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FQM,

DETERMINACINDE CLORO RESIDUAL

CENTRE

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COMISIN NACIONALS R H ^ 8 ^ DEL AGUA

ADIESTRAMIENTO PARA LA PREVENCINY CONTROL DE LAS ENFERMEDADES

GASTROINTESTINALES EN EL SECTOR AGUA

MANUAL No. 6DETERMINACIN DE CLORO RESIDUAL

1 a. edicin, 1991

INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGIA DEL AGUA

Coordinacin de Tecnologa Hidrulica Urbano-IndustrialSubcoordinacin de Calidad del Agua

CIECCAAutores:

Filis Moreno Aorve, Rogelio LpezColaborador:

Manuel SnchezRevisor:

Blanca Jimnez

PROLOGO

El Programa Agua Limpia tiene como objetivo apoyar laestrategia puesta en marcha el 5 de abril en San Luis Potospor el Lie. Carlos Salinas de Gortari referente a la atencinde los problemas de contaminacin del agua.

El Programa, en su primera etapa, se basa en cuatro acciones:

1. Proporcionar agua desinfectada en todos los sistemas dedistribucin.

2. Evitar que se rieguen hortalizas que se consumen crudas conaguas residuales no tratadas.

3. Garantizar que los hielos y el agua embotellada tengan lacalidad adecuada para consumo humano.

4. Asegurar que las plantas de tratamiento de aguas residualesfuncionen correctamente y que sus efluentes no contaminen loscuerpos receptores.

Estas medidas seguramente influirn en la disminucin de lasenfermedades diarreicas en el pas. Sin embargo, stas anpueden propagarse a nivel de epidemia y en ocasiones provocarsituaciones de emergencia.

Para capacitar a quien debe tomar decisiones en forma rpida yeficaz, el INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGIA DEL AGUA hapreparado el curso ADIESTRAMIENTO PARA LA PREVENCIN Y CONTROLDE LAS ENFERMEDADES GASTROINTESTINALES EN EL SECTOR AGUA quetiene como material de apoyo una serie de manuales, losprimeros de ellos se citan a continuacin:

1. L'as enfermedades diarreicas.2. Acciones para el control de enfermedades diarreicas

en el sector agua.3. Medidas prcticas de Ingeniera Ambiental para

combatir enfermedades diarreicas.4. Organizacin del trabajo y muestreo en campo.5. Habilitacin de un laboratorio de emergencia.6. Determinacin del cloro residual.7. Determinacin de conformes fecales.8. Identificacin y cuantificacin de Vibrio cholerae 01.9. Sistema de informacin.

Debido a la situacin que vive actualmente el pas, en estaprimera etapa se hace nfasis en el clera. En manualessubsecuentes se abordarn otras enfermedades diarreicas que ensu momento tengan carcter prioritario.

CONTENIDO

Pg.

ANTECEDENTES 4

.. FUNDAMENTOS TERICOS 4

. OBTENCIN DE CLORO 5

5. DESINFECCIN 5

1. VALORES PERMISIBLES 6

5. REACCIONES DEL CLORO EN EL AGUA 6

5. DEFINICIONES 7

7. SELECCIN DEL MTODO 7

3. DETERMINACIN DE CLORO RESIDUAL EN CAMPO, CON ORTOTOLUIDINA 83.1 PRINCIPIO 83.2 APARATOS 83.3 REACTIVOS 8

9. DETERMINACIN DE CLORO RESIDUAL EN CAMPO, CON DPD . . . . 109.1 PRINCIPIO 109.2 APARATOS 109.3 REACTIVOS 20

BIBLIOGRAFIA u

ANTECEDENTES

EL clera ha sido una enfermedad endmica durante un siglo ymedio en la regin del Delta del Ganges y durante la pandemia de1961-71 se extendi hasta Africa e incluso lleg a Portugal yEspaa. En el transcurso del presente ao, apareci un brote enel Per y su diseminacin ha sido relativamente rpida, de talmanera que actualmente esta afectando a Chile, Colombia,Brasil, Guatemala y la Repblica Mexicana.

El Vibrio cholerae al igual que otros agentes de enfermedadesdiarreicas es altamente sensible a la cloracin, por lo queesta medida de desinfeccin del agua es una de las pricipalesdefensas para evitar su transmisin va agua de consumo.

1. FUNDAMENTOS TERICOS

El cloro fue descubierto en 1774 por C.W. Sheele, pero fue SirHumphrey Davy quien lo identific como elemento en 1810.

