropogenias, aumentando la acidez o la basicidad. Como la mayor parte
de las formas de vida ecológicas son sensibles a los cambios de pH, es importante que el
impacto antropogénico (por ejemplo, las descargas de efluentes) sea minimizada. Acerca
del tratamiento de agua residual, se ve que es importante mantener el control del pH de los
sistemas de tratamiento biológicos de aguas residuales dentro de un rango específico. Un
afluente con pH demasiado alejado del rango aceptable (6 a 8) puede matar la colonia
activa microbiológica, conduciendo a las descargas de efluentes no tratados. De forma
similar, sobre el tratamiento de agua se ve que la adición de alúmina como coagulante
reduce el pH, el cual puede ser requerido para que sea corregido por la adición de cal
(CaCO3). Como tal, el pH del agua es un parámetro en clave es aspectos numerosos de la
ingeniería ambiental y depende de:
• Los tipos de rocas/suelo a partir de los que pueden erosionarse los compuestos
ácidos/alcalinos.
• El sistema carbonato y las concentraciones de carbonatos de dióxido de carbono; las
aguas con concentraciones bajas en carbonato suelen ser ácidas.
• La exposición a los agentes contaminantes del agua residual o atmosféricos.
1.2 CARACTERISTICAS QUIMICAS
Si consideramos el agua como el solvente universal, ésta puede contener cualquiera de los
elementos de la tabla periódica. Sin embargo son pocos los que son significativos con relación
a su presencia en el agua y los efectos que éstos puedan producir durante los procesos de
tratamiento y en general en la salud humana.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA A continuación se describen los principales parámetros químicos de las fuentes cuyas aguas
son tratadas para el consumo humano.
1.2.1 Alcalinidad
Representa los contenidos de bicarbonatos, carbonatos e hidratos que pueden
provenir tanto del terreno como de químicos adicionados en los procesos de
depuración. Normalmente este parámetro se utiliza para definir las substancias que
deben utilizarse en los procesos de tratamientos químicos y anticorrosivos de las
aguas, más puede servir también como indicador de alarma, porque una elevada
alcalinidad, especialmente en aguas superficiales, puede deberse a descargas
industriales.
1.2.2 Amonio
Se le puede considerar como un constituyente normal de las aguas superficiales, pero
en cantidades superiores a 0,1 mg/l (como N) puede ser índice de contaminación por
aguas servidas o residuos industriales.
Este elemento está considerado como un micro nutriente para microorganismos y
algas en los sistemas de distribución. Además su presencia influye en los procesos de
desinfección con cloro, incrementando su demanda debido a la formación de
cloraminas.
1.2.3 Arsénico
Puede encontrarse en el agua como resultado de la disolución de minerales,
descargas industriales o la aplicación de insecticidas.
Los compuestos de arsénico son muy tóxicos y producen intoxicación crónica,
arsenismo, debido a su efecto acumulativo, ya que su eliminación es muy lenta.
1.2.4 Bario
La razón de la baja concentración de bario en aguas es su insolubilidad. Normalmente
no existen en aguas naturales. Su fuente principal son los residuos industriales.
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No hay estudios completos de la cantidad de bario que puede tolerarse en el agua
potable. Lo que si se sabe, es que en bajas concentraciones es un estimulante
cardíaco y a elevadas concentraciones puede ser un veneno del sistema nervioso
central.
1.2.5 Cadmio
Este elemento es concentrado y magnificado en la cadena trófica y es muy tóxico. La
principal fuente de contaminación son las emisiones atmosféricas, el cadmio se usa
como aditivo de la gasolina y se emite en los escapes de automóviles. El cadmio
atmosférico finalmente se encuentra en suelos y agua cuando es arrastrado por las
lluvias.
Otra fuente de contaminación son las industrias mineras y de electroplatinado.
Además de las descargas industriales, las tuberías de metal o plástico constituyen
una posible fuente de cadmio en el agua.
El cadmio es un elemento biológicamente no esencial para el organismo y se le
conoce como un elemento de alto potencial tóxico. Tiende a encontrarse en el hígado,
riñón, páncreas y tiroides de los humanos y animales.
1.2.6 Cloruros
Los cloruros son abundantes en la naturaleza y pueden ser encontrados en todas las
aguas, desde el agua de lluvia (1 - 3 mg/l) hasta el agua de mar (20,000 mg/l);
además de ello, constituyen en su forma más común cloruro de sodio, un compuesto
de diaria ocurrencia en la dieta humana. De ahí que los límites que puedan fijarse en
el agua potable se basen más en razones del gusto que le imparten al agua que por
motivos de salubridad.
Por lo general las aguas superficiales no contienen cloruros en cantidades tan altas
como afectar sus condiciones de sabor, excepto en aquellas fuentes provenientes de
terrenos salinos o de acuiferos con influencia de corrientes marinas.
1.2.7 Cromo
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Normalmente este elemento no existe en las aguas naturales, pero puede
encontrarse en aguas que están expuestas a la contaminación industrial, talleres de
cromado, curtidurías, etc.
El cromo, en estado hexavalente tiene propiedades cancerígenas y provoca bloqueos
enzimáticos, mientras que en el estado trivalente no parece tener estos efectos
nocivos. Por sus adversos efectos fisiológicos, la OMS recomienda que el límite en
fuentes de agua destinadas a consumo humano no exceda de 0,05 mg/l.
1.2.8 Cobre
Este elemento puede encontrarse en forma natural en las aguas pero muy rara vez en
concentraciones superiores a 1 mg/l. Se le considera como un elemento benéfico
para el metabolismo y su deficiencia está asociada con anemia nutricional de los
niños. No obstante se debe tener cuidado con la presencia de una elevada
concentración de este metal, ya que forma un veneno del sistema nervioso central.
1.2.9 Cianuro
Proviene de descargas de industrias galvánicas y metalúrgicas. Es un veneno del
sistema nervioso central, un veneno enzimático y causa parálisis del sistema
respiratorio. Su eliminación de las aguas se realiza con facilidad, pues en presencia
de cloro el cianuro se transforma en cianato.
1.2.10 Dureza
La dureza no es importante en la determinación de la contaminación de un agua, pero
si es importante desde el punto de vista técnico.
La dureza depende de los contenidos de cal y magnesio que vienen disueltos en un
agua por su elevado poder solvente.
1.2.11 Fenoles
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Su presencia en las aguas naturales está relacionada con la descomposición de hojas
y materia orgánica, ácidos húmicos y fúlvicos, pero principalmente se le asocia a
procesos de contaminación de las fuentes por desechos industriales, aguas servidas,
fungicidas y pesticidas, hidrólisis y oxidación de pesticidas órgano fosforados,
degradación bacteriológica de herbicidas del ácido fenoxialquílico, etc.
El principal efecto que causan los fenoles aún en cantidades muy pequeñas está en el
cambio de las condiciones organolépticas del agua de bebida.
1.2.12 Fosfatos
Esta sustancia se encuentra presente en muchos compuestos químicos como
detergentes domésticos e industriales, fertilizantes orina, etc.
La pesquisa de estos componentes es hecha sólo en aguas superficiales. En aguas
subterráneos los fosfatos no alcanzan a llegar ya que son retenidos en los estratos
superiores del terreno.
Es necesario hacer notar que los fosfatos junto con los nitratos causan fenómenos de
eutrofización en aguas superficiales.
Cuando se encuentran fosfatos en cualquier concentración, inclusive pequeñas (de
algunos mg/l), deben ser analizados también otros contaminantes, seguramente
presentes, y efectuar también análisis bacteriológicos.
1.2.13 Nitritos
La presencia de nitritos (NO2) puede resultar de la oxidación del amoníaco o puede
provenir de descargas industriales. La presencia de nitritos en las aguas superficiales,
una vez excluida la posibilidad de contaminación industrial, indica una contaminación
por aguas negras reciente. Normalmente es difícil encontrar nitritos en aguas
subterráneas.
1.2.14 Nitratos
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Los nitratos (NO3-) en el agua pueden provenir de descargas domésticas o ser de
origen animal, según la transformación de amoníaco a nitritos y luego nitratos, o
pueden derivarse de la escorrentía de aguas de lluvias en terrenos tratados con
fertilizantes a base de nitrato de amonio.
Una elevada cantidad de nitratos en el agua potable puede causar
metahemoglobinemia infantil.
Cuando en un agua subterránea se encuentran sólo nitratos y no nitritos ni amoníaco
significa que los estratos superficiales del terreno están contaminados y que en éstos
hay mineralización de substancias orgánicas que, en cualquier momento pueden
provocar contaminación del agua.
1.2.15 Fluoruro
El contenido de fluoruros en las aguas puede ser de origen natural o procedente de
descargas industriales. La concentración máxima en un agua potable es de 1.5 mg/l,
porque arriba de este valor se pueden encontrar problemas de fluorosis dentarias en
los niños (manchas en los dientes), así como también se pueden tener daños en los
huesos.
1.2.16 Hierro
El hierro se puede encontrar en solución en aguas subterráneas, pero su presencia es
menos frecuente en aguas superficiales.
Las aguas subterráneas pueden enriquecerse de este elemento al pasar a través de
rocas conteniendo mineral de hierro, mientras que en aguas superficiales, éste
proviene del lavado provocado por las aguas de lluvias en terrenos que contienen
este mineral o por descargas industriales.
Normalmente la presencia del hierro no tiene un significado de contaminación, sin
embargo provoca inconvenientes desde el punto de vista higiénico y alimenticio, ya
que puede contener bacterias que impiden una correcta desinfección y por otro lado,
causar sabor desagradable al agua y manchar la ropa.
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1.2.17 Manganeso
Se puede encontrar manganeso en las aguas subterráneas muchas veces junto con
hierro, no obstante es más común encontrar sólo hierro. El manganeso proviene de
terrenos magnificados y este elemento queda en solución en forma de bicarbonatos y
luego, cuando el agua entra en contacto con el aire, se oxida formando flóculos
menores.
El manganeso no es un índice de contaminación, pero no debe estar presente en
aguas potables por las mismas razones del hierro.
1.2.18 Mercurio
Este elemento raras veces se encuentra en aguas naturales, su presencia se debe a
contaminaciones principalmente industriales.
A pesar de que el mercurio no se encuentra comprendido entre los elementos tóxicos
de un agua potable, es de hacer notar que este elemento es un veneno del sistema
nervioso central, del corazón, de los vasos sanguíneos y provoca bloqueos
enzimáticos.
1.2.19 Oxígeno disuelto
Se encuentra en solución en todas las aguas superficiales y subterráneas. La
presencia de oxígeno en el agua es debida a la adsorción de este elemento del aire.
En las aguas subterráneas se debe a el agua de lluvia, la cual retiene este elemento,
atraviesa el terreno hasta llegar a los mantos acuíferos, en donde se mantiene
constante el nivel de 02, mientras que en las aguas superficiales los contenidos
cambian continuamente debido a variaciones de temperaturas externas, al
movimiento del agua, a fenómenos fotosintéticos, etc.
El contenido de oxígeno en el agua debe ser de 4 mg/l porque de bajo de este nivel la
fauna y la flora pueden tener problemas de vida y podemos encontrar también
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fenómenos de corrosión en las tuberías. Por todo lo anteriormente descrito se puede
decir que la concentración de oxígeno es uno de los parámetros más significativos
para tener una idea del grado de pureza e higiene de un agua superficial; ya que un
nivel bajo es un indicador de la llegada de aguas residuales consumidoras de
oxígeno.
1.2.20 Pesticidas
Se entiende por pesticidas los compuestos químicos que son utilizados para eliminar
insectos, hongos, hiervas y plantas dañinas para la agricultura. Estos compuestos
tienen diferentes características químicas, según su campo de aplicación y cuando
son utilizados en cantidades impropias, pueden llegar a las aguas subterráneas y
superficiales. Son clasificados como mutágenos, neurotóxicos, teratogénicos y
hepatotóxicos. Aún en trazas pequeñas, pueden modificar las características
organolépticas del agua y pueden generar acumulaciones en la cadena alimenticia.
1.2.21 Plata
La presencia de este elemento en las aguas naturales es muy escaso. Puede tener
efectos puramente estéticos en las personas debido a la decoloración permanente e
irreversible de la piel, los ojos y las membranas mucosas.
1.2.22 Plomo
En general, las aguas naturales no contienen plomo a menos que provengan de
contaminación industrial (pilas, pinturas, minas), o del empleo de tuberías de ese
metal o de plástico estabilizado con compuestos de plomo.
El plomo está clasificado como un veneno del sistema nervioso central, puede causar
bloqueos enzimáticos, degeneración de la grasa del hígado y es potencialmente
cancerígeno.
1.2.23 Selenio
Es muy raro encontrarlo disuelto en las aguas naturales a no ser que tenga como
origen una contaminación minera o industrial.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA El selenio en cantidades trazas constituye un micro nutriente, a concentraciones
mayores puede ejercer efectos nocivos sobre los mamíferos.
1.2.24 Sulfatos
En general las aguas naturales no contienen cantidades altas de sulfatos, en
cantidades apreciables pueden tener efectos sobre el sabor y actuar como laxantes,
especialmente en comunidades no habituadas al agua de estas condiciones.
1.2.25 Zinc
Se encuentra en las aguas superficiales provenientes de las descargas de las
industrias galvánicas. El zinc es un veneno del sistema nervioso central, provoca
bloqueos enzimáticos y es potencialmente cancerígeno.
1.3 CARACTERISTICAS MICROBIOLOGICAS
El agua es un elemento que recibe las más distintas formas de microorganismos,
pues a ella llegan del aire, del suelo, de las aguas residuales, de las aguas de
desechos, de las aguas cloacales, etc., formando muchos de estos microorganismos,
la microflora natural, ya que otras desaparecen debido a condiciones adversas o
desfavorables a su desarrollo. Sin embargo no se puede decir que exista una
microflora específica, ya que varía debido a factores de orden físico o químico
existentes en dichas aguas.
Entre los microorganismos presentes en el agua tenemos: bacterias, virus, hongos,
algas y otros organismos del plancton.
1.3.1 Bacterias
La presencia de bacterias en el agua, es mucho más predominante que la de otros
tipos de microorganismos y de acuerdo a su origen se agrupa en tres tipos:
a) Bacterias del agua propiamente dichas
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA Llamadas también bacterias naturales, tienen poca importancia sanitaria ya que no
son patógenas ni para el hombre ni para los animales. Entre ellas se tiene: Serratia
marcescens, Chromobacterium violaceum, B. ochraceum, Flavobacterium
aurantiacum, Pseudomonas flouresoens, Micrococcus candicans, M. coronatus, M.
aquatilis, Sarcina lutea, etc.
b) Bacterias del suelo
Existe una microflora muy variada debido al íntimo contacto de las aguas superficiales
con el suelo, en especial en época de lluvias las bacterias cuyo medio normal es la
tierra se incorporan al agua adheridas a partículas de polvo. Las bacterias del suelo
no son patógenas para el hombre, pero producen inconvenientes en las plantas de
tratamiento o en las redes de distribución. Ellas se clasifican en bacterias esporuladas
y no esporuladas como Bacillus megathrium, B. subtilis, B. mycoides pertenecientes
a la microflora esporulada del suelo como así también representantes del grupo
Agotobacter, Areobacter y otros coliformes.
c) Bacterias de origen intestinal
Son patógenas y por lo tanto son las de mayor importancia desde el punto de vista
sanitario. Entre estas bacterias se tiene: Salmonella typhi causante de la fiebre
tifoidea, S. paratyphi y la S. schottmuelleri causantes de la fiebres paratíficas y las
diarreas de verano, shigella dysenteriae, vibrio cholerae y Francisella tularensis.
Aparte de las bacterias patógenas mencionadas se tiene también dentro de esta
clasificación a las bacterias que alberga y elimina diariamente el intestino humano y
de los animales y que aunque no son estrictamente patógenas son importantes
porque constituyen prueba de contaminación por materia fecal. Los principales
representantes de este tipo de bacterias son:
Bacilos Gram Positivos: Su respiración es anaeróbica y son esporulados,
pertenecen al género Clostridium. Existen algunas especies patógenas para el
hombre pero en condiciones muy especiales como por ejemplo a través de heridas.
Por encontrarse ampliamente distri-buidos en la naturaleza, su importancia como
índice de contaminación fecal es muy relativa.
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Bacilos Gram Positivos: Los organismos de este grupo son: Streptococcus faecalis,
S. faecalis var. liquefaciens, S. faecalis var. zymogenes, S. faecium, S. durans, S.
bovis y Streptococcus equinus. Estos microorganismos generalmente se encuentran
en el tracto intestinal del hombre y de los animales, de ahí que se consideren como
indicadores de la contaminación. Estas bacterias están consideradas como parásitos
y su supervivencia en el agua es muy precaria, por lo que su presencia es indicativa
de contaminación fecal reciente.
Cocobacilos Gram Negativos: Su respiración es anaeróbica facultativa, son no
esporulados, pertenecen a este grupo los géneros: Proteus, Escherichia y Aerobacter.
Los primeros se encuentran presentes en los líquidos cloacales y a menudo en las
aguas superficiales. Algunas especies son causantes de trastornos intesti-nales. Las
bacterias pertenecientes al género Escherichia son en gran número; la especie tipo y
que se encuentra en grandes cantidades en el intestino del hombre y de los animales
es la Escherichia coli. Las del género Aerobacter, son típicas del suelo y de las
plantas, pudiendo también aparecer en el intestino humano, pero no es huésped
normal y característico como el Escherichia coli. Tanto las bacterias del género
Escherichia y las del género Aerobacter integran un grupo de alta significación
sanitaria, el grupo Coliforme. La investigación de bacterias coliformes constituye la
base del examen sanitario del agua, es hasta ahora el mejor índice de contaminación
y el medio más conveniente de demostrar la peligrosidad de uso para consumo
humano.
1.3.2 Virus
Son organismos vivos muy pequeños con características químicas diferentes a los
demás microorganismos (ADN ó ARN) y que sólo son posibles de identificarlos
mediante el uso del microscopio electrónico.
El grupo más importante, es el de los ENTEROVIRUS, que son los que afectan el
tracto gastrointestinal y son eliminados por los enfermos a través de las heces.
Llegan al agua como lo hacen las bacterias responsables de las enfermedades
hídricas. Dentro de este grupo de virus merece destacar al agente responsable de
una enfermedad muy común la hepatitis infecciosa, así como a los de la poliomielitis y
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a los responsables de las llamadas gastroenteritis virales.
Estos virus se caracterizan por su elevada resistencia, muy superior en general a la
de las bacterias; presentando gran estabilidad en el agua durante prolongados
períodos y por el escaso efecto que tiene sobre ellos los agentes químicos y físicos
que afectan en cambio la supervivencia de las bacterias.
1.3.3 Algas y Protozoos
Las algas y los protozoos son los microorganismos del agua por excelencia, con
poblaciones abundantes y con una gran variedad. Las poblaciones de algas se
caracterizan por su tremenda fluctuación con respecto a la disponibilidad de
nutrientes, temperatura y a la estación del año.
Los protozoarios se alimentan de las algas y pueden así reducir las grandes avenidas
de algas hacia un número casi imperceptible en poco tiempo, relativamente, a lo que
sigue la muerte de los protozoarios y a un nuevo florecimiento algal.
Un protozoario patógeno es la Entamoeba histolytica causante de la disentería
bacilar, que también es transmitida a través del agua contaminada.
Estos microorganismos son responsables también de gustos y olores desagradables
en el agua.
1.3.4 Hongos y otros microorganismos del plancton
Los hongos acuáticos son poco conocidos, con la excepción de algunos patógenos
de peces. Los hongos invasores del agua provienen de varias fuentes, pero
siempre existe una población nativa que se alimenta de la materia orgánica
presente. En algunas ocasiones, los hongos forman crecimiento filamentoso en el
agua corriente casi siempre en cultivos mixtos con algas y bacterias.
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TECNICAS DE MUESTREO INTRODUCCIÓN.-
La importancia que tiene el saber las técnicas de muestreo y en general la teoría que encierra los
muestreos se ven reflejados en los resultados que se obtienen al hacer los análisis respectivos; cuanto
más consideraciones se tienen al tomar una muestra y esta es tomada correctamente, los resultados
serán más verídicos.
Muchas veces no se le da la importancia que debiera al muestreo de
aguas o desagües. Los resultados obtenidos en los análisis pudieran
no ser representativos si no se tiene las precauciones y pautas
adecuadas puesto que cada parámetro a medir en el laboratorio
presenta una técnica diferente de muestreo en cuanto a lo que es la
recolección, almacenamiento y preservación.
Dado que los datos de análisis de las muestras servirán como
base para la implementación de programas e instalaciones de
manejo de aguas residuales, las técnicas usadas en un programa
de muestreo de agua residual deben servir para obtener muestras
representativas. No existen procedimientos universales para el muestreo los programas de
muestreo deben adaptarse para cada situación en particular. Antes de inicial un muestreo se debe tener en cuenta lo siguiente:
Plan de muestreo: número de puntos de muestreo, número y clase de muestras, intervalo
de tiempo entre la toma de la muestra.
Clase de tamaño de muestra: toma de muestras, muestra compuesta o muestra
integradas, tamaño de muestras.
Rotulado y cuidado de la muestra: identificación de cada muestra con rótulos, sellamiento,
registro en el libro de campo, registro del cuidado en el transporte, diligenciamiento de la
orden de solicitud de análisis, entrega de la muestra en el laboratorio, recepción de la
muestra, y orden del análisis de la muestra.
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Métodos de muestreo: técnicas y equipos específicos usados en el muestreo (muestreo
manual o automático).
Almacenamiento y preservación de la muestra: clase de recipiente, métodos de
preservantes, tiempo máximo permitido para almacenamiento.
Constituyentes de la muestra: Lista de parámetros a ser medidos.
Métodos analíticos: Lista de los métodos y procedimientos a ser usados en el campo y en
laboratorio, y los límites de detección de los diferentes métodos individuales.
Las aguas, particularmente las aguas superficiales y sobre todo las aguas residuales, son
susceptibles de cambiar como resultado de reacciones físicas, químicas o biológicas que pueden
tener lugar en el tiempo transcurrido entre la toma de la muestra y el análisis. La naturaleza y
velocidad de estas reacciones son a menudo tales, que si no se toman las precauciones
necesarias antes y durante el transporte, así como durante el tiempo en que las muestras son
conservadas en el laboratorio, antes de ser analizadas, las concentraciones determinadas serán
diferentes de aquellas existentes en el momento de muestreo de la muestra.
Se debe hacer énfasis que, si existe duda, el analista y el especialista que interpretan los
resultados deben ser consultados antes de decidir el método adecuado de manipulación y
preservación de la muestra.
Las causas de los cambios son numerosas, algunas de las cuales son:
□ Las bacterias, algas y otros organismos pueden consumir ciertos componentes presentes en
la muestra; ellos pueden también modificar la naturaleza de los componentes para producir
nuevos componentes. Esta actividad biológica afecta por ejemplo el contenido de oxigeno
disuelto, dióxido de carbono, compuestos de nitrógeno, compuestos de fósforos y algunas
veces sílice.
□ Ciertos compuestos pueden oxidarse por el. oxigeno disuelto que contienen las muestras o
por el oxigeno de la atmósfera [por ejemplo compuestos orgánicos, hierro (II), sulfuros.
□ Ciertas sustancias pueden precipitar [por ejemplo carbonato de calcio, metales y compuestos
metálicos tales como Al (OH)3, Mg3(PO4)2] o perderse en la fase de evaporación (por ejemplo
oxigeno, cianuros, mercurio).
□ El pH, la conductividad, el contenido de dióxido de carbono, etc. pueden ser modificados por
la absorción de dióxido de carbono del azufre. □ Los metales disueltos o en estado coloidal así como ciertos compuestos orgánicos pueden
ser adsorbidos o absorbidos irreversiblemente en la superficie de los recipientes o los
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materiales sólidos contenidos en las muestras.
□ Productos polimerizados pueden despolimerizarse; contrariamente, los compuestos simples
pueden polimerizarse.
La extensión de estas reacciones es una función de la naturaleza química y biológica de la muestra,
su temperatura, su exposición a la luz, la naturaleza del recipiente en que se colecta, el tiempo entre
la toma de muestra y el análisis, las condiciones (por ejemplo el descanso o la agitación durante el
transporte) a las que se le somete, etc.
Sucede que los cambios relativos a un componente en particular varían tanto en cantidad como en
velocidad, no solo como una función del tipo de agua, sino también de las condiciones estaciónales.
Se debe enfatizar además que estos cambios son a menudo suficientemente rápidos para modificar
considerablemente una muestra en el lapso de algunas horas. En todos los casos, es esencial tomar
las precauciones necesarias para minimizar estas reacciones y, en el caso de muchos parámetros,
analizar la muestra con la mínima demora.
Como los cambios que se suceden en las muestras de agua son debidos en gran medida a un
proceso biológico, generalmente es necesario escoger, de entre los varios métodos posibles de
preservación, uno que no introduzca contaminación. Incluso puede variar el tiempo durante el cual la
muestra preservada puede almacenarse antes de ser analizada.
Como una guía, se puede decir que los métodos de preservación tienden a ser menos efectivos en el
caso de aguas residuales crudas que en el caso de aguas residuales tratadas (descargas de plantas
de tratamiento biológico). También se ha observado que el comportamiento de varias muestras de
aguas residuales durante el almacenamiento es diferente, dependiendo de si las muestras fueron
tomadas de plantas de tratamiento municipales o industriales.
Las aguas superficiales y aguas subterráneas pueden ser almacenadas más eficazmente. En el caso
de agua para consumo humano, el problema del almacenamiento puede solucionarse fácilmente
debido a que estos aguas son menos susceptibles a las reacciones biológicas y químicas, debido a
estos cambios que pueden afectar las muestras de agua, puede ser necesario, en ciertos casos,
tomar muestras individuales mas que muestras compuestas y analizarlas inmediatamente en el lugar
de muestreo. El almacenamiento de las muestras por largos periodos solo es posible para la
determinación de un numero limitado de parámetros.
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A pesar de numerosas investigaciones realizadas para recomendar los métodos que permitan
almacenar muestras de agua sin modificaci6n de su composición, es imposible dar reglas absolutas,
que cubran todos los casos y todas las situaciones sin excepciones.
En todos los casos, el método de almacenamiento debe ser compatible con las diversas técnicas
analíticas para las que será usado. Uno de los objetivos de esta, parte de la Norma - ISO - 5667 es
describir las técnicas mas comúnmente usadas.
OBJETIVO DE UNA TOMA DE MUESTRA
Los objetivos de la toma de muestras son muchas, el más importante será el de obtener una porción
de agua o desagüe cuyo volumen sea lo suficiente y necesario para que pueda ser transportado con
facilidad y manipulado en el laboratorio sin que ello deje de representar con exactitud al cuerpo de
agua de donde procede.
Este objetivo implica que la porción o concentración relativa de todos los componentes serán las
mismas en las muestras que en el cuerpo de agua de donde procede, y que dichas muestras serán
manejadas de tal forma que no se produzcan alteraciones significativas en su composición antes de
que se hagan las pruebas correspondientes.
PRECAUCIONES GENERALES
La obtención de una muestra que cumpla los requisitos mínimos de una muestra representativa
implica que aquella no debe deteriorarse o contaminarse antes de llegar al laboratorio. Antes de llenar
los envases con la muestra hay que lavarlos dos o tres veces con el agua que se va ha recoger, a
menos que el envase contenga un preservante o sea esterilizado. Según los análisis que deban
realizarse, hay que llenar el envase por completo (en la mayoría de los análisis orgánicos), o dejar un
espacio vacío para aireación de mezcla, etc. (análisis microbiológicos). En caso de muestras que
hayan de ser transportadas, lo mejor es dejar un espacio de alrededor del 1% de la capacidad del
envase para permitir la expansión térmica.
El tipo de material también será un factor importante puesto que la medición de algunos parámetros
requerirán que el envase sea de vidrio y en otros casos resultará indiferente pudiéndose usar inclusive
de plástico; significando que en estos últimos la porosidad del material no implicará en el resultado. El
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA muestreo podrá hacerse también en algún otro material que se asemeje al vidrio en cuanto a la
limpieza y porosidad baja como es el caso de los recipientes de porcelana; pero esto es
económicamente desfavorable.
También se debe hacer un registro de todas las muestras recogidas e identificar cada envase,
preferiblemente pegando una etiqueta debidamente señalada la cual será proporcionada por el
laboratorio. La información debe constar del nombre del que ha realizado la toma, la fecha, la hora, y
la localización exacta, la temperatura del agua y cualquier otro dato que pudiera resultar necesario.
Algunos criterios que se deberá tener son:
□ Tener una idea y volumen total de muestra requerida, en función al número de parámetros
que van a analizar.
□ Saber el tipo de envase que sean conveniente usar para evitar la posible variación de la
muestra.
□ Conocer el tipo de preservativo necesario para conservar lo mejor posible las condiciones
reales de las muestras durante su transporte al laboratorio y el tiempo que permanece
almacenados mientras se analizan.
□ Tener una idea del tiempo máximo que puede conservarse una muestra almacenada.
TIPOS DE MUESTRA
Se consideran dos tipos de muestra:
* Muestra puntual o simple.- Es aquella muestra individual tomada en un corto período, de tal
forma que el tiempo empleado en su extracción sea el transcurrido para obtener el volumen
necesario. Esta muestra es la que se realiza en un punto predeterminado y definido con
anticipación y a una hora ya establecida.
* Muestra compuesta.- Es la que resulta del mezclado de varias muestra simples o puntuales; el
cálculo del volumen de muestra es sencillo y estará en función del caudal instantáneo de cada
muestra puntual.
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Vn = (Vm x Qn)/QT Donde:
Vn = Volumen de la muestra puntual ‘’n’’.
Vm= Volumen de la muestra compuesta.
Qn = Caudal de la muestra ‘’n’’.
QT = Caudal total o sumatoria de caudales en el tiempo establecido de muestreo.
LLENADO DEL RECIPIENTE
En el caso de las muestras para la determinación de parámetros físico-químicas, una precaución es
llenar completamente los recipientes de muestreo y taparlos de tal manera que no haya aire sobre la
muestra, operación que sin embargo no es adecuada en todos los casos. Esto limita la interacción
con la fase gaseosa y la agitación durante al transporte (esto evita las modificaciones en el contenido
de dióxido de carbono, y variaciones en el pH; los bicarbonatos no son convertidos en carbonatos
precipitables; el hierro tiene menos tendencia a oxidarse, limitando el cambio de color; etc.).
Para exámenes microbiológicos, el recipiente de muestreo no debe ser llenado completamente, para
que quede un espacio de aire. Esto ayuda al mezclado antes del examen y evita una contaminación
accidental.
Los recipientes de muestreo, cuyos contenidos serán congelados como parte de su preservación, no
deben ser llenados completamente. CRITERIOS PARA LA TOMA DE MUESTRAS
Los puntos de colección de las muestras deberán
ser seleccionados tomando en cuenta las fuentes
de contaminación, caudal y velocidad de la
corriente, dilución por corrientes ramificadas,
cambios en la topografía, declive del cuerpo de
agua, variación del tirante o altura de agua,
representatividad para efecto del estudio que se
realice y accesibilidad del punto de muestreo.
Las muestras deben ser representativas de las
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA condiciones que existen en el punto y hora de muestreo y tener el volumen suficiente para efectuar en
él las determinaciones correspondientes.
Por lo general, se deberán tomar las muestras de agua en donde existan puntos de turbulencia, a fin
de obtener muestras más representativas. Cuando no hay turbulencia, se tomará la muestra en el
centro de la corriente o aproximadamente con tendencia al centro, nunca se tomarán en la orilla a
menos que se quiera ver la influencia de la contaminación de las orillas.
Para el caso de pozos y tanques elevados se dejara
fluir el agua de 5 a 10 minutos, con el fin de desalojar
el agua estacionada en la tubería. Posteriormente se
recoge la muestra en un recipiente limpio.
En el caso de corrientes o cuerpos receptores a los
que se descarguen aguas residuales, los criterios
son los siguientes: tomar la muestra aguas arriba de
la descarga, a una distancia que no se manifieste influencia de ésta. En la descarga misma, lo más
próximo posible a su desembocadura al cuerpo receptor, y aguas abajo de la descarga, a una
distancia tal que se considere se haya efectuado una mezcla uniforme de la descarga en el cuerpo
receptor.
Se recomienda muestrear a una distancia tal que se considere que el cuerpo receptor haya absorbido
el efecto de la descarga, para apreciar el grado de recuperación.
Para el caso de ríos, pueden tomarse varias series a diferentes profundidades y distancia entre las
orillas, dependiendo de las características hidráulicas y el tipo de estudio para el que esta destinado la
toma de muestra. Normalmente las muestras puntuales para que sean representativas deberán
hacerse a una profundidad no menor a los 30 cm. para evitar de alguna manera la influencia de
material flotante que presente el cuerpo de agua.
En el caso de descargas de agua residuales que fluyen libremente, en forma de chorro, se toma la
muestra directamente en la descarga.
Cuando las descargas fluyen en canales o colectores, se recomienda tomar las muestras en el centro
del canal o colector, de preferencia en lugares donde el flujo sea turbulento, a fin de asegurar un buen
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA mezclado.
En el caso de muestreo de los mares los muestreos dependerán también del tipo de estudio al que se
encamina. Por ejemplo si se hace un estudio de contaminación de playas el muestreo será muy
distinto al que se haría si el fin es para ver la influencia de las corrientes marinas en la contaminación
de las playas, o si se desea ver la influencia de las descargas de los colectores de desagües. Un
muestreo para el primer caso deberá hacerse en una zona tal que la influencia de las olas sea
significativa la muestra no será representativa para este
tipo de estudio si se toma mas halla de la línea de inicio
del oleaje.
En general no existen reglas definidas para ubicar dónde
muestrear, todo depende de los objetivos del estudio, lo
que la experiencia dicte y el uso de recomendaciones
generales como las que ya se han señalado. No hay substituto para un buen uso del "criterio".
ESPECIFICACIONES PARA EL MUESTREO
Para muestrear es necesario tomar en cuenta una serie de puntos importantes, pudiendo variar de
acuerdo a las necesidades específicas del estudio en cuestión.
Material y equipo
Los recipientes para las muestras deben ser de material inertes al
contenido de las aguas. Se recomienda los recipientes de polietileno
o vidrio.
Las tapas deben proporcionar un cierre hermético en los recipientes y ser de un material afín al del
recipiente.
Los recipientes deben tener una capacidad mínima de 2 litros. Para análisis físico-químicos son
usuales volúmenes de 2 a 5 litros.
En el caso de aceites y grasas el volumen mínimo a recolectar deberá ser de un litro y el envase
deberá ser de boca ancha con el fin de poder recolectar la muestra sin ningún problema.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA Preparación de los envases
Los envases deben estar perfectamente limpios en su interior. La limpieza
puede hacerse con mezcla crómica o con un buen detergente, cuidando de
enjuagarlos bien. Si no se cuenta con estos elementos, bastará con el agua
que se va a muestrear. Esto es sólo en el caso de muestras para análisis
físico-químicos.
Algunos envases requerirán tratamiento adicional, por ejemplo: para grasas y
aceites, el envase, una vez limpio, de boca ancha, se debe enjuagar con un
solvente y secarlo al aire; para fosfatos, el envase debe enjuagarse con agua
acidulada caliente y posteriormente con agua destilada.
No se recomienda usar envases de bebidas gaseosas debido a los contenidos residuales que pueden
quedar en el recipiente.
Adición de preservantes
Ciertos componentes físicos o químicos pueden estabilizarse con la adición de compuestos
químicos, directamente en la muestra luego de tomarla, o de antemano, en el recipiente cuando
aún está vacío.
Se han propuesto varios compuestos químicos, en concentraciones igualmente variadas.
Los más usados son:
Ácidos;
Soluciones básicas;
biocidas;
Reactivos particulares, necesarios para la preservación especifica de ciertos componentes [por
ejemplo para la determinación de oxigeno, cianuros totales y sulfuros se requiere una previa
fijación de la muestra en el lugar (Véanse las Normas ISO correspondientes sobre análisis)].
ADVERTENCIA - Se debe evitar el use de cloruro de mercurio (II) (H9C12) y acetato de fenil -
mercurio (II) (CH3COHgC6H5)
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA Se debe recordar que ciertos preservantes (por ejemplo los ácidos, cloroformo) necesitan ser
usados con cuidado, considerando el peligro que involucra su uso. El personal de muestreo debe
estar advertido de estos peligros y de las formas de protegerse de ellos.
Es esencial que los preservantes usados no interfieran durante el análisis; en los casos de duda es
necesario realizar pruebas para determinar su compatibilidad. Cualquier dilución de la muestra con
la adición de preservantes debe ser tomada en cuenta durante el análisis y para el cálculo de los
resultados.
Es preferible que la adición de preservantes se haga usando soluciones suficientemente
concentradas para que solo sean necesarios volúmenes pequeños. Esto permite desestimar la
correspondiente dilución en la mayoría de los casos.
La adición de estos agentes puede modificar también la naturaleza química o
física de los componentes y es por eso necesario que estas modificaciones
no sean incompatibles con los objetivos del análisis. (Por ejemplo, la
acidificación puede disolver componentes o sólidos coloidales y debe por lo
tanto ser usado con precaución si la finalidad de la medición es la
determinación de los componentes disueltos. Si la finalidad del análisis es
determinar la toxicidad para los animales acuáticos, debe evitarse la
disolución de ciertos componentes, particularmente metales pesados los
cuales son tóxicos en forma iónica. Por tanto, las muestras deben ser analizadas lo más pronto
posible).