Algunas propiedades fsicas del cloro se presentan en la TABLA 1

TABLA 1

Temperatura crtica 143.5^ CPresin crtica 76.6 atm.

PROPIEDADES FSICAS Densidad 0.56 g/cm3

DEL CLORO Gravedad especfica (lquido) 1.57 g/cm3

Punto de ebullicin (lquido) -34^ CPunto de congelacin (lquido) -102.4^ CSolubilidad en agua 73 00 mg/1 a 1 atm.

El cloro pertenece al grupo VII-A de la tabla peridica de loselementos, llamada familia de los halgenos y al igual que suscompaeros bromo y yodo, posee una toxicidad caracterstica queles confiere poder desinfectante. El cloro en estado gaseoso esde color amarillo verdoso y 2.48 veces ms pesado que el aire. Ensu forma lquida es de color mbar y 1.44 veces ms pesado que elagua. Las soluciones de cloro deben de mantenerse en recipientesopacos a la luz y hermticamente sellados para evitar la vapo-rizacin y/o descomposicin del gas.

El cloro es un irritante respiratorio. Concentraciones de 3 a 5ppm son fcilmente detectadas, ya que causan irritacin demucosas y tracto respiratorio. Las lesiones producidas varan deseveridad dependiendo de la concentracin y el tiempo de

exposicin, llegando a producir la muerte por sofocacin. Elcloro liquido produce quemaduras en la piel y mucosas cuandoentra en contacto con dichos tejidos.

2. OBTENCIN DEL CLORO

La produccin comercial de cloro se lleva a cabo por medio de unaoxidacin andica del cloruro de sodio en solucin acuosa:

2 Cl" Cl2 + 2 e" (1)

Simultneamente se produce hidrxido de sodio en el ctodo:

2 e" + 2H2O + 2Na 2NaOH + H2 (2)

La reaccin total es la siguiente:

2H2O + 2NaCl H2 + 2NaOH + Cl2 (3)

El gas cloro generado mediante este mtodo se purifica lavndolocon cido sulfrico para la eliminacin de los hidrocarburos clo-rados y el cloruro frrico, obtenindose as un producto con un99.5% de pureza. El gas se lica por compresin a 1.75 kg/cm2 auna temperatura de -4 a -18^ C.

3. DESINFECCIN

La desinfeccin del agua es un proceso que consiste en la reduc-cin de los microorganismos patgenos para el humano hastaalcanzar un nivel que no represente un peligro para la salud.

La adicin al agua de cloro elemental o sus derivadosconstituye uno de los procesos qumicos ms utilizados en losprocesos de desinfeccin del agua. Este proceso es conocido comocloracin. Otros agentes desinfectantes usados son el ozono, elpermanganato de potasio,el bromo y el yodo.

La desinfeccin con cloro del agua tiene dos funciones: laprimera es destruir o desactivar a la mayora de losmicroorganismos que producen enfermedades; la segunda -enespecial en el agua de consumo-. es mejorar su calidad alreaccionar con el amonio, hierro, manganeso, sulfuros y algunassubstancias orgnicas.

La cloracin puede producir efectos adversos al reaccionar elcloro con los fenoles y otros compuestos orgnicos presentes enel agua, produciendo cloraminas y organoclorados que le dan alagua sabor y olor caractersticos. Ms an, los organocloradosson considerados carcinogenognicos.

4.VALORES PERMISIBLES

Las normas nacionales e internacionales para agua potable indicancomo limites permisibles de cloro de 0.4 a 0.8 mg/1 en la red dedistribucin (toma domiciliaria) como concentracin deseable.

El reglamento sobre agua de bebida en Estados Unidos de Norteam-rica permite la sustitucin de los exmenes bacteriolgicos porlas determinaciones de cloro residual, indicando que debe deexistir por lo menos 0.2 mg/1 de cloro libre en los sistemas dedistribucin.

5. REACCIONES DEL CLORO EN EL AGUA

La adicin de cloro al agua hace que se formen el cido hipoclo-roso y el cido clorhidrico:

Cl 2 + H2O HOCl + H Cl (4)

La reaccin es casi completa al cabo de algunos segundos. En unasolucin diluida, y con un pH superior a 4, el equilibrio sedesplaza hacia la derecha de la ecuacin, encontrndose pococloro.

A su vez el cido hipocloroso al contacto con el agua se ionizacasi inmediatamente, forma los iones hidronio e hipoclorito de lasiguiente forma:

HOCl + H2O H 3O+ + OC1" (5)

Dadas las caracteristicas del cido hipocloroso de ser un cidodbil (pKa