Es esencial realizar el análisis de un blanco, particularmente en la determinación de trazas de
elementos, para tomar en cuenta la posible introducción de una cantidad adicional de los elementos a
ser determinados, por los preservantes (por ejemplo, los ácidos pueden introducir una cantidad de
arsénico, plomo y mercurio que pueden ser significativos). En estos casos, muestras de los
preservantes usados para la conservación de las muestras de agua deben guardarse para la
preparación de los blancos.
Es prácticamente es imposible una preservación completa de las muestras, ya sean aguas naturales,
residuales domésticas o industriales.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA Las técnicas de preservación retardan durante cierto tiempo los cambios químicos y biológicos que se
producen después que se toma la muestra. En general, mientras más corto sea el tiempo transcurrido
entre la toma de la muestra y su análisis, más seguro serán los resultados obtenidos.
TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS
Las muestras deben transportarse al laboratorio en recipientes apropiados, debidamente etiquetados y
acompañadas del registro de campo.
Las muestras deben ser transportadas en hielo y ser conservadas en el laboratorio bajo refrigeración,
a temperatura de 4 °C.
Se recomienda que el intervalo de tiempo entre la extracción de la muestra y su análisis sea el menor
posible y que no exceda de tres días, recomendándose los siguientes límites para análisis físico-
químicos:
también en algún otro material que se asemeje al vidrio en cuanto a la limpieza y porosidad baja como
es el caso de los recipientes de porcelana; pero esto es económicamente desfavorable.
También se debe hacer un registro de todas las muestras recogidas e identificar cada envase,
preferiblemente pegando una etiqueta debidamente señalada la cual será proporcionada por el
laboratorio. La información debe constar del nombre del que ha realizado la toma, la fecha, la hora, y
la localización exacta, la temperatura del agua y cualquier otro dato que pudiera resultar necesario.
Aguas no contaminadas 72 horas
Agua ligeramente contaminada 48 horas
Aguas contaminadas 12 horas
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CAPITULO 3
DETERMINACION DE PH
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DETERMINACIÓN DE pH
INTRODUCCIÓN
La mayor parte de las veces la noción del pH es mal entendida o desconocida. la dificultad en
su compresión radica en que, mientras otros parámetros sirven para medir sustancias que lleva
el agua en disolución, el pH no refleja más que una características del propio agua. En este
sentido, la única variable cuya naturaleza se le parece un poco es la temperatura, ya que ésta
no manifiesta algo en disolución, sino que es una característica física de cualquier elemento.
Además, la unidad con la que valoramos ese pH del agua, de por si no es nada, ya que
mientras que la salinidad se expresa en gr/L, la densidad mediante su peso específico, el
potencial redox en milivoltios, etc, la unidad con la que se expresa el pH es, simplemente, el
"exponente positivo de la concentración de los iones del Hidrógeno de una solución", es decir,
un número que forma parte de una fórmula.
El pH es un parámetro que sirve para medir o expresar la acidez o la alcalinidad de una
solución (esta "alcalinidad" no tiene nada que ver con la alcalinidad referida a la presencia a la
presencia de sustancias alcalinas en soluciones, denominadas "Reserva o Tasa de
Alcalinidad"). En este sentido no es una magnitud doble, ya que ninguna solución puede ser a la
vez ácida y alcalina, puesto que son conceptos opuestos como caliente y frío.
Pongamos un ejemplo relativamente válido. Todos conocemos que a 0ºC el agua dulce
empieza a congelarse, y que este proceso de congelación se acentúa conforme la temperatura
está bajo cero. Sin embargo, conforme la temperatura asciende por encima de 0ºC, se
sobrepasa el punto de congelación y el agua dulce se presenta como un líquido. Pues bien, a
esta cota de 0ºC le corresponde mentalmente en el ejemplo aludido el valor 7 de pH. A este
valor de Ph = 7 se le denomina pH neutro, y constituye la frontera entre acidez y alcalinidad.
Dicho con otras palabras, si una solución presenta un pH de 7, no es ácida ni alcalina al estar
justo en la frontera de ambos conceptos.
Todos conocemos que la fórmula química del agua es H2O. Esta formulación viene a expresar
que la molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Sin
embargo, aunque esto es así, en la realidad las moléculas de agua se presentan disociadas.
Esto quiere decir que los átomos que forman la molécula del agua pierden algún electrón,
cargándose eléctricamente.
La disociación iónica del agua se expresa del siguiente modo:
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H2O ---- H+ + OH
El ión H+ está formado por un átomo de hidrógeno que ha perdido un electrón, es decir, una
carga negativa (todos los electrones tienen carga negativa, y los protones del núcleo, carga
positiva); por consiguiente, como el átomo es eléctricamente neutro, al perder la carga
negativa, se desequilibra y queda cargado positivamente.
Por otro lado, un átomo de hidrógeno, que sólo posee un único electrón, si lo pierde queda
reducido solamente a su núcleo o protón. Ahora bien, los protones no pueden estar en libertad
en una solución acuosa, por lo que se una a una molécula de agua produciendo el denominado
"Hidronio".
HOH + H2O ----- (H2O)+(OH).
Por otro lado, la concentración de los iones de hidrógeno y de iones oxidrilo, a la temperatura
de 25ºC, es de 10 elevado a menos 14, para la suma de ambos iones.
Pues bien, cuando una solución tiene la misma cantidad de iones de hidrógeno que de iones
oxidrilo, se dice que tiene un pH neutro.
Si hay más iones hidrógeno, habrá menos iones oxidrilo, tomándose la solución ACIDA, y al
revés, si hay mas iones oxidrilo que de hidrógeno, la solución se tornará ALCALINA.
El concepto ACIDO nos es más usual. Todos conocemos el potente efecto destructor de lo
ácidos fuertes, como el ácido clorhídrico o el sulfúrico. Estos ácidos tienen una pH de 1-2. Sin
embargo, el concepto ALCALINIDAD es más desconocido. ¿Que efectos tiene?. Pues de
alguna manera son muy parecidos. La soda cáustica que tiene un enorme poder corrosivo,
tiene un pH de 12-14.
Como podemos ver, los efectos más potentes se concentran en los extremos de la banda, y
por consiguiente el centro, el valor 7, constituye la moderación, y por ello se llama NEUTRO.
Es precisamente en torno a la neutralidad donde se desarrollan la mayor parte de los procesos
vitales, y conforme nos alejamos de este margen la vida se va haciendo más difícil.
El agua contiene moléculas de H2O e iones de OH- y H3O+ en equilibrio.
La reacción de equilibrio ("autoioniozación") del agua se puede describir en la forma:
H2O + H2O = H3O+ + OH-
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La disociación es muy débil, la concentración de H3O+ y OH- muy baja. Conforme a la ley de
acción de masas:
K = ( [H3O+ ] x [OH-] ) / [H2O]
se puede calcular la concentración de H3O+ (con el valor de K encontrado experimental):
[H3O+ ]x [OH-] = 1 x 10-14 mol2 / l2
entonces es:
[H3O+ ] = [OH-] = 1 x 10-7 mol / l
(para T = 25 ºC)
El pH se define como el logaritmo negativo de la concentración de H3O+:
pH = -log [H3O+]
Los valores del pH para una temperatura de 25 ºC son:
El pH influye la solubilidad de muchas sustancias. Elementos químicos como Zinc, Estaño, Cromo,
Arsénico, Antimonio por ejemplo son fácilmente solubles en un ambiente ácido y precipitan en
forma de sal o hidróxido en un ambiente más alcalino (básico).
La lluvia - que tiene normalmente un pH < 7 - puede disolver metales pesadas (por ejemplo de un
basural o un tranque de relaves) que contaminan el agua subterránea.
solución neutral pH = 7
solución ácida pH < 7
solución básica pH > 7
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ESCALA DEL PH
Aunque el pH del agua natural puede variar entre 11,0 y 1,8, pero el pH de la mayoría de las aguas
subterráneas varia solo entre 5,5 y 8, controlado por disoluciones amortiguadores (o reguladores).
Una disolución amortiguador natural forma el sistema dióxido de carbono gaseoso disuelto - ácido
carbónico (CO2 - CO32-).
La solubilidad de CO2 varía con presión y temperatura. Por lo tanto, el pH del agua puede alterarse
por ejemplo en un manantial (cuando la presión parcial dentro del acuífero es mayor que la presión
atmosférica) o también durante el bombeo de un pozo y - importante - durante el proceso del
muestreo de agua subterránea. También en muestras de agua almacenadas el pH puede ser
alterado, lo que influye a los resultados de un análisis químico de la muestra.
OBJETIVOS
Conocer los conceptos básicos del grado de potencial que presentan los cuerpos de agua.
Conocer el manejo de los equipos potenciométricos (o medidores de pH), para conseguir
unos resultados más exactos.
Saber obtener la curva de neutralización de una muestra de agua.
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Conocer tanto los aspectos teóricos como prácticos de la medición del pH y su importancia
en los sistemas de agua, en los procesos de coagulación, desinfección, ablandamiento del
agua y control de la corrosión.
DEFINICIÓN
pH valor negativo del logaritmo decimal de la actividad de los iones hidrógeno (pH = -logAH)
donde AH es la actividad de los iones hidrógeno.
PRINCIPIO DEL METODO
El principio básico de la medición electrométrica del pH es la determinación de la actividad de los
iones hidrógeno por medición potenciométrica, usando un electrodo de vidrio y un electrodo de
referencia. La fuerza electromotriz producida en el sistema del electrodo de vidrio, varía
linealmente con el pH y esta relación es la que se grafica usando soluciones amortiguadoras de
diferente pH. El pH de una muestra se determina por extrapolación.
INTERFERENCIAS
El método electrométrico está relativamente libre de interferencias debidas al color, turbiedad,
materia orgánica coloidal, oxidantes, reductoras o salinidad elevada.
La temperatura afecta la medida del pH de dos formas: efectos mecánicos producidos por
cambios en las propiedades de los electrodos y efectos químicos causados por cambios de
equilibrio. En el primer caso, la pendiente de Nernstian aumenta cuando aumenta la
temperatura, y los electrodos necesitan tiempo para conseguir el equilibrio térmico, lo que
puede producir un desplazamiento prolongado del pH. Dado que el equilibrio químico afecta el
pH, las soluciones amortiguadoras tienen un pH específico a las temperaturas indicadas por lo
que se debe indicar siempre a que temperatura se ha efectuado la medición del pH.
METODOS DE ANALISIS
El principio básico de la medida electrométrica del pH se fundamenta en el registro
potenciométrico de la actividad de los iones hidrógeno por el uso de un electrodo de vidrio y un
electrodo de referencia, o un electrodo combinado. La fuerza electromotriz (fem) producida por
el sistema electroquímico varía linealmente con el pH y puede verificarse por la obtención de
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una gráfica de pH vs. fem para diferentes soluciones de pH conocido. El pH de la muestra se
determina por interpolación.
El método es aplicable a aguas potables, superficiales, y salinas, aguas residuales domésticas
e industriales y lluvia ácida.
A) MÉTODO COLORIMÉTRICO
El pH de una disolución se puede determinar con un tira de papel indicador universal, que
cambia a distintos colores para distintos valores de pH. .
El papel tornasol son pequeñas tiras de papel que se mojan con la solución a medir y
pasados unos segundos se compara el color con las muestras de la derecha que van de
pH = 1 a pH = 10. Para líquidos sucios, se deposita una gota por una cara y se mira el
color en la otra. No las utilizo por su escasa sensibilidad y precisión.
B) MÉTODO DEL ELECTRODO DE CRISTAL
APARATOS:
1. El instrumento de medida del pH está constituido por un
potenciómetro, un electrodo de vidrio, un electrodo de
referencia y un mecanismo compensador de
temperatura; cuando se sumergen los electrodos en la
solución problema se completa el circuito. Muchos
medidores de pH pueden realizar lecturas en escalas de pH o de milivoltios; algunos tienen
expansión de escala que permite hacer lecturas de 0,001 unidades de pH, pero la mayoría
de instrumentos no son tan precisos. Para trabajos de rutina usar instrumentos con
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exactitud y reproducibilidad de 0,1 unidades de pH en un rango de 0 a 14 y equipados con
un compensador de temperatura.
2. Electrodo de referencia, consiste en una semicelda que provee un potencial de electrodo
constante; los más comúnmente usados son electrodos de calomel y plata: cloruro de
plata. Seguir las recomendaciones del fabricante para el uso y cuidado del electrodo de
referencia. Llenar los electrodos no sellados con el electrolito correcto hasta el nivel debido
y asegurarse de que la unión esté humedecida.
3. Electrodo de vidrio. El electrodo censor es un bulbo de vidrio especial que contiene una
concentración fija de HCl o una solución tamponada de cloruro en contacto con un
electrodo de referencia interno. Los electrodos combinados incorporan los electrodos de
vidrio y de referencia en uno solo. Utilizar un electrodo especial de error bajo de sodio, "low
sodium error", que puede operar a altas temperaturas para mediciones de pH mayores de
10, los electrodos estándar de vidrio producen valores bajos. Para medir pH inferiores a 1
emplear una membrana líquida, los electrodos estándar de vidrio producen valores altos.
4. Vasos. Usar preferiblemente vasos de polietileno o de tetrafluoroetileno (TFE, teflón).
5. Agitador. Usar un agitador magnético con barra agitadora recubierta de TFE o un agitador
mecánico con hélice recubierta en plástico.
En el siguiente esquema se muestran los electrodos utilizados:
REACTIVOS:
1. Preparación General. Calibrar el sistema de electrodos con soluciones tampón estándar de
pH conocido. Debido a que las soluciones tampón se pueden deteriorar como resultado del
crecimiento de mohos o por contaminación, es necesario prepararlas frescas para trabajos
de precisión.
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2. El agua destilada, hervida y fría debe tener una conductividad menor de 2 µmhos/cm. A 50
mL agregar una gota de la solución saturada de KCl para usar en el electrodo de
referencia. Si el pH de esta solución de prueba está entre 6,0 y 7,0, se puede usar para
preparar las soluciones estándar.
3. Para preparar las soluciones estándar, consultar en el "Standard Methods" las condiciones
de temperatura, tiempo, precauciones de secado de los reactivos y los pH de las
soluciones tampón estándar a temperaturas diferentes de 25ºC. Por ejemplo, el KH2PO4
se debe secar a una temperatura entre 110 °C y 130 °C por 2 horas, el hidrato tetraoxalato
de potasio, no se debe calentar a más de 60°C, y las otras sales tampón especificadas no
se deben secar. La regla general es seleccionar y preparar las soluciones tampón
clasificadas como estándares primarios, mostradas en la Tabla 1; reservar los estándares
secundarios para situaciones extremas encontradas en mediciones de las aguas
residuales. Para uso rutinario, almacenar las soluciones tampón y las muestras en botellas
de polietileno. Reemplazar las soluciones tampón cada cuatro semanas.
4. Solución saturada de tartrato ácido de potasio. Agitar vigorosamente un exceso (5 a 10 g)
de cristales finos de KHC4H4O6 con 100 a 300 mL de agua destilada, a 25°C, en una
botella con tapón de vidrio. Separar por decantación o filtración la solución clara del
material no disuelto. Preservar, para dos meses o más, por adición de un cristal de timol (8
mm de diámetro) por cada 200 mL de solución preparada.
5. Solución saturada de hidróxido de calcio. Calcinar CaCO3 bien lavado y de bajo grado
alcalino, en una cápsula de platino por ignición durante 1 hora a 1000 °C. Enfriar e hidratar,
adicionando lentamente agua destilada mientras se agita, calentar a ebullición, enfriar,
filtrar y recoger el Ca(OH)2 sólido en un filtro de vidrio fritado de porosidad media. Secar a
110ºC, enfriar y pulverizar hasta obtener gránulos finos y uniformes. Agitar vigorosamente
un exceso de estos gránulos con agua destilada en una botella de polietileno tapada.
Después de mezclar, alcanzar la temperatura de 25 C. Con la ayuda de un equipo de
filtración al vacío, filtrar el sobrenadante a través de un filtro de vidrio sinterizado de
porosidad media y usar el filtrado como la solución tampón. Descartar la solución tampón
cuando el CO2 atmosférico cause la aparición de turbidez.
6. Soluciones auxiliares: NaOH 0,1N; HCl 0,1N; HCl 5N (diluir cinco volúmenes de HCl 6N en
un volumen de agua destilada), y solución ácida de fluoruro de potasio (disolver 2 g de KF
en 2 mL de H2SO4 concentrado y diluir a 100 mL con agua destilada).
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA CALIBRACIÓN INSTRUMENTAL:
1. En cada caso se deben seguir las instrucciones del fabricante para el manejo del pH metro
y para el almacenamiento y preparación de los electrodos para su uso. Las soluciones
recomendadas para períodos cortos de almacenamiento de los electrodos varían con el
tipo de electrodo y el fabricante, pero generalmente tienen una conductividad mayor de
4000 µmhos/cm. El agua del grifo es un mejor sustituto que el agua destilada, pero un
tampón de pH 4 es mejor para el electrodo de vidrio sencillo y una solución saturada de
KCl es preferible para un electrodo de referencia de calomel y Ag/AgCl. Para un electrodo
combinado es preferible una solución saturada de KCl. Mantener los electrodos húmedos
retornándolos a la solución de almacenamiento mientras que el instrumento no esté en
uso. Antes de usarlos, retirar los electrodos de la solución de almacenamiento, enjuagarlos
y secar con un papel suave, colocar en la solución tampón inicial, y ajustar el punto
isopotencial. Seleccionar un segundo tampón que esté en un rango de 2 unidades del pH
de la muestra y llevar el tampón y la muestra a la misma temperatura, la cual puede ser la
temperatura ambiente, una temperatura fija tal como 25ºC, o la temperatura de una
muestra fresca. Retirar los electrodos del primer tampón, enjuagarlos abundantemente con
agua destilada, secarlos y sumergirlos en el segundo tampón. Registrar la temperatura de
medición y ajustar el indicador de temperatura en el pH-metro hasta que el equipo indique
el valor de pH del tampón a la temperatura de análisis (esto es el ajuste de pendiente).
2. Utilizar el valor de pH de las tablas para el tampón usado a la temperatura del ensayo.
Retirar los electrodos del segundo tampón, enjuagarlos abundantemente con agua
destilada y secarlos. Sumergirlos en un tercer tampón por debajo de pH 10,
aproximadamente tres unidades de pH de diferencia con el segundo; la lectura estará
dentro de 0,1 unidades para el pH del tercer tampón. Si la respuesta del pH-metro muestra
una diferencia mayor de 0,1 unidades de pH con respecto al valor esperado, buscar
averías o fallas de los electrodos o el potenciómetro.
3. El propósito de la estandarización es ajustar la respuesta del electrodo de vidrio al
instrumento. Cuando se hacen mediciones de pH sólo ocasionalmente, se debe calibrar el
instrumento antes de cada medición. Cuando se hacen mediciones frecuentes y el
instrumento es estable, la calibración se puede hacer con menor frecuencia. Si los valores
de pH de las muestras varían ampliamente, se debe hacer una calibración para cada
muestra con un tampón que tengo un pH dentro del intervalo de 1 a 2 unidades con
respecto a la muestra.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA PRECISIÓN:
1. Con un cuidadoso uso del pH metro y con buenos electrodos, se puede lograr una
precisión de ± 0,02 unidades de pH y una exactitud de ± 0,05. Sin embargo, el límite de
exactitud bajo condiciones normales es de ± 0,1 unidades de pH, especialmente para
mediciones en agua y soluciones débilmente tamponadas. Por esta razón, reportar los
valores de pH con aproximación a 0,1 unidades de pH.
2. El análisis electrométrico de una muestra sintética de pH 7,3 realizado por 30 laboratorios
se obtuvo con una desviación estándar de ± 0,13 unidades de pH.
LIMITACIONES E INTERFERENCIAS
1. El electrodo de vidrio está libre de interferencias debidas a color, turbidéz, material coloidal,
oxidantes, reductores o alta salinidad, excepto para interferencias del ion sodio en
soluciones de pH mayor de 10; este error se reduce con la utilización de electrodos
especiales ("error bajo de sodio, low sodium error").
2. Las capas de materiales aceitosos presentes en algunos tipos de aguas pueden disminuir
la respuesta del electrodo. Se limpian suavemente con un paño o mediante lavado con
detergente y enjuague con agua destilada. Puede ser necesario un tratamiento adicional
con HCl 1+9 para remover la película remanente.
3. Las mediciones de pH varían con la temperatura en dos formas: por efectos mecánicos
causados por cambios en las propiedades de los electrodos y por efectos químicos
producidos por alteración de las constantes de equilibrio. En el primer caso, se incrementa
la pendiente de la ecuación de Nernst con el aumento de temperatura y los electrodos
requieren de un mayor tiempo para lograr el equilibrio térmico. Este efecto provoca
cambios significativos en el pH. Debido a que los equilibrios químicos afectan el pH, los
estándares para preparar las soluciones tampón tienen pH específico a la temperatura
indicada.
4. Reportar siempre la temperatura a la cual se mide el pH. La mayoría de los instrumentos
de medida del pH están equipados con compensadores de temperatura que corrigen los
errores del primer tipo, pero la medición sólo puede mostrar el pH a la temperatura de la
medida.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA INTERPRETACIÓN DE LAS MEDICIÓN DEL PH
Importancia ambiental
A mediados de los años 70, el mundo se concientizó de la existencia de la lluvia ácida. Cuando las
emisiones de dióxido de sulfuro provenientes de las industrias y plantas eléctricas se combinan con
partículas de agua en la atmósfera, caen al suelo transformadas en lluvia ácida o nieve ácida.
El agua de lluvia normal tiene un pH de 6. En las tormentas que azotan el nordeste de los Estados
Unidos y Canadá se han registrado valores de pH tan bajos como 2, ¡equivalente a la acidez del
jugo de limón o el vinagre! La lluvia ácida ha causado la muerte de miles de lagos y arroyos en
todo el mundo. Estos lagos han absorbido tanta lluvia ácida que ya no pueden brindar
sostenimiento a las algas, el plancton y otros tipos de vida acuática que proporcionan alimentos y
nutrientes para peces.
La lluvia ácida puede también dañar los bosques, así como a los edificios y monumentos.
El pH del agua en un arroyo, río, lago o curso de agua subterránea varía de acuerdo a un
sinnúmero de condiciones: la fuente de agua; el tipo de suelo, manto rocoso y vegetación a través
de la cual se desplaza; los tipos de contaminantes que el agua encuentra a su paso; e incluso la
cantidad de mezcla y aeración debida a la turbulencia en su flujo. Los efectos que un tipo
específico de contaminación de agua puede tener en las plantas y animales vivientes varía
grandemente, dependiendo del pH.
Los bioensayos de la hidra y la cebolla permanecen inalterados en la mayor parte de los casos
cuando los niveles de pH están entre 5 y 10; mientras que las semillas de lechuga crecen mejor
entre los niveles de pH 5 y 8.
Tanto por debajo como por encima de esos niveles, el pH del agua misma será suficiente para
afectar la salud y el desarrollo de esos indicadores biológicos, independientemente de cualquier
otro efecto dañino resultante de la presencia de contaminantes tóxicos en la muestra de agua. Es
importante, por ello, medir el pH de las muestras con el fin de interpretar correctamente los
resultados de los experimentos.
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PARTE EXPERIMENTAL
A) MATERIALES
01 bureta de 25 o 50 mL.
01 vaso de precipitado de 500 mL.
01probeta de 100 ml.
01 vasito de plástico de 50 mL.
01 piceta de agua destilada.
B) REACTIVOS Y SOLUCIONES
Solución buffer a ph = 7.
Solución buffer a ph = 4.
Hidróxido de sodio (NaOH a 0.25 N).
Ácido sulfúrico (H2SO4 a 0.25 N).
C) EQUIPOS
Potenciómetro
Agitador magnético.
D) PROCEDIMIENTO
Primero se calibra el potenciómetro, para ello los electrodos
se mantienen sumergidos en agua destilada, luego se colocan en una solución buffer de
pH bajo (pH = 4), se sumerge en agua destilada y luego se colocan en una solución buffer
de pH alto (pH = 7), y se dejan sumergidos en agua destilada.
Ya calibrado el potenciómetro, se arma el equipo para obtener la curva de neutralización.
En un vaso de precipitado se colocan 400ml de la muestra y se mide su pH. Según sea
ácida o básica se titula con hidróxido de sodio o con ácido sulfúrico a una concentración de
0,25 N respectivamente.
Primero se echa 1ml de NaOH y se mide su pH. Luego se echan 0.5 ml más y se mide su
pH y así sucesivamente para poder obtener con los datos la curva de neutralización.
Posteriormente graficar pH versus volumen de reactivo aplicado.
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Calcule cual es el volumen de reactivo que utilizara para neutralizar una masa que discurre
por un canal a 0,90 lps. Durante un tiempo de 5 horas.
CURVA DE NEUTRALIZACION
3579
11
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
VOLUMEN DE REACTIVO (ml)
pH
Reactivo: Acido muriatico pH inicial de la muestra = 11,881Concentracion del acido = 10,0%Volumen de muestra = 1,0 Lt
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CAPITULO 4
DETERMINACION DE COLOR
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DETERMINACION DE COLOR
INTRODUCCION
En ingeniería ambiental, muchas de las determinaciones usadas se cuantifican por métodos
calorimétricos. En estos casos, la sustancia forma un compuesto con características de color definido y
en magnitud directamente proporcional a la concentración de la sustancia que se va a medir. Las
soluciones del compuesto o complejo coloreado deben tener propiedades que cumplan la ley de Beer y
la ley de Lambert.
Ley de Lambert
La ley de Lambert o ley de Bouguer relaciona la absorción de luz con la profundidad o espesor de
la solución coloreada. La ley establece que cada capa de igual espesor absorbe una fracción igual
de la luz que la atraviesa. Por lo tanto, cuando un rayo de luz monocromática pasa a través de un
medio absorbente, su intensidad decrece exponencialmente a medida que la longitud del medio
aumenta. Es decir,
T = I / Io = 10-KL
A = log (1 / T) = log (Io / I) = KL donde:
lo= intensidad de luz que penetra la solución
I = intensidad de luz que abandona la solución L= longitud de la capa absorbente
K= constante de la solución
T= transmitancia de la solución
A= absorbancia o densidad óptica de la solución
Ley de Beer La ley de Beer relaciona la concentración de la solución con la absorción de luz. La ley establece que la
intensidad de un rayo de luz monocromática decrece exponencialmente con el aumento de la
concentración del medio absorbente.
Es decir,
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA T = I / lo = 10-kc
A = log (I / Io) = kc = abc donde,
k = constante para la solución.
c = concentración de la solución.
a = absortividad, constante para una solución y una longitud de onda específica.
b = longitud de la trayectoria de luz.
Resumiendo, en todo elemento que obedezca la ley de Beer, la concentración del elemento en la muestra
es proporcional a la absorbancia, densidad óptica o log(1 /T).
En general todo material homogéneo obedece la ley de Lambert. Para determinar si un compuesto o
solución coloreada obedece la ley de Beer se preparan una serie de estándares o muestras en el intervalo
de concentración deseada y se someten a ensayo en un colorímetro fotoeléctrico o espectrofotómetro; al
colocar el porcentaje de transmisión de luz (escala log) contra la concentración, en un papel
semilogarítmico, se obtiene una línea recta si el compuesto o solución obedece la ley de Beer.
En la práctica, si el fotómetro tiene escala en términos de absorbancia o densidad óptica, es más sencillo
hacer una curva de calibración sobre papel gráfico rectangular en términos de absorbancia contra
concentración y también se obtiene una línea recta si el compuesto o solución obedece la ley de Beer.
Los colorímetros fotoeléctricos y espectrofotómetros se calibran para su uso en cada análisis y
determinación; el estudiante deberá verificar en toda experiencia la constancia de las curvas de calibración
que se le faciliten en el laboratorio y, preferiblemente, deberá elaborar sus propias curvas de calibración
en cada caso.
Debe anotarse que las lecturas para las muestras son más exactas si caen dentro del intervalo 10% a
80% de transmitancia (1 a 0,1 de absorbancia) con respecto a un testigo ajustado para dar una lectura de
100% de transmitancia o de absorbancia.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA DETERMINACIÓN DE COLOR
El color en el agua se debe por lo general a la presencia de materias orgánicas coloreadas (sobre
todo ácidos húmicos y fúlvicos) relacionadas con el humos del suelo. Influye
considerablemente en él, la presencias de hierro otros metales, ya sea en forma de
impurezas de origen natural o como productos de la corrosión. El color también
puede ser consecuencia de la contaminación de la fuente del agua por efluentes
industriales y construir el primer indicio de una situación peligrosa. Los colores a 15
UCV (unidades de color verdadero) pueden ser detectados en un vaso de agua por
la mayor parte de la gente. Los inferiores a 15 UCV son por lo general aceptables
por los consumidores, pero esto puede variar según las circunstancias locales.
Además la presencia del color se debe a:
1. Taninos.
2. Ligninas.
3. Ácidos grasos, entre otros.
En forma cualitativa, el color puede ser usado para estimar la condición general del agua residual. Si
el color es café claro, el agua residual lleva aproximadamente 6 horas después de su descarga. Un
color gris es claro característico de agua s que han sufrido algún grado de descomposición o que han
permanecido un tiempo corto en los sistemas de recolección. Si el color es gris oscuro o negro, se
trata en general de aguas sépticas que han sufrido una fuerte descomposición bacterial bajo
condiciones anaerobias (ausencia de oxígeno). El oscurecimiento de las aguas residuales se da con
frecuencia debida a la formación de varios sulfuros, en particular sulfuro ferroso (FeS).
DEFINICIONES
Color verdadero: Color que se determina en una muestra de agua después que se le ha removido
la turbiedad.
Color aparente: Color que se determina en una muestra sin filtrar. El término incluye no sólo el
color debido a sustancias en solución, sino también debido a la materia suspendida.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA MUESTREO Recolectar la muestra de agua en frascos de vidrio o polietileno limpios. Realizar la determinación
de color inmediatamente, ya que las alteraciones biológicas y físicas producidas durante la
conservación, pueden afectar al color. En las aguas coloreadas naturalmente, estas alteraciones
conducen a resultados falsos. Si la medición inmediata no fuera posible, se puede conservar la
muestra a 4°C en oscuridad por un tiempo máximo de 48 horas.
DETERMINACIÓN DE COLOR
METODO DE COMPARACIÓN VISUAL
La presente guía de práctica establece el método de comparación visual para medir el color del
agua para consumo humano, mediante la escala platino cobalto.
El método de comparación visual o de platino-cobalto, es aplicable a todas las muestras de agua
tratada o de aquéllas cuyo color se debe a materiales naturales; no es aplicable en cambio a la
mayoría de las aguas residuales industriales de coloración intensa.
El rango de aplicación del método es de 0 a 500 unidades de color verdadero (UCV).
PRINCIPIO DEL METODO
El color se determina mediante comparación visual de la muestra con concentraciones
conocidas de soluciones coloreadas. La comparación también puede realizarse con discos
especiales de cristal de color, adecuadamente calibrados. El método estándar de medida de
color es el de platino-cobalto, donde la unidad de color es la correspondiente a 1 mg de
platino/L en la forma de ion cloroplatinato.
INTERFERENCIAS
La turbiedad, incluso cuando es ligera, hace que el color aparente sea más nítida que el color
real, por lo que la turbiedad debe ser removida antes de medir el color real mediante la lectura
diferencial con filtros de color distinto o, por medidas de dispersión diferencial. La turbiedad
debe eliminarse mediante centrifugación por una hora o por el procedimiento del filtro usando
un crisol Gooch con tamaño de poro de 40 um a 60 um.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA EQUIPOS Y MATERIALES
□ Tubos de Nessler. De 50 mL, deben ser iguales, de forma alta, ópticamente claros y con
tapa de vidrio.
□ Comparador de color. Que permita la comparación
visual con la luz transmitida a través del tubo, en la
dirección de los ejes longitudinales. Dicho
comparador debe construirse en tal forma que la luz
blanca pase a través de la columna de líquido por un
espejo o superficie blanca y no permita la entrada de
luz directa.
□ Medidor de pH o potenciómetro 6.4 Balanza
analítica, con precisión de 0.1 mg.
REACTIVOS
Usar solamente reactivos de grado analítico.
□ Agua destilada o desionizada con una conductividad menor que 5 uS/cm (uS =
microsiemens)
□ Cloruro de cobalto cristalizado, CoC26H20
□ Cloroplatinato de potasio, K2PtC6,. Si no se dispone de K2PtCI6 emplear ácido
cloroplatínico preparado a partir de platino metálico.
□ Ácido nítrico concentrado, HNO,
□ Ácido clorhídrico concentrado, HCl
□ Agua regia, se prepara tomando una parte de HN03 concentrado y tres partes de HCl
concentrado.
SOLUCIONES
Solución patrón primario de platino-cobalto: Preparar disolviendo en agua destilada, 1,246 g de
K2PtC16 (equivalente a 500 mg de Pt-metálico) y 1,00 g de COC12.6H20 (equivalente a 250 mg
de Co-metálico); luego agregar 100 mL de ácido clorhídrico concentrado y diluir hasta 1 000 mL
con agua destilada. A esta solución se le asigna un número de color correspondiente a 500
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA unidades.
Si no se dispone de K2PtC16, disolver 500 mg de Pt metálico en agua regia con ayuda de
calentamiento y eliminar el. HN03 mediante evaporación con sucesivos volúmenes de HCl
concentrado. Disolver este producto en agua destilada, juntamente con 1,00 g de COC12.6H20
cristalizado, agregar 100 mL de ácido clorhídrico y diluir hasta 1 000 mL con agua destilada.
Soluciones patrones de platino-cobalto: Se preparan tomando alícuotas de la solución patrón
primario, tal como se indica en la Tabla 1, y diluyéndolas en tubos Nessler con agua destilada
hasta 50 mL. Los tubos deben taparse adecuadamente para evitar evaporaciones y protegerlos de
la contaminación. Recolectar la muestra de agua en frascos de vidrio o polietileno limpios. Realizar
la determinación de color inmediatamente, ya que las alteraciones biológicas y físicas producidas
durante la conservación, pueden afectar al color. En las aguas coloreadas naturalmente, estas
alteraciones conducen a resultados falsos. Si la medición inmediata no fuera posible, se puede
conservar la muestra a 4 °C en oscuridad por un tiempo máximo de 48 horas.
PROCEDIMIENTO
Medición del color en el laboratorio. En un tubo Nessler colocar 50 mL de muestra. Ubicarlo en
el comparador de color y confrontar su color con el de los patrones. Para ello, observar
verticalmente hacia abajo a través dé los tubos sobre una superficie blanca o especular,
situada en un ángulo tal que la luz se refleje hacia arriba a través de la columna líquida.
En el análisis de aguas turbias la muestra debe ser centrifugada previamente, con la finalidad
de eliminar la turbiedad y obtener en esta forma el color verdadero; de no eliminar la turbiedad
anotar los resultados como color aparente.
Para medir muestras de agua cuyo color es superior a 70 unidades, tomar una alícuota de la
muestra y diluir hasta que el color se encuentre en el intervalo comprendido entre el rango de
unidades de color de las soluciones patrón.
Medir el pH de cada muestra.
MEDICIÓN DE COLOR EN EL CAMPO
Dado que el método platino-cobalto no resulta adecuado como método de campo, puede
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA emplearse el método basado en la comparación del color del agua con el color de discos de vidrio
situados al extremo de tubos metálicos, que contienen a su vez tubos de vidrio de comparación
llenos de agua destilada incolora. El procedimiento consiste en igualar el color de la muestra, con
el del tubo de agua destilada más el color calibrado, mirando verticalmente hacia abajo a través de
los tubos sobre una superficie blanca y alineando cada disco hasta corresponder con el valor de
color de la escala platino-cobalto. Los discos de vidrio proporcionan resultados sustancialmente
coincidentes con los obtenidos mediante el método de platino-cobalto y su uso ha sido admitido
como un método estándar de campo.
EXPRESIÓN DE RESULTADOS
Expresar el color como unidades de color verdadero del patrón (escala platino-cobalto) que se
asemeje más al color de la muestra; si el color está entre dos patrones, indicar el número del
patrón superior. Indicar siempre el pH de la muestra.
Si debido a la diferencia de tonalidades de color entre la muestra y los patrones, no se obtiene una
semejanza definida, se indica el intervalo en el cual se obtiene una igualdad aparente.
CÁLCULOS El color de una muestra diluida, expresado en unidades de color verdadero en la escala platino-
cobalto, se calcula mediante la siguiente ecuación:
donde:
UCV = C x 50 V
UCV = unidad de color verdadero de la muestra.
C = color de la alícuota diluida en UCV V = volumen de la alícuota de muestra tomada, en mL
Tabla Nº 1
Solución Alícuota de la solución Solución Alícuota de la solución
Patrón patrón Patrón patrón
(UCV) (mL) (UCV) (mL)
5 0,5 35 3,5
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10 1 40 4
15 1,5 45 4,5
20 2 50 5
25 2,5 55 5,5
30 3 60 6
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CAPITULO 5
DETERMINACION DE LA TURBIDEZ
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DETERMINACION DE TURBIDEZ
Producen varios fenómenos. La luz puede interactuar con los electrones de una partícula y
reemitirse (dispersarse) en varias direcciones con la misma longitud de onda que la luz
incidente. Algo de la luz puede emitirse con otra longitud de onda mayor que la luz incidente;
algo de la energía se puede emitir en su totalidad como radiación de longitud de onda larga
(calor). La absorción y la reemisión de la luz también se producen con las especies disueltas.
INTRODUCCIÓN La turbiedad es una característica física del agua (o de las aguas de desecho), producida por la
presencia de partículas extrañas cuyo tamaño es extremadamente pequeño, es decir, de materia
coloidal y en suspensión.
Cuando la luz interactúa como una suspensión de partículas en una solución acuosa se Los
tipos de interacción que existen entre la luz y las partículas dependen del tamaño de
partícula, de la forma de las partículas y de la longitud de onda de la luz incidente. Las
interacciones casi siempre dan lugar a emisiones anisotrópicas (polarizadas).
Un método visual para medir la turbiedad (el turbidímetro de bujía de Jackson) se basa en la
observación de la desaparición de una imagen clara de la llama de una bujía a través de una columna
de la muestra. La medida depende tanto de la absorción y la dispersión de la luz que entra a la muestra,
así como de las características del ojo humano. La unidad de medida en este método es la unidad de
turbiedad de Jackson (JTU) y sólo se relaciona en concepto con la definición rigurosa que se dio antes
sobre turbiedad.
El turbidímetro de bujía de Jackson está diseñado para
medir turbiedad entre 25 y 1000 unidades. Las soluciones
que tienen una turbiedad mayor que ésta deben diluirse;
las soluciones con turbiedad menor se analizan mejor por
medio de un instrumento de dispersión luminosa, como el
turbidímetro de Hach o un espectrofotómetro con equipo
nefelométrico (dispositivo adjunto para medir la luz dis-
persa). El turbidímetro de bujía de Jackson se estandariza
con diluciones de una suspensión turbia de la misma agua
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA natural que se prueba o mediante una suspensión de caolín. Los instrumentos de transmisión y
nefelométricos se estandarizan con una suspensión patrón del polímero formacina. En los nefelómetros
la turbiedad se lee como "Unidades de turbidez nefelométrica" o NTU. Debe hacerse notar que no hay
razón para que exista ninguna relación fundamental entre los valores de turbiedad de una suspensión
medida por ninguna de las tres técnicas - visual, por transmisión y nefelométrica. Sin embargo, puede
establecerse correlaciones empíricas en ciertos niveles de turbiedad y sólidos suspendidos, para
efluentes de sedimentadores secundarios de procesos de lodos activados. Esta relación tiene la
siguiente expresión general:
SST, mg/L = (fSST)(T)
Donde fSST = factor que varía entre 2,0 y 2,7 para convertir las lecturas de la turbiedad en SST, (mg/L
SST)/UNT, y T = turbiedad, UNT.
OBJETIVOS DEL LABORATORIO
La práctica de laboratorio espera del alumno el entendimiento de la capacidad de refracción de la
luz de algunos cuerpos suspendidos en una masa de agua, denominada comúnmente turbiedad; la
familiaridad con el uso de los equipos nefelométricos y el reconocimiento de aquellos que iniciaron
la cuantificación de este parámetro de control, equipo de Jackson. Hoy en día es importante el
entendimiento de la determinación de la turbiedad del agua debido a que las plantas de tratamiento
emplean como base su principio para los procesos que encierra la potabilización de las aguas.
DEFINICIONES
Turbiedad o turbidez: Expresión de propiedad óptica que tiene una sustancia líquida de dispersar
y absorber sin cambio de dirección la luz que pasa a través de ella.
PRINCIPIO DEL METODO
El método se basa en la comparación de la intensidad de la luz dispersada por una muestra de
agua y una suspensión patrón de turbiedad en idénticas condiciones. Cuando mayor es la
intensidad de la luz dispersada, mayor es la turbiedad. En la figura 1 se ilustra este proceso.
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INTERFERENCIAS La turbiedad se puede determinar en cualquier muestra de agua libre de residuos y de sedimentos
gruesos. El material de vidrio sucio y la presencia de burbujas de aire, las cuales pueden
presentarse en la muestra durante la agitación, pueden dar resultados falsos. El color del agua
debido a sustancias disueltas que adsorben luz, da lugar a valores bajos de turbiedad bajos. Este
efecto, por lo general no resulta significativo en el caso de aguas tratadas.
MATERIALES
□ Vaso de precipitado de 400 ml.
□ Vasos de precipitado de 150 ml
□ Fiola de 150 ml
□ Baguetas de vidrio (para cada vaso)
□ Piceta de agua destilada
EQUIPOS
□ Nefelómetro (HACH) A – 2000N
Consta de una fuente de luz para iluminar la muestra y uno o más detectores fotoeléctricos,
con un dispositivo de lectura exterior para indicar la intensidad de la luz dispersada a 90° de
la trayectoria de la luz incidente. El nefelómetro debe estar diseñado de manera que
minimice la luz interferente que alcance el detector en ausencia de turbiedad y que no
Figura 1. Diagrama de medición fotoeléctrica de un Nefelómetro
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presente desviación significativa después de un breve período de calentamiento. La
sensibilidad del instrumento debe permitir la detección de diferencias de turbiedad de 0,02
UNT o menos en el rango mas bajo, en aguas con turbiedad menores que 1 UNT. Diferentes
diseños de nefelómetros producirán diferencias en los valores de medición de turbiedad,
aunque se use la misma suspensión para la calibración. Con la finalidad de reducir al mínimo
estas diferencias, se deben observar los siguientes criterios de diseño:
a) Fuente de Luz: Lámpara de filamento de tungsteno que trabaje a una temperatura de
color comprendida entre 2 200 K y 3 000 K.
b) Distancia recorrida por la luz incidente y la luz dispersada dentro del tubo de muestra: En
total no debe exceder los 10 cm.
c) Angulo de aceptación de la luz por el detector: Centrado a 90 ° respecto a la trayectoria
del haz de luz incidente y sin exceder ± 30 ° respecto de 90°. Si se usa un detector y un
sistema de filtro, deben tener una respuesta de pico espectral entre 400 nm v 600 nm.
• Celdas o tubos de medición.- Usar celdas o tubos de vidrio o de plástico
transparente o incoloro. Mantener las celdas escrupulosamente limpias por dentro y
por fuera y descartarlas si estuvieran deterioradas o presentaran rasguños.
Manipular las celdas solamente por el extremo superior para evitar ensuciarlas o
imprimir huellas dactilares en la trayectoria de la luz. Llenar las celdas con las
muestras y los patrones después de haberlos agitado cuidadosamente y haber
dejado tiempo suficiente para que se eliminen las burbujas.
Debido a pequeñas diferencias entre las celdas de medición, se debe usar pares
iguales de celdas o la misma celda, tanto para la estandarización como para las
mediciones. Las celdas o tubos de muestras se lava interior y exteriormente con
jabón de laboratorio, seguido de enjuagues múltiples con agua destilada o
deionizada y se dejan secar al aire.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
□ Agite la muestra y tome de ella una porción de 300 ml en un vaso de precipitado de 400 ml.
□ En un vaso de precipitado de 150 ml vierta 100 ml de la muestra.
□ En un segundo vaso haga una dilución de la muestra del 50%, es decir vierta 50 ml de la
muestra y 50 ml de agua destilada.
□ En un tercer vaso obtenga 100 ml de una dilución del 25% de la muestra.
□ En un cuarto vaso obtenga 100 ml de una dilución al 10% de la muestra.
□ Determine las turbiedades de cada uno de los vasos, percatándose que deberá mover
constantemente con una bagueta para evitar sedimentación y por lo tanto una pérdida de
turbidez.
□ Grafique los resultados obtenidos en un papel milimetrado (Turbiedad en el eje de las
Ordenadas y % de dilución en el eje de la abscisas).
□ Determine el error o desviación de las mediciones tomando como referencia de valor real la
turbiedad de la muestra original.
CALCULOS Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS
CALCULO DEL PORCENTAJE DE ERROR DE LA MEDICIÓN:
FORMULA GENERAL DE LAS DILUCIONES:
EXPRESIÓN DE RESULTADOS:
Los resultados serán expresados en Unidades Nefelométricas de Turbidez o
simplemente U.N.T.
Valor real – Valor medido
% de error = X 100 Valor real
C1 x V1 = C2 x V2
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CAPITULO 6
DETERMINACION DE LA ALCALINIDAD
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DETERMINACION DE LA ALCALINIDAD
INTRODUCCION La alcalinidad de un agua es su capacidad para neutralizar ácidos y constituye la suma de todas
las bases titulables. El valor medido puede variar significativamente con el pH de punto final utiliza-
do. La alcalinidad es la medida de una propiedad agregada del agua, y solamente puede
interpretarse en términos de sustancias específicas cuando se conoce la composición química de
la muestra.
La alcalinidad es importante en muchos usos y tratamientos de aguas naturales y residuales. La
alcalinidad muchas aguas de superficie depende primordialmente de su contenido en carbonatos,
bicarbonatos e hidróxidos que suele tomarse como una de la concentración de estos componentes.
Los valores determinados pueden incluir también la contribución de boratos, fosfatos, silicatos y
otras bases, cuando se hallen presentes. La alcalinidad.
Por exceso de concentración de metales alcalino-férreos tiene importancia para la determinación
de la aceptabilidad de un agua para irrigación. La determinación de la alcalinidad se utilizan en la
determinación y el control de los procesos de tratamiento de aguas limpias y residuales. Las aguas
residuales domésticas tienen una alcalinidad menor que la del suministro
OBJETIVO Aprender y comprender el significado de la presencia de la alcalinidad del agua y conocer a través
del contenido iónico los tipos que pueden presentarse, es uno de los principales objetivos que el
alumno debe legar ya que en la mayoría de los casos de evaluación de aguas para potabilización,
el conocer la alcalinidad puede significar un paso importante en su caracterización y decidir su
aplicabilidad para potabilización; a esto se une el control de la corrosión.
DEFINICIONES PH de punto final: Cuando la alcalinidad se debe solamente al contenido total de carbonatos o
bicarbonatos, el pH en el punto de equivalencia de la titulación, es determinado en función de
dióxido de carbono depende, a su vez de las especies totales de carbonato presentes
originalmente y de cualquier pérdida que pueda haberse producido durante la titulación. Como
puntos de equivalencia para las concentraciones de alcalinidad correspondientes, en mg de
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Alcalinidad a la fenolftaleina: Termino para designar la alcalinidad medida en mg/L de CaCO3
mediante titulación a pH 8,3 independientemente del indicador de color que se emplee para su
determinación. Para este efecto se puede usar el indicador fenolftaleina o púrpura metacresol.
Alcalinidad total: Termino para designar la alcalinidad mediante
PRINCIPIO DEL METODO El más aplicable de los métodos para la determinación de la alcalinidad del agua es el
Volumétrico; la alcalinidad es una medida de la capacidad del agua o un medio acuoso para
neutralizar la acidez de los iones hidrógeno. La alcalinidad del agua se debe principalmente al
contenido de iones OH-, CO3= y HCO3
- , por lo cual se considera una indicación de la
concentración de estos componentes, pero también puede incluir contribuciones de boratos, fosfatos, silicatos y otras bases.
TIPOS DE ALCALINIDADES PRESENTES EN EL AGUA
La presencia en el agua de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos son los que causarán la
alcalinidad y de acuerdo a la cantidad y a la combinación de los iones antes mencionados
determinarán los cinco diferentes tipos de alcalinidad que pueda tener un cuerpo de agua,
siendo estos:
Alcalinidad por Hidróxidos Alcalinidad por Carbonatos Alcalinidad por Carbonatos e Hidróxidos Alcalinidad por Carbonatos y Bicarbonatos Alcalinidad por Bicarbonatos.
NOTA: NUNCA EXISTIRA ALCALINIDAD POR LA COMBINACIÓN DE BICARBONATOS E HIDROXIDOS
Estos tipos de alcalinidad, en el laboratorio, serán determinados de acuerdo al principio de
reacciones de neutralización y en presencia de “indicadores químicos”; tal determinación
se basa en el cambio de color que los indicadores toman a un valor de pH determinado.
Por este efecto de los indicadores se podrán definir las (05) condiciones posibles de
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PUNTO FINAL DEL ANARANJADO DE METILO (pH=4,4)
CO3=
CO3=
CO3=
HCO-3
HCO-3
alcalinidad mencionadas anteriormente, Así tenemos:
Alcalinidad a la Fenolftaleina ( C20 H14 O4 ), este tipo de alcalinidad define, por la
coloración “rosada o grosella” al que cambia la muestra de agua cuando se le adiciona
unas gotas de Fenolftaleina, la posibilidad de encontrar Hidróxidos y/o Carbonatos a
valores de pH por encima de 3,3. si a una muestra analizada de le adiciona unas gotas
de Fenolftaleina, y ésta no cambia a grosella y permanece incolora, indicará que su pH
está por debajo de 8,3 y que por lo tanto no existen iones OH- Si llamamos F a la alcalinidad a la Fenolftaleina, M a la del Anaranjado de metilo y
T a la sumatoria de ambos, de acuerdo a la relación entre ellos se establecerá las
cinco condiciones de alcalinidad mencionados en la página anterior. Así tenemos:
PRIMERA CONDICION: PRESENCIA DE HIDRÓXIDOS SOLAMENTE
Cuando F = T ó M = 0
Es un caso muy raro en aguas naturales y que si es posible tal si a una muestra se le
adiciona unas gotas de Fenolftaleina y se logra un gasto F de titulación; y luego se le
adiciona unas gotas de Anaranjado de metilo y se observa un cambio de color: el que tiene
el indicador y la titulación que se haga sea tal que no se consiga el viraje de equivalencia a
un pH teórico de 4,4 es decir un color anaranjado salmón indicará una alcalinidad M nula,
concluyendo que la alcalinidad sólo es debida a la presencia de Hidróxidos. Esto se explica
en la siguiente gráfica:
F M
PUNTO FINAL DE LA FENOFTALEINA (pH=8,3)
OH-
CO3=
OH-
CO3=
CO3=
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PUNTO FINAL DEL ANARANJADO DE METILO (pH=4,4)
CO3=
CO3=
CO3=
HCO-3
HCO-3
En la gráfica se observa que los Hidróxidos sólo existen cuando hay un valor positivo de titulación
a la Fenolftaleina F, más no del Anaranjado de metilo M. también observamos un caso en el que F
es positivo (3ra columna), pero existe en presencia de Carbonatos siempre y cuando M sea
positivo.
SEGUNDA CONDICION: PRESENCIA DE CARBONATOS SOLAMENTE
Cuando F = 1/2 T ó F = M
Existe la posibilidad de que una muestra de agua presente sólo iones de carbonato CO3=,
esto ocurre cuando a una muestra tal le adicionamos unas gotas de Fenolftaleina, la
muestra cambiará a un color grosella obteniéndose un valor F de gasto; luego con la
adición de Anaranjado de Metilo cambiará a un color amarillento (como efecto del color del
indicador), consigue con la titulación de gasto M; si los valores de F y M son iguales
significará que solo existen carbonatos en la muestra y que la alcalinidad es debida a los
iones de carbonatos. En la siguiente gráfica se explica este caso.
En la gráfica se observa que los Carbonatos como alcalinidad están presentes por mitades por
encima y por debajo del punto final de titulación a la Fenolftaleina; para este caso la alcalinidad de
PUNTO FINAL DE LA FENOFTALEINA (pH=8,3)
OH-
CO3=
CO3
=
OH-
CO3=
F M
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PUNTO FINAL DEL ANARANJADO DE METILO (pH=4,4)
CO3=
CO3=
CO3=
HCO-3
HCO-3
carbonatos se calculará como sigue:
TERCERA CONDICION: PRESENCIA DE CARBONATOS E HIDROXIDOS
Cuando F > ½ T ó M > 0
Este caso ocurre cuando en una muestra con la adición de unas gotas de fenolftaleina se
produce una coloración grosella indicándose un valor positivo de F luego la neutralización
respectiva por medio de la titulación con ácido hasta llegar a un valor de pH teórico de 8,3.
si después se adiciona unas gotas de Anaranjado de metilo, cambia a una coloración
amarillenta y luego de la titilación se consigue un gasto indicando la presencia de
alcalinidad M mayor que cero, desde que F es positivo indica la posibilidad de la presencia
de Hidróxidos en la muestra y desde que M también es positivo indicará la presencia de
Carbonatos y/o Bicarbonatos, pero como de ninguna manera podrá existir la presencia de
Hidróxidos y Bicarbonatos en la misma muestra, se concluye que la alcalinidad presente es
debido a Hidróxidos y Carbonatos, donde los carbonatos existen en un valor medio por
encima del punto de cambio de color de la Fenolftaleina F y el valor medio restante por
debajo de éste y con un valor equivalente a la alcalinidad M obtenido. Esto se explica en la
siguiente gráfica:
Carbonatos presentes = 2 F = T
F M
PUNTO FINAL DE LA FENOFTALEINA (pH=8,3)
OH-
CO3=
OH-
CO3=
CO3=
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En la gráfica se observa que los carbonatos y los bicarbonatos (en la 4ta columna) pueden
causar confusión si se toma como premisa lo expresado en el párrafo anterior; para evitar
esto deberá recurrir al valor obtenido de F que debe ser mayor que la mitad del valor de la
sumatoria de F y M o sea F > ½ T, si ocurre que es menor se estará presentando la cuarta
condición de la alcalinidad analizada más adelante. Las fórmulas de cálculo de las
alcalinidades a los carbonatos e Hidróxidos serán:
CUARTA CONDICION: PRESENCIA DE CARBONATOS Y BICARBONATOS
Cuando F< ½ T y M > F
Cuando en una muestra ocurre que con la adición de Fenolftaleina se produce una tenue
coloración grosella y con la adición del Anaranjado de Metilo una coloración amarillenta,
luego de la titulación hasta el punto final de la Fenolftaleina, existe la posibilidad de
encontrar Carbonatos y bicarbonatos en la muestra, esto puede confundirse también con la
posibilidad de existencia de Carbonatos e Hidróxidos, pero la manera de comprobar el
primer caso es que si la mitad del total de la alcalinidad obtenida, (F + M)/2 ó T/2, resulta
ser mayor que el valor obtenido en la titilación a la Fenolftaleina F, o sea T/2 > F, se
comprobará que lo que existe es Bicarbonatos y no Hidróxidos; así mismo deberá
comprobar que M es mayor que F, Este caso se observa en la siguiente gráfica:
Carbonatos presentes = 2 M = 2 ( T – F )
Carbonatos Présentes = T – 2 ( T – F ) = 2 F - T
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PUNTO FINAL DEL ANARANJADO DE METILO (pH=4,4)
CO3=
CO3=
CO3=
HCO-3
HCO-3
Observamos que la gráfica que los valores de Carbonatos se encuentran de magnitud igual por
encima y por debajo del punto final de titulación a la Fenolftaleina y que los Bicarbonatos presentes
sólo se encuentran por encima del punto final de la titilación al Anaranjado de metilo y por debajo
del punto final a la fenolftaleina. Las fórmulas de calculo serán:
QUINTA CONDICION: PRESENCIA DE BICARBONATOS
Cuando F = 0 ó M > 0
Carbonatos Presentes = 2 F
Bicarbonatos Presentes = T – 2 F
PUNTO FINAL DE LA FENOFTALEINA (pH=8,3)
OH-
CO3=
OH-
CO3=
CO3=
F M
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PUNTO FINAL DEL ANARANJADO DE METILO (pH=4,4)
CO3=
CO3=
CO3=
HCO-3
HCO-3
Este caso es el más común en aguas subterráneas y algunas de las superficiales y es
debido a la facilidad de solubilidad y afinidad de estos iones en el agua. Cuando una
muestra de agua que presenta esto tipo de alcalinidad es analizada no ocurrirá coloración
alguna al adicionar unas gotas de Fenolftaleina pero sí cuando se le adiciona Anaranjado
de Metilo y el punto final de titulación será el valor M que se traducirá como la alcalinidad
total debida solamente a los Bicarbonatos; en este caso el cálculo de los Bicarbonatos se
hará como sigue:
A continuación se representa gráficamente este caso de posibilidad de alcalinidad en las
aguas.
Bicarbonatos Presentes = M
PUNTO FINAL DE LA FENOFTALEINA (pH=8,3)
OH-
CO3=
OH-
CO3=
CO3=
F M
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En resumen se tendrá el siguiente cuadro:
ALCALINIDAD A ALCALINIDAD A ALCALINIDAD A
LOS HIDROXIDOS CARBONATOS BICARBONATOS
F=0 0 2 T
F<(1/2)T 0 2F T-2F
F=(1/2)T 0 2F 0
F>(1/2)T 2F-T 2(T-F) 0
RE
LAC
ION
F Y
M
F=T T 0 0
INTERFERENCIAS EN EL ANÁLISIS
Comúnmente llevará a errores de viraje del indicador cuando la muestra presenta
concentraciones apreciables de fierro y manganeso puesto que estos se oxidan y pasan a
formar precipitados bastante finos que permanecen suspendidos y dan un color amarillento a la
muestra pudiendo causar engaños en el ojo del analista. Se recomienda para este caso el uso
del potenciómetro para titilación y verificar su cambio de viraje a 8,3 y luego a 4,4 de Ph, en el
caso de tener de presentar jabones, las materias grasas y los sólidos en suspensión o
precipitados pueden recubrir el electrodo de vidrio y causar una respuesta retardada. Dejar un
tiempo adicional entre las adiciones del reactivo para permitir que el electrodo recupere el
equilibrio, o limpiar éste, según sea el caso. No se debe filtrar, diluir, concentrar o alterar la muestra. La presencia de cloro residual en la muestra también puede causar el efecto contrario a lo
anterior; en este caso causará un efecto decolorante del indicador y dará como resultado un viro
retardado o en caso extremo ningún viraje. Se recomienda en este caso añadir una gota de
Tiosulfato de Sodio 0,1N o por medio de irradiaciones de rayos UV.
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MATERIALES
01 bureta graduada de 50 mL.
02 erlenmeyer de 250 mL.
01 pipeta volumétrica de 50 mL.
01 embudo de vidrio.
REACTIVOS Y SOLUCIONES
Indicador: Fenolftaleina
Indicador: Anaranjado de metilo
Acido Sulfúrico H2SO4 0,02N
EQUIPOS
Potenciómetro
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se usará muestras diferentes y el alumno determinará a los tipos de alcalinidad que presenta
cada una; para cada caso seguirá el siguiente procedimiento:
Tome dos porciones de 50 mL de la muestra.
Añada 3 gotas de Fenolftaleina y agite con movimientos suaves el erlenmeyer para
asegurar el contacto con toda la masa de muestra. La posibilidad es que luego de la
adición del indicador la muestra cambie a una coloración grosella.
Vacíe con mucho cuidado y usando el embudo de vidrio el H2SO4 0,02N de la botella de
reactivo a la bureta y llévelo hasta el nivel cero.
Titule en cada erlenmeyer con el ácido hasta que se decolore y anote su gasto en
mililitros usados.
Mida el pH para verificar el punto de vire
Ahora añada 3 gotas de Anaranjado de Metilo a cada una; notará una coloración
amarillenta
Siga titulando hasta un nuevo vire de color; en este caso el color de vire esperado es de
amarillo anaranjado salmón. Anote el gasto de H2SO4 en mL usados.
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Proceda a los cálculos mediante la formula expresada en el acápite siguiente.
CALCULOS Y RESULTADOS
DETERMINACIÓN DEL TIPO DE ALCALINIDAD PRESENTE POR EL CONTENIDO IONICO:
Para que determine el tipo de alcalinidad que tiene la muestra considere como F al gasto
de titilación con el indicador Fenolftaleina y M con el de Anaranjado de Metilo y de acuerdo
al cuadro.
Verifique que tipo de alcalinidad presenta la muestra; para hallar sus valores reales de
cada tipo introduzca esos datos en la fórmula de alcalinidad.
DETERMINACIÓN DE LA ALCALINIDAD TOTAL: El valor de la alcalinidad total será determinado mediante la siguiente fórmula práctica:
EXPRESIÓN DE RESULTADOS:
Los resultados serán expresados en Partes por millón (ppm) o miligramos por litro (mg/L) de Carbonato de calcio (CaCO3 )
Alcalinidad como ppm de CaCO3 = mL H2 SO4 x 1000
mL de muestra
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CAPITULO 7
DETERMINACION DE LA ACIDEZ
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DETERMINACION DE LA ACIDEZ
INTRODUCCIÓN
La acidez de un agua es su capacidad cuantitativa para reaccionar con una base fuerte hasta
un pH designado. El valor medio puede variar significativamente con el pH final utilizando en la
determinación. La acidez constituye la medida de una propiedad sobreañadida del agua y
puede interpretarse en términos de sustancias especifica solamente cuando se conoce la
composición química de la muestra. Con arreglo al método de determinación, los ácidos
minerales fuertes, los ácidos débiles, como el carbónico y el acético, y las sales hidrolizables,
como los sulfatos de hierro y aluminio, pueden incrementar la acidez determinada.
OBJETIVOS El uso de los datos de acidez obtenidos, complementados con los de alcalinidad podrá
determinar el grado de corrosividad de las aguas y el entendimiento de la manera de cuantificar
este parámetro ayudará la comprensión en forma más genérica acerca del control en aguas y
desagües y esto es de esperar como objetivo fundamental.
DEFINICION
La capacidad que tiene las aguas de neutralizar iones OH” se puede denominar como el “grado
de acidez de las aguas”. Esta puede ser dividida en dos tipos:
Acidez Total, debida a la presencia de bióxido de Carbono (CO2) no combinados
principalmente.
Acidez Mineral, debida a ácidos minerales principalmente (H2SO4, HCI, etc).
También la acidez puede ser causada por sales de ácidos fuertes y bases débiles por ejemplo las sales de Fierro y Aluminio de origen natural e industrial.
PRINCIPIO DEL METODO En la parte anterior se estudio la posibilidad del grado de basicidad y/o acidez que pueden
tener las aguas, éstos parámetros se pueden cuantificar con la medición de pH, pero el
determinar el grado de alcalinidad y acidez en unidades más representativas se logra
mediante el método Volumétrico; éste método se basa en reacciones de neutralización de iones causantes de la acidez. La relación que guarda con la alcalinidad de las aguas es
muy estrecha, de allí el control del grado de corrosividad de éstas, como se verá mas
adelante.
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APLICACIONES DE LA INFORMACIÓN DE ACIDEZ
Las determinaciones de CO2 resultan ser bastante aplicativos en muchos de los campos de la
ingeniería sanitaria tales como por ejemplo:
En las plantas de tratamiento de desagües para el control del crecimiento biológico.
En el abastecimiento público de aguas para el control de la corrosión; la corrosión a través
de este parámetro es también controlado en plantas industriales;
La cantidad de acidez también encierra mucha importancia para elegir la remoción por
aireación o simple neutralización con Cal o NaOH.
El tamaño de equipo dosador, cantidad de productos químicos, espacio para
almacenamiento y costo del tratamiento, son otras aplicaciones que pueden darse con la
determinación de la acidez.
En estudios realizados se han demostrado que la corrosión de tuberías en muchas plantas
industriales es debida a la acidez mineral, mientras que en aguas subterráneas de
abastecimiento es debido al CO2 que reacciona con los iones H+ presentes para formar
compuestos como los de ácido Carbónico (HCO3) y otros formados por ácidos débiles y
fuertes.
Para entender mejor porque el CO2 acidifica las aguas, se puede explicar que mucho
dependerá de la temperatura y por ende de la solubilidad del agua ya que el bióxido de
carbono es un gas bastante común sobre la superficie terrestre y es producida por muchas
reacciones biológicas de combinación con el oxígeno.
MATERIALES.-
01 bureta graduada de 50 mL
02 erlenmeyer de 250 mL.
01 pipeta volumétrica de 50 mL.
REACTIVOS Y SOLUCIONES.-
Indicador: Fenolftaleina
Indicador: Anaranjado de metilo
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Hidróxido de Sodio NaOH 0,02N
EQUIPOS
Potenciómetro
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se usarán dos muestras diferentes con el contenido de diferentes tipos de acidez; para
cada caso seguirá el siguiente procedimiento:
ACIDEZ TOTAL:
Tome dos porciones de 50 ml de la muestra.
Mida el pH de la muestra, si el valor esta por debajo de 8,3 continúe en c), de lo contrario
la muestra no presenta acidez.
Añada 3 gotas de Fenolftaleina y agite con movimientos suaves al erlenmeyer para
asegurar el contacto con toda la masa de muestra.
Vacíe con mucho cuidado y usando el embudo de vidrio el NaOH 0,02N de la botella de
reactivo a la bureta y llévelo hasta el nivel cero.
Titule en cada erlenmeyer con la base hasta que la muestra cambie a un color grosella y
anote su gasto en milímetros usados.
Mida el pH para verificar el punto de vire.
ACIDEZ MINERAL:
Tome dos porciones de 50 ml de la muestra destinada para este tipo de acidez.
Mida el pH de la muestra, si el valor esta por debajo de 4,4 continúe en c), de lo contrario la
muestra no presenta acidez mineral.
Añada 3 gotas de Anaranjado de metilo y agite con movimientos suaves al erlenmeyer para
asegurar el contacto con toda la masa de muestra. En este instante la muestra deberá
tornarse se color rojiza.
Vacíe con mucho cuidado el NaOH 0,02N, usando nuevamente el embudo de vidrio, de la
botella de reactivo a la bureta y llévelo hasta el nivel cero.
Titule en cada erlenmeyer con la base hasta que la muestra cambie a un color anaranjado
salmón y anote su gasto en mililitros usados.
Mida el pH para verificar el punto de vire.
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CALCULOS Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS.-
DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ TOTAL:
El valor de la acidez total será determinado mediante la siguiente fórmula práctica:
DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ MINERAL:
El valor de la acidez mineral será determinado mediante la siguiente fórmula práctica:
EXPRESIÓN DE RESULTADOS:
Los resultados serán expresados en Partes por millón (ppm) o miligramos por litro (mg/L) de Carbonato de Calcio (CaCO3) como Acidez Total o Mineral según los datos
que introduzca en la fórmula.
Bobliografia: METODOS NORMALIZADOS PARA EL ANÁLISIS DE AGUAS POTABLES Y
RESIDUALES APHA - AWWA – WPCF. 17 EDICION.
mL NaOH x 1000
Acidez Total como ppm de CaCO3 = mL de muestra
mL NaOH x 1000
Acidez Mineral como ppm de CaCO3 = mL de muestra
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CAPITULO 8
DETERMINACION DE LA DUREZA TOTAL
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DETERMINACIÓN DE LA DUREZA TOTAL
METODO VOLUMÉTRICO CON EDTA
1. INTRODUCCION El agua nunca es pura, excepto posiblemente en su estado de vapor. El agua siempre contiene
impurezas, que son los constituyentes de origen natural. Con frecuencia el agua contiene
contaminantes, que son constituyentes de origen antropogénico. Por ejemplo, la presencia de
las impurezas químicas de los iones Calcio y Magnesio (Ca2+ y Mg2+) en las aguas subterráneas es normalmente de origen natural, siendo debidas a la disolución de estos
minerales a partir de las rocas del suelo y subterráneas.
La “dureza total” se expresa principalmente por la suma de los cationes metálicos divalentes,
Ca2+ y Mg2+. Estos cationes reaccionan con el jabón para formar precipitados y con otros iones
presentes en el agua para formar incrustaciones en las calderas. Los iones que provocan la
dureza tienen su origen en el suelo y en las formaciones geológicas. La Tabla 1 relaciona las
especies iónicas dominantes, todas responsables de la dureza. La dureza es un parámetro
usado en el agua para consumo humano. Tradicionalmente, la dureza se calcula en mg
CaCO3/L (similar a la alcalinidad) o como meq/L.
2. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN
• La presente guía de práctica establece el método titulo métrico con EDTA para determinar la
dureza en aguas para consumo humano, subterráneo y superficial.
• El presente método es aplicable para muestras de aguas con rango de concentraciones de
dureza entre 0 y 1 000 mg /L de CaCO3.
3. REFERENCIAS NORMATIVAS
Las siguientes guía de practica esta efectuada en función de la Norma Técnica Peruana NTP
214.018 1999.
4. DEFINICIONES
Para los propósitos de la presente guía de practica se aplican las definiciones siguientes:
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• Dureza total: Concentración total debida a iones de calcio y magnesio, ambos expresados como
carbonate de calcio en miligramos por litro.
• Dureza carbonatada: Concentración debida a los carbonates y bicarbonatos de calcio y magnesio;
equivalente a la alcalinidad total cuando la dureza es numéricamente mayor que la alcalinidad de
carbonatos y bicarbonatos. La cantidad de dureza en exceso se llama dureza "no carbonatada".
Cuando la dureza es numéricamente igual o menor que la alcalinidad debida a carbonatos y
bicarbonatos, toda la dureza es carbonatada y no hay dureza no carbonatada.
5. PRINCIPIO DEL METODO
El ácido etilendiaminotetracetico y sus sales sódicas (abreviada EDTA) forman un complejo
quelato soluble cuando se adiciona a una solución de ciertos cationes metálicos. Si se adiciona una
pequeña cantidad de un colorante tal como erio cromo negro T o calmagita a una solución
que contenga iones de calcio y magnesio a pH 10.0 ± 0.1, la solución se tornara de color rojo
vino. Si se añade EDTA como titulante, se formaran complejos de calcio y magnesio, y al agotarse
estos iones, la solución variara de color rojo vino a azul, indicando el punto final de la titilación. El ion
magnesio debe estar presente para rendir un viraje satisfactorio, para lo cual se añade a la solución
amortiguadora una pequeña cantidad de sal magnésica de EDTA complexométricamente neutral.
Esto introducirá automáticamente suficiente magnesio y obviara el uso de un blanco de
corrección.
La precisión del punto de viraje mejora con el aumento del pH, pero este no debe
aumentarse indefinidamente ya que puede precipitar el carbonato de calcio o el hidróxido de
magnesio y además porque se produce un cambio de coloración a pH altos. El pH se debe
mantener en 10,0 ± 0,1. La duración de la titilación se fija en 5 minutos como limite, para minimizar la
tendencia a la precipitación de carbonato de calcio.
6. INTERFERENCIAS Algunos iones metálicos interfieren produciendo puntos finales débiles o indiferenciados, o
provocando un consumo estequiométrico de EDTA. Se reduce esta interferencia añadiendo
algunos inhibidores antes de la titilación.
Las materias orgánicas coloidales o en suspensión también pueden interferir con el punto final.
Esta interferencia se elimina por evaporación de la muestra por secado en baño de vapor y
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calcinación en horno de mufla a 550 °C hasta que se produzca la oxidación completa de la
materia orgánica. Diluir el residual con 20 mL de solución de ácido clorhídrico (HCI) IN,
neutralizar a pH 7,0 con solución de hidróxido sodio (NaOH) 1 N y completar hasta 50 mL con
agua destilada o desionizada; enfriar y continuar de acuerdo con el procedimiento general.
7. EQUIPOS Y MATERIALES
• Matraz o erlemneyer de 250 mL.
• Frascos volumétricos de 1 000 mL, 200 mL y 100 mL.
• Buretas de vidrio boro silicato de 50 mL y 10 mL.
• Pipetas volumétricas de 10 mL, 25 mL y 50 Ml
• Balanza analítica con precisión 0,1 mg
8. REACTIVOS
Usar solamente reactivos de grado analítico.
• Agua destilada o desionizada con una conductividad menor que 5 uS/cm (u.S =
microsiemens)
• Cloruro de amonio, NH4Cl
• Sal di sódica del ácido etilendiaminotetracético dihidratado, EDTA
• Sulfato de magnesio, Mg SO4.7H2O
• Cloruro de magnesio, Mg Cl2.6H2O
• Hidróxido de amonio, NH4OH
• Cianuro de sodio, NaCN
• Calmagita, ácido l-(l-hidroxi-4-metil-2-fenilazo)-2-naftol-4-sulfónico 6
• Negro de eriocromo T, sal sodica del acido l-(l-hidroxi-2-naftilazo)-5-nitro-2-naftol-4-
sulf6nico. N° 203 en el indice de color.
• Carbonato de calcio, CaCO3
9. SOLUCIONES
9.1 Solución amortiguadora: Disolver 16,9 de cloruro de amonio (NH4C1) en 143 mL de
hidróxido de amonio concentrado (NH4OH). Disolver 1,179 g de sal disódica del ácido
etilendiaminotetracetico dihidratado y 780 mg de sulfato de magnesio (MgSO4.7H2O) o
644 mg de cloruro de magnesio (Mg C12.6H2O) en 50 mL de agua destilada o
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desionizada Mezclar ambas soluciones y diluir a 250 mL con agua destilada o desionizada.
La solución se conserva en un recipiente de plástico o de vidrio borosilicato, resistente con
tapa hermética para impedir la perdida de amoniaco (NH3) o la absorción de dióxido de
carbono (CO2) del ambiente. Se puede almacenar como máximo durante un mes.
9.2 Soluciones de inhibidores Para la mayoría de aguas no son necesarias, pero cuando el agua contenga iones
interferentes, se debe añadir un agente acomplejante adecuado para lograr un cambio neto y
exacto de color en el punto final. Se puede usar los siguientes:
• Inhibidor I: Ajustar las muestras ácidas a pH 6 o mas con soluciónamortiguadora
de NaOH 0,17V. Añadir 250 mg de cianuro sódico (NaCN) en polvo. Acontinuación,
añadir suficiente solución amortiguadora para ajustar a pH 10,0 ±
0,1(PRECAUCION: EL NaCN es extremadamente toxico. Su empleo requiere la
adopción de precauciones extraordinarias. Las soluciones que contengan este inhibidor
deben drenarse con un chorro de agua en cantidad suficiente para asegurar que no
quede ácido capaz de liberar ácido cianhídrico toxico volátil).
• Inhibidor II: Disolver 5,0 g de sulfuro sodico (Na2S. 9H,O) o 3,7 g de Na2S. 5H2O
en 100 mL de agua destilada o desionizada. La entrada de aire se evita con un tapón de
goma fijado fuertemente. Este inhibidor se deteriora por oxidación del aire y
produce un precipitado sulfuroso que oscurece el punto final cuando existen
concentraciones apreciables de metales pesados. Se emplea 1 mL en el apartado 10.1.
• Inhibidor III: MgCDTA sal magnésica de ácido 1,2- ciclohexanodiaminotetracético.
Añadir 250 mg por 100 mL de muestra y disolver completamente antes de aportar la
solución amortiguadora. Usar este agente complejante para evitar el uso de inhibidores
tóxicos u olorosos cuando existan sustancias interferentes a concentraciones que
afecten al punto final pero no contribuyan significativamente al valor de dureza.
Pueden adquirirse en el mercado reactivos que incorporan una solución amortiguadora y un
complejante; estas mezclas tienen que mantener un pH de 10,0 ±0,1 durante la titilación y
proporcionar un punto final neto y exacto cuando se titula la muestra.
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9.3 Soluciones de indicadores Se puede usar varies tipos de indicadores. El principal problema con las soluciones
indicadoras es que se deterioran con el tiempo y dan diferentes puntos finales en la
titilación. Los dos indicadores que se mencionan a continuación, se pueden usar en forma
de polvo seco siempre que se tenga cuidado en evitar su exceso.
• Calmagita: Es estable en solución acuosa y produce el mismo cambio de color que el
negro de erio cromo T, con un punto final neto. Disolver 0,10 g de calmagita en 100 mL
de agua destilada o desionizada . Emplear 1 mL por cada 50 mL de solución a
titular, ajustando el volumen si es necesario.
• Negro de eriocromo T. Disolver 0,5 g en 100 g de 2,2',2"-nitrilotrietanol (también
llamado trietanolamina) o 2-metoximetanol (también llamado etilenglicol- monometil
éter) . Añadir 2 gotas por cada 50 mL de solución a titular. Si es necesario, ajustar el
volumen.
9.4 Solución patrón de EDTA, 0,01 M: Pesar 3,723 g de etilendiaminotetracetico disódico
dihidratado (EDTA), disolver en agua destilada o, desionizada hasta 1 000 mL.
Estandarizar.cpn una solución de patrón primario de calcio como se describe a
continuación: Titular 15 6 20 mL de la solución patrón primario de CaCO3 diluidos en 50
mL de agua destilada en un erlenmeyer de 250 mL. El factor se calcula de la siguiente
manera:
f = volumen titulado de solución patrón de CaCO3
gasto real de solución de EDTA
El titulante extrae cationes productores de dureza de los recipientes de vidrio blando, por lo
que debe conservarse en frascos de polietileno (preferible) o vidrio boro silicato. El
deterioro gradual se compensa volviendo a estandarizar la solución periódicamente.
9.5 Rojo de metilo. Disolver 20 mg de rojo de metilo en 100 mL de agua destilada.
9.6 Solución de calcio: Pesar 1,000 g de CaCO3 anhidro en un erlenmeyer de 500 mL.
Colocarle un embudo y añadir poco a poco solución de HCl(1 + 1) hasta la disolución
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total del CaCO3. Añadir 200 mL de agua destilada o desionizada y hervir durante unos
minutos para expulsar el CO2. Enfriar y adicionar unas gotas de solución indicadora de
rojo de metilo y ajustar al color naranja intermedio por adición de solución 3N de NH4OH o
solución de HC1 (1+1), según se requiera. Trasvasar cuantitativamente a un frasco
volumétrico y diluir hasta 1 000 mL con agua destilada o desionizada; 1 mL de solución =
1,00 mg de CaCO3.
10. PROCEDIMIENTO
• Titulacion de muestras: Seleccionar un volumen de muestra que requiera menos de 15
mL de solución EDTA y realizar la titilación con la solución estándar de EDTA, en cinco
minutos como máximo, medidos a partir del momento de la adición de la solución
amortiguadora.
Tomar un volumen adecuado de muestra, p.e. 25.0 mL y completar hasta 50 mL con agua
destilada o desionizada en un erlenmeyer para ajustar el pH a 10,0 ±0,1. Añadir entre
1 mL y 2 mL de solución amortiguadora. Adicionar una o dos gotas de solución indicadora o
una cantidad adecuada del indicador en polvo. Titular lentamente con solución patrón de
EDTA, agitar continuamente, hasta que desaparezcan los últimos matices rojizos. Añadir
las ultimas gotas con intervalos de 3-5 segundos. En el punto final, la solución suele ser de
color azul. Se recomienda utilizar luz natural o una lámpara fluorescente, ya que las
lámparas de incandescencia tienden a producir un matiz rojizo en el color azul del punto
final.
• Muestra de dureza baja: Para aguas ablandadas y aguas naturales de dureza baja
(menores de 5 mg de CaCO3/L), tomar de 100 a 1 000 mL de muestra, añadir cantidades
proporcionalmente grandes de solución amortiguadora, inhibidor e indicador. Añadir
lentamente la solución de EDTA estandar por medio de una micro bureta y realizar un
blanco, utilizando agua bidestilada, destilada o desionizada del mismo volumen que la
muestra, a la que se le añade idénticas cantidades de solución amortiguadora, inhibidor e
indicador. Sustraer el volumen de la solución patrón de EDTA gastado para el blanco del
volumen empleado en la muestra.
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA 11. EXPRESION DE RESULTADOS
Calcular la dureza de acuerdo a la siguiente expresión:
Dureza (EDTA) como mg de CaCO3/L = A x f x l 0 0 0
mL de muestra
donde:
A = es el volumen en mL de la solución de EDTA estándar
f = factor volumétrico de la solución de EDTA estándar
Tabla 1. Especies iónicas responsables de la dureza
Cationes Aniones
Ca2+ −3HCO
Mg2+ −24SO
Si2+ Cl
Fe2+ −3NO
Mn2+ −23SiO
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CAPITULO 8
DETERMINACION DE LOS CLORUROS
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DETERMINACION DE CLORUROS
INTRODUCCION
El cloruro, en forma de ion (Cl-) es uno de lo aniones inorgánicos principales en el agua natural
y residual. En el agua potable, el sabor salado producido por el cloruro, es variable y depende
de la composición química del agua. Algunas, con 250 mg Cl- /L puede tener un sabor salado
detectable si el catión es el sodio. En cambio, ese gusto salado típico puede estar ausente en
aguas con hasta 1 000 mg/L cuando los cationes predominantes son el calcio y magnesio.
La concentración de cloruro es mayor en las aguas residuales que en las naturales, debido a
que el cloruro de sodio (NaCl) es común en la dieta y pasa inalterado a través del aparato
digestivo. A lo largo de las costas, el cloruro puede estar presente a concentraciones altas por
el paso del agua del mar a los sistemas de alcantarillado. También pueden aumentar debido a
los procesos industriales.
Un elevado contenido de cloruro puede dañar las conducciones y estructuras metálicas y
perjudicar el crecimiento vegetal.
1. METODOLOGÍA APLICADA
Entre los métodos que existen para la determinación de los cloruros en el aguas, tenemos
el denominado método de Mohr que es usado por la capacitación de diferentes tipos de
muestras y la facilidad con respecto a los materiales y reactivos usados.
2. OBJETIVOS DEL LABORATORIO
El conocimiento del significado de la presencia de los cloruros en el agua y muestras de
desagües servirán de base para resolver algunas dudas respecto a la calidad química de
las aguas, así como la infiltración en las aguas de las aguas marinas, de los desagües
domésticos e industriales y su cuantificación a través del uso de este método para su
determinación servirá de base para cumplir tales objetivos.
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3. FUNDAMENTACION TEORICA DEL TEMA
Mucho se puede decir acerca de la presencia de los cloruros en las aguas que sirven de
fuente de abastecimiento para consumo humano o industrial. Desde que el agua tiene un
sabor diferente, salobre y con una alta conductividad, servirá como referencia para suponer
que los cloruros se encuentra en un rango no permisible según el control sanitario de
aguas de consumo humano (Legislación OMS y Ministerio de Salud); los cloruros son sales
que pueden formar parte de una masa de agua en forma natural por la infiltración de las
aguas marinas, esto es cuando la napa freática es interferida por la presencia de agua de
mar debido a la cercanía de los océanos del punto de abastecimiento; el grado de
concentración de estos en el agua dependerá de varios factores, entre los mas importantes
tenemos:
La estratigrafía del terreno, que por lo común son bastante arenosos permitido una
rápida infiltración de las aguas marinas.
La distancia del litoral al punto de captación de aguas para potabilización, que son
extraídas por bombeo.
Características hidrográficas, es decir cercanía de otras fuentes de agua dulce como
ríos por ejemplo.
Sanitariamente un agua bastante salada es imbebible, sin embargo la necesidad y la
escasez de fuentes de abastecimiento de agua ha hecho que muchas partes del país y del
mundo han preferido consumir aguas hasta con más de 2000 ppm de cloruros y otras sales
disueltas. La naturaleza del hombre es convivir con el medio que le rodea ha hecho posible
que desarrollen tal insensibilidad. En el Perú se ha encontrado en algunas fuentes con
contenidos por encima de 500 ppm de cloruros, es el caso de Marcona, Pucusana, etc. en
donde cierta parte o la totalidad de la población se abastece y consume esas aguas por la
carencia de nuevas fuentes o por el alto costo que representa el traer agua de zonas
donde el agua es de óptima calidad; al respecto se han hecho muchos estudios para
optimizar el consumo del agua como es el caso de Pucusana.
APLICACIÓN DE LA INFORMACION DE CLORUROS La información de los cloruros podrá servir en campos importantes de la ingeniería
sanitaria, así tenemos:
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Si normalmente el agua que se bebe en una población presenta características
óptimas y de repente se incrementan los valores de cloruros pueden indicarnos la
infiltración de desagües domésticos e industriales en la red por alguna rotura pequeña
o rajadura de las tuberías enterradas que normalmente no son percibidas sino con
equipamiento especializado.
En el control de estaciones de bombeo cercanas al mar para el control de las
profundidades de perforación y en el caso de una estación en servicio para el control
de los caudales de bombeo.
El uso de los cloruros también es importante por ejemplo en estaciones de tratamiento
de aguas y desagües al ser usados como trazadores, es decir como control de
volúmenes de regulación y períodos de retención de unidades de tratamiento; esto es
principalmente por su facilidad de cuantificación, por no ser tóxico, por no intervenir en
algunas reacciones biológicas y por no ser fácilmente absorbido por formaciones
rocosas como es el caso del uso de otras sustancias.
La perceptibilidad de los cloruros en el agua no puede ser estandarizado, esto
dependerá de la agudeza gustativa de las personas; algunos valores en las que ya
perciben la presencia de los cloruros son por ejemplo en 180, 250 y hasta 500 ppm;
por encima de este valor ya es perceptible por las personas.
PRINCIPIO DEL METODO
La metodología de determinación de los cloruros está basado en la precipitación del ión cloruro en forma de cloruro de plata, proveniente de la titulación con nitrato de plata en
una muestra neutra o ligeramente alcalina. Se usa como indicador el cromato de
potasio, el cual con un exceso de agente titulante forma el cromato de plata de color amarillo – rojizo.
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4. INTERFERENCIAS EN EL ANÁLISIS
Interfieren los iones sulfuro, tiosulfato y sulfito; estas interferencias se pueden eliminar
siguiendo los procedimientos apropiados (ver método estándar).
Algunos cuerpos de agua presentan interferencias de yodo, bromo y cianuro que se
registran en concentraciones equivalentes al cloruro. Estas interferencias son debido
en muchos casos a infiltraciones de desagües industriales, caso que ocurre en muchos
ríos de la sierra por influencia de los relaves mineros; en otros casos el motivo de
concentraciones apreciables de estas interferencias es las capas estratégicas del suelo
por donde discurren las aguas.
5. MATERIALES.-
02 erlenmeyers de 250 ml.
01 bureta de 25 ml
01 pipeta volumétrica
01 fiola de 100 ml (en caso de dilución de la muestra)
6. REACTIVOS Y SOLUCIONES.-
Indicador: Cromato de Potasio (K2CrO4)
Indicador: Fenolftaleina.
Solución valorada de Nitrato de Plata (AgNO3), 0,0141N.
Solución valorada de Cloruro de Sodio (NaCl), 0,0141N.
Solución de hidróxido de Sodio (NaOH), 0,05N
Solución de ácido sulfúrico (H2SO4), 0,05N
Agua libre de cloruros, para la muestra testigo (agua destilada)
Reactivos especiales para la eliminación de la interferencia:
Suspensión de hidróxido de aluminio (Al(OH)3).
Peróxido de hidróxido (H2O2), al 30%.
7. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.-
Está en la precipitación del ión cloruros en forma de cloruros de plata en el punto de
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equivalencias de titilación frente al indicador de cromato de potasio formando cromato de
plata. La metodología es la siguiente:
Coloque 100 ml de la muestra en un erlenmeyer y en otra 100 ml de agua destilada
(libre de cloruros) que servirá como testigo para la comparación.
Agregue unas gotas de fenolftaleina y ajuste a un ligero color rosa (pH entre 7 – 10)
agregando ácido o hidróxido de Na, según sea necesario.
Agregue 1 ml de Cromato de Potasio, K2CrO4; la muestra cambiará a un color amarillo.
Titule con la solución valorada de Nitrato de Plata hasta que aparezca una coloración
amarillo rojizo. Anote el gasto.
Igualmente determine el gasto del titulante de la muestra testigo, siguiendo el
procedimiento descrito anteriormente.
Para muestras con interferencias:
Para el caso de una muestra colorida se decolora por la adición de 3 ml de suspensión de
hidróxido de aluminio con agitación,. Después de 10 minutos se filtra y se leva con 10 a 15 ml de
agua destilada.
Si la muestra contiene sulfuro o tiosulfato, se alcaliza, al a fenolftaleina, con solución de hidróxido
de sodio, NaOH; se agrega 1 ml de H2O2 y se agita; luego se neutraliza con ácido sulfúrico, H2SO4.
8. REACCIONES QUÍMICAS.-
PRECIPITACIÓN DEL CLORURO DE PLATA
NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3
PUNTO DE EQUIVALENCIA DEL CROMATO DE PLATA EN EL PUNTO DE VIRAJE DE COLOR:
K2CrO4 + 2AgNO3 Ag2CrO4 + 2KNO3
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9. CALCULOS Y EXPRESION DE RESULTADOS.-
DETERMINACIÓN DE CLORUROS:
DETERMINACIÓN DE CLORUROS (FORMULA PRACTICA CUANDO LA NORMALIDAD DEL
10. EXPRESIÓN DE RESULTADOS:
Los resultados serán expresados en Partes por millón (ppm) o miligramos por Litro (mg/L) como ión Cl- según los datos que introduzca en la fórmula.
mg/L Cl- = [ml AgNO3 (muestra) – ml AgNO3 (testigo)] x Normalidad AgNO3 x 35,46 x 1000 ml de muestra
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CAPITULO 9
DETERMINACION DE SULFATOS
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DETERMINACIÓN DE SULFATOS
INTRODUCCIÓN
Los sulfatos están presentes en forma natural en numerosos minerales y se utilizan
comercialmente, sobretodo en la industria química. Se descargan en el agua a través de los
desechos industriales y de los depósitos atmosférico; no obstante, las mayores
concentraciones se dan, por lo común, en las aguas subterráneas y proceden de fuentes
naturales.
El sulfato es uno de los iones que contribuyen a la salinidad de la aguas, encontrándose en la
mayoría de las aguas naturales. Algunas aguas no lo contienen, y otras presentan más de 2
gr/L dependiendo del terreno.
El origen de los sulfatos puede ser:
Debido a la disolución de los yesos, CaSO4*2H2O.
Oxidación de sulfuros(piritas), los cuales dan lugar a ión sulfato ó ácido sulfúrico libre
según la riqueza del agua en iones metálicos.
Los sulfatos son después de los bicarbonatos y de los silicatos son los elementos principales
de las aguas continentales.
En obras públicas, aguas con más de 300 mg/L de ión sulfato son perjudiciales porque atacan
el cemento
El sulfato es uno de los aniones menos tóxico; sin embargo, en grandes concentraciones, se
han observado catarsis, deshidratación e irritación gastrointestinal. El sulfato magnésico,
también denominado sales de Epsom, se han utilizado como purgante durante muchos años.
No se propone un valor guía basado en criterios sanitarios para el sulfato. No obstante, dado
los efectos gastrointestinales resultantes de la ingestión de agua que lo contiene en elevadas
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concentraciones, se recomienda que se notifique a las autoridades sanitarias la existencia de
fuentes de agua de bebida que contengan concentraciones de sulfato superiores a 500 mg/L.
La presencia de sulfato en el agua para consumo humano puede causar también un sabor
perceptible y contribuir a la corrosión de los sistemas de distribución.
En aguas residuales la cantidad de sulfatos es un factor muy importante para la determinación
de los problemas que pueden surgir por olor y corrosión de las alcantarillas. Dichos problemas
son el resultado de la reducción de los sulfatos de H2S, bajo condiciones anaeróbicas:
Bacterias
SO4= + materia orgánica S= + H2O + CO2
Anaerobia
S= + 2H+ = H2S
Al producirse H2S se tiene serios problemas por olor; la subsecuente oxidación del H2S, por
ciertas bacterias, permite el ataque del concreto por el H2SO4 (ácido fuerte)
Esquemáticamente, el fenómeno puede presentarse en la forma indicada en la figura que a
continuación se presenta.
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Resumiendo se puede decir que el H2S presenta varios problemas en el mantenimiento de las
alcantarillas, a saber:
□ Su olor desagradable, a huevo podrido, causa malestar, descontento e incomodidad al
público, a pesar que la sensibilidad al olor se pierde después de un periodo corto de
exposición.
□ El gas es toxico y causa la muerte o daños físicos al personal de mantenimiento.
Concentraciones mayores de 20 mg/L son tóxicas y producen parálisis respiratoria.
□ El gas es explosivo en una gran variedad de concentraciones; mezcla de aire con 4 a 46%
de H2S, en volumen son explosivas.
□ En solución, el gas hace más difíciles de tratar las aguas residuales.
□ En forma de H2SO4 ataca las estructuras metálicas y de concreto.
OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN
La presente guía de práctica esta basada en la norma técnica peruana, la cual establece el
método tubidimétrico para determinar el contenido de sulfatos en muestras de agua para
consumo humano, subterráneo y superficial.
El rango de aplicación del método es de 0 mg so4-2 a 40 mg SO4
-2/L. Se puede determinar
mayores concentraciones de sulfatos por medio de diluciones de la muestra.
PRINCIPIO DEL METODO
El ion sulfato precipita en medio ácido con cloruro de bario para formar una suspensión de
sulfato de bario de tamaño uniforme. Se mide la absorbancia de la suspensión de sulfato de
bario en un espectrofotómetro o nefelómetro y se determina la concentración de ion sulfato por
comparación de la lectura con una curva de calibración.
INTERFERENCIAS
El color o la materia suspendida en gran cantidad interfiere en la medición de sulfatos. Parte
de la materia en suspensión puede ser eliminada por filtración. Si ambas interferencias son
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pequeñas en comparación con la concentración de sulfato, se procederá a corregir midiendo
blancos a los que se le añade Cloruro de Bario (BaCl2) Interfiere también un exceso de sílice
superior a 500 mg/L y en las aguas con gran cantidad de materia orgánica puede no ser
posible precipitar BaSO4 satisfactoriamente. La determinación de sulfatos se debe realizar a
temperatura ambiente, pero es factible admitir una variación máxima de 10 °C porque dicha
variación no producirá errores apreciables.
EQUIPOS Y MATERIALES
Agitador magnético
Espectrofotómetro o Nefelómetro
Cronómetro
Vaso de precipitado o erlenmeyer de 250 ml
REACTIVOS
Agua destilada o desionizada con una conductividad menor de 5
uS/cm (uS = microsiemens)
Cloruro de bario, BaCl22H2O en cristales, con tamaño de partículas
entre 20 y 30 micrones.
SOLUCIONES
Solución amortiguadora (preparación de la solución ver norma técnica peruana NTP
214.023 pag. 3 y 4).
MUESTREO
Las muestras deben ser recolectadas en envases de vidrio neutro o polietileno, sin preservante.
En presencia de materia orgánica, ciertas bacterias pueden reducir los sulfatos a sulfuros, lo que
evita mediante la refrigeración. Las muestras se pueden conservar en refrigeración hasta por 28
días.
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PROCEDIMIENTO
MEDICION DE LAS MUESTRAS
Tomar 100 ml de la muestra o una porción de ésta, diluida a 100
mL si la concentración de sulfatos es mayor a 40 mg/L, en un vaso
de 250 mL. En el caso de dilución, anotar el factor
correspondiente.
Añadir a la muestra 20mL de solución amortiguadora, agitar la
mezcla con un agitador magnético a velocidad constante y añadir aproximadamente 200
mg de cristales de cloruro de bario. Mantener la agitación por 60 s +/- 2s (si la muestra
tiene turbiedad mayor de 1 UNT, medir la turbiedad o la absorbancia de la muestra antes
de añadir los cristales de cloruro de bario).
Al finalizar el período de agitación verter la solución en la celda de medición y dejar
reposar durante 5,0 min +/- 0,5 min.
Transcurridos los 5 minutos de reposo, medir la turbiedad o la absorbancia originada por
la suspensión del precipitado de BaSO4 en la muestra.
Cheque la validez de la curva de calibración midiendo una suspensión patrón cada tres o
cuatro muestras.
EXPRESIÓN DE RESULTADO Tomar el valor de la direferencia de turbiedad o absorbancia antes y después de añadir los
cristales de BaCl2 (En caso de no haberlo medido, se toma el primer valor como cero), y se
confronta este valor con la curva de calibración para obtener la concentración de sulfatos.
Si se tomo una porción diluida de muestra, multiplicar el valor de la concentración de sulfatos
obtenido, por el factor de dilución correspondiente.
mg SO4-2/L = (mg SO4
-2) x 1 000
mL de muestra
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CURVA DE SULFATOS (20-40 ppm)
y = 0.2591x + 2.3727R 2 = 0.999
15
20
25
30
35
40
45
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
TURBIEDAD (NTU)
CO
NC
. (m
g/L)
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MÉTODO GRAVIMÉTRICO CON CALCINACIÓN DEL RESIDUO
PRINCIPIO
El sulfato se precipita en una solución acidulada con ácido Clorhídrico, como Sulfato de Bario
por la adición de cloruro de Bario.
La precipitación se verifica a un punto cercano a la ebullición y después de un período de
digestión, el precipitado se filtra, se lavas con agua hasta que quede libre de Cloruros, se
calcina y se pesa como BaSO4.
INTERFERENCIAS
a. Los sólidos suspendidos, la Sílice, el Cloruro de Bario precipitante, el Nitrato y el Sulfito
conducen a resultados elevados.
b. Los sulfatos ácidos de metales alcalinos, los metales pesados como el cromo y el hierro,
inducen a resultados bajos, porque interfieren con la precipitación completa del Sulfato y
porque forman Sulfatos de metales pesados.
REACTIVOS
Indicador de Rojo Metilo
Ácido Clorhídrico 1 + 1
Solución de Cloruro de Bario
Crema de Asbesto
Solución de Nitrato de Plata-Ácido nítrico
EQUIPOS
Estufa de secado, equipado con control termostatico
Mufla con indicador de temperatura
Desecador
Aparato de filtración
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PROCEDIMIENTO
a. Se ajusta la muestra clarificada (tratada si es necesario para eliminara los agentes
interferentes) para que, aproximadamente, contenga 50 mgs. del ión Sulfato en un volumen
de 250 ml y se hace aproximadamente 0.05 N con HCl.
Se pueden tolerar menos concentraciones del ión Sulfato, si no es práctico concentrar la
muestra al nivel óptimo, pero en tal caso es mejor fijar el volumen total a 150 ml.
b. Agregue 2 ml de HCl 1 + 1 y caliente la solución a ebullición.
c. Con agitación suave agregue la solución de Cloruro de Bario tibia hasta que se considere
completa la precipitación aplicando un exceso de unos 2ml.
d. Si es pequeña la cantidad de precipitado, se agrega un total de 5 ml de solución de Cloruro
de Bario.
e. El precipitado que se forma deberá dejarse en digestión durante 2 hrs. entre 80° a 90°C.
f. Prepare el sistema de filtración, utilizando un papel filtro (whatman N° 42) y un embudo.
g. Utilizando el sistema preparado anteriormente, filtre y lave el precipitado con pequeñas
porciones de agua destilada tibia, hasta que el filtrado este libre Cloruro, según la indicación
del uso de la solución del Nitrato de Plata-Ácido Nítrico.
h. Se seca el filtro y el precipitado, y se calcina a 800°c hasta peso constante (mínimo 30
minutos).
i. Se enfría en desecador y se pesa.
CÁLCULOS
mg/L de SO4 = mg de Ba SO4 x 411.5 mL. de muestra
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CAPITULO 11
DETERMINACION DE HIERRO
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DETERMINACIÓN DE HIERRO MÉTODO: DE LA FENANTROLINA 1.- OBJETIVO: Enseñar al alumno a como determinar hierro en una muestra de agua. 2.- FUNDAMENTO TEÓRICO:
En las muestras filtradas de aguas superficiales oxigenadas, el hierro raramente alcanza concentraciones de 1 mg/l. Algunas aguas subterráneas y drenajes superficiales ácidos pueden contener una cantidad de hierro bastante mayor. El hierro del agua puede ocasionar manchas en la ropa de lavado y en la porcelana. Algunas personas son capases de detectar el gusto astringente dulce - amargo a niveles por encima de 1 mg/l.
En condiciones reductoras, el hierro existe en estado ferroso. En ausencia de iones que forman complejos, el hierro férrico no es significativamente soluble a menos que el pH sea muy bajo. Al exponerlo al aire o al añadir oxidantes, el hierro ferroso se oxida al estado férrico y puede hidrolizarse para formar óxido férrico hidratado insoluble.
PRINCIPIO: El hierro se disuelve y reduce al estado ferroso por ebullición con ácido e hidroxilamina,
haciéndose reaccionar posteriormente con 1,10-fenantrolina, a valores de Ph de 3,2 - 3,3. Tres moléculas de fenantrolina forman un quelato con cada átomo de hierro ferroso para dar
lugar a un complejo rojo naranjado. La solución colorida obedece a la ley de Beer, la intensidad del color es independiente del Ph,
en el ámbito de 3 a 9 y es estable cuando menos por 6 meses. Se logra un rápido desarrollo del color, en presencia de un exceso de fenantrolina, a un pH
entre 2,9 y 3,5. 3.- MATERIALES: Equipos: - Tubos Nessler 100 mL, pareados, forma alta. - Erlenmeyer de 125 mL. Reactivos: - Ácido Clorhídrico concentrado. - Reactivo de hidroxilamina. - Solución amortiguadora de Acetato de Amonio. - Solución de Fenantrolina. - Solución madre de hierro. - Soluciones patrón de hierro
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Preparación de patrones de fierro.- Se prepara una serie de patrones con exactitud los volúmenes calculados de las soluciones
patrones del fierro, para obtener un juego de 10 patrones que varían de 0,001 a 0,10 mg de Fe.
Preparación de la Solución Madre de Hierro.- SOLUCIÓN 1 : Para preparar esta solución se usa alambre de hierro electrolítico o alambre de hierro para
titulaciones. Si es necesario se limpia el alambre con un papel lija fino, para eliminar la película de óxido y producir una superficie brillante.
Se pesa 0,2000 gr. de alambre y se pone en un matraz aforado de 1 L. Se disuelve en 20 ml. de H2SO4 - 6N y se diluye hasta el aforo con agua destilada exenta de hierro.
Esta solución madre contiene 0,20 mgrs. de Fe por 1,00 mL. Solución Patrón de Hierro.- SOLUCIÓN A : 1.- Pipetear 50 ml. de la solución madre "1" a un matraz aforado de 1 litro. 2.- Diluya hasta el aforo con agua destilada exenta de hierro. 3.- Esta solución contiene 0,01 mg de Fe por 1,0 mL. SOLUCIÓN B : 1.- Pipetear 5 ml. de la solución madre "1" a un matraz aforado de 1 litro. 2.- Diluya hasta el aforo con agua destilada exenta de hierro. 3.- Esta solución contiene 0,001 mg de Fe por 1,0 mL. CUADRO DE DILUCIONES
TUBO ml. de solución A ml. de solución B mgrs. de Fe
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1,5 2,0 3,0 5,0 7,0 10,0 12,0
1,0 3,0 5,0 8,0 10,0
0,001 0,002 0,005 0,008 0,010 0,015 0,020 0,030 0,050 0,070 0,100 0,120
ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE SA-413 UNI - FIA Preparación de los patrones de color.- Agregue las cantidades de solución "A" o "B" que se indican en el cuadro de diluciones a un erlenmeyer. Añada los volúmenes de reactivos que a continuación se indican, complete con agua destilada exenta de hierro a un volumen de 50 mL. a) Agregue 2 ml. de HCl concentrado y 1 mL. del reactivo de Hidroxilamina. b) Caliente a ebullición, agregando antes unas cuantas perlas de vidrio. c) Para tener la seguridad de la dilución de todo el hierro, continúe la ebullición hasta que el
volumen se reduzca a 10-20 mL. d) Enfríe a temperatura ambiente. e) Agregue 10 mL. de la solución amortiguadora de acetato y 4 mL. de solución de fenantrolina. f) Mezcle bien y deje reposar por 15 minutos para lograr el máximo desarrollo de color. g) Pase a un tubo Nessler de 100 mL., lavando bien las paredes del erlenmeyer con agua
destilada. h) Diluya hasta el aforo con agua destilada. De la Muestra.- a) Mezcle bien la muestra y tome 50 ml. de ella en un erlenmeyer de 250 mL. b) Agregue 2 ml. de HCl concentrado y 1 mL. del reactivo de Hidroxilamina. c) Caliente a ebullición, agregando antes unas cuantas perlas de vidrio. d) Para tener la seguridad de la dilución de todo el hierro, continúe la ebullición hasta que el
volumen se reduzca a 10-20 mL. e) Enfríe a temperatura ambiente. f) Agregue 10 ml. de la solución amortiguadora de acetato y 4 ml. de solución de fenantrolina. g) Mezcle bien y deje reposar por 15 minutos para lograr el máximo desarrollo de color. h) Pase a un tubo Nessler de 100 mL., lavando bien las paredes del erlenmeyer con agua
destilada. i) Diluya hasta el aforo con agua destilada.
j) Compare el tubo con los patrones preparados anteriormente. 5.- CÁLCULO:
mg/litro de Fe = mg de Fe * 1000 ml. de muestra
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CAPITULO 12
DETERMINACION DE SÓLIDOS, TOTALES, SUSPENDIDOS, DISUELTOS, FIJOS, VOLATILES Y
SEDIMENTALES
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DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS: TOTALES, SUSPENDIDOS,
DISUELTOS, FIJOS, VOLATILES Y SEDIMENTABLES
MÉTODO: GRAVIMETRICO
INTRODUCCIÓN
El agua contiene una variedad de material sólido que varía desde hilachas hasta material coloidal.
La clasificación de los diferentes tipos de sólidos identificados se encuentra en la tabla N° 1.
Se presume que los sólidos volátiles (SV) representan la materia orgánica, a pesar de que la parte
de la materia orgánica no se incinera y de que algunos compuestos inorgánicos se descompongan
a altas temperaturas. De manera que tanto los ST como los SST poseen fracciones de sólidos fijos
y sólidos volátiles y en forma similar de los sólidos disueltos totales (SDT) también están
compuestos de sólidos fijos y sólidos volátiles. La prueba de estandarización para determinar los
sólidos sedimentables consiste en colocar una muestra de agua residual en un cono Imhoff de 1L y
anotar el volumen de sólidos en mililitros que sedimenta después de un periodo de tiempo
específico.
PRINCIPIO
La determinación de sólidos totales es hecha fácilmente por evaporación y secado de una muestra
medida en una cápsula previamente pesada.
Para la determinación de sólidos volátiles es necesario, además, calcinar la muestra.
Sólidos sedimentables, son aquellos se sedimentan bajo condiciones tranquilas, por acción de
la gravedad.
INTERFERENCIAS
Serios errores pueden ser introducidos en la determinación de sólidos volátiles, si la ignición se
realiza a temperaturas no controladas.
Si no se tiene cuidado en las etapas iniciales la determinación de sólidos está expuesta a errores
serios debidos a pérdidas físicas y mecánicas durante el procedimiento.
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Es de particular importancia la exactitud en las pesadas.
4. MATERIALES Y EQUIPOS
Desecador
Balanza analítica
Horno
Plancha de calentamiento
01 probeta de 50 ml.
Sólidos Totales (A) muestra sin filtrar.
01 cápsula de porcelana
Sólidos Disueltos (B) muestra filtrada usando papel filtro.
01 cápsula de porcelana.
01 embudo de vidrio.
01 papel filtro.
01 soporte para embudos.
Sólidos Sedimentables
01 cono Imhoff.
5. PROCEDIMIENTO
Sólidos Totales (muestra sin filtrar)
o Pese la cápsula.
o Tome 50 ml. de la muestra y viértalos en una cápsula.
o Se coloca la cápsula que contenga la muestra en la plancha de calentamiento para
acelerar la evaporación, posteriormente llevar a la estufa a 103-105 °C por espacio de 20
minutos. Si no hay limitación de tiempo, se deja secar el residuo durante la noche.
o Deje enfriar la cápsula en el desecador aproximadamente 15' y haciendo uso de la balanza
pase el residuo.
Sólidos Totales (A) = (cápsula + residuo) - cápsula vacía
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Sólidos Disueltos (muestras filtradas usando papel filtro)
Pese la cápsula.
Tome 50 ml de muestra y fíltrelo a través de un embudo con papel filtro.
Reciba el filtrado en la cápsula y continúe igual que en el procedimiento (A).
Sólidos Suspendidos
Sólidos: Volátiles y fijos
En está determinación se sigue utilizando las cápsulas de la parte (A) y (B).
Una vez pesada su cápsula con el residuo seco colóquela en el horno a
600 ?C durante 1 hora.
Pase la cápsula al horno a 103 °C durante 10 minutos y luego al
desecador por 15'.
Una vez frío su crisol, péselo.
Nota: Una vez calcinada y fría la muestra, para restaurar el agua de hidratación, se acostumbra
humedecerla con una gotas de agua destilada, llevar al horno a 103°C (1 hora) para desecarla
y luego pesar.
Sólidos Sedimentables
Coloque 1 litro de muestra en un cono Imhoff y deje sedimentar por una hora.
Luego haga la lectura en la parte final (graduada) del cono.
Sólidos Disueltos = (cápsula + residuo) - cápsula vacía
Sólidos Suspendidos = Sólidos Totales - Sólidos Disueltos
Sólidos Fijos = Peso de la cápsula con residuo calcinado - peso de la cápsula vacía
Sólidos Volátiles = Sólidos Totales - Sólidos Fijos
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Exprese su resultado en mL/ L /hr.
F) Cálculos
A excepción de los sólidos sedimentables, exprese sus resultados en mg/L.
Nota.- Es muy importante que al momento de coger las cápsulas, sea para
llevarlas al horno o pesarlas, utilice una pinza y no lo haga directamente con los dedos.
MuestraSólidos
Sedimentables ST
ST
SFTSVT
SDVSSF SDFSSV
SDTSST
MuflaHorno
MuflaHorno
Evaporacióndel Filtrado
Evaporaciónsin Filtrado
FiltroFibra de vidrio)
EvaporaciónCono
Imhoff
ST = Sólidos Totales
SST = Sólidos Suspendidos
Totales
SDT = Sólidos Disueltos Totales
SSV = Sólidos Suspendidos
Volátiles
SSF = Sólidos Suspendidos Fijos
SDV = Sólidos Disueltos
Volátiles
SDF = Sólidos Disueltos Fijos
SVT = Sólidos Volátiles Totales
SFT = Sólidos Fijos Totales
Evaporación @
1030C – 1050C
Mufla Horno @
4500C – 5500C
MuestraSólidos
Sedimentables ST
ST
SFTSVT
SDVSSF SDFSSV
SDTSST
MuflaHorno
MuflaHorno
Evaporacióndel Filtrado
Evaporaciónsin Filtrado
FiltroFibra de vidrio)
EvaporaciónCono
Imhoff MuestraSólidos
Sedimentables ST
ST
SFTSVT
SDVSSF SDFSSV
SDTSST
MuflaHorno
MuflaHorno
Evaporacióndel Filtrado
Evaporaciónsin Filtrado
FiltroFibra de vidrio)
EvaporaciónCono
Imhoff
ST = Sólidos Totales
SST = Sólidos Suspendidos
Totales
SDT = Sólidos Disueltos Totales
SSV = Sólidos Suspendidos
Volátiles
SSF = Sólidos Suspendidos Fijos
SDV = Sólidos Disueltos
Volátiles
SDF = Sólidos Disueltos Fijos
SVT = Sólidos Volátiles Totales
SFT = Sólidos Fijos Totales
Evaporación @
1030C – 1050C
Mufla Horno @
4500C – 5500C
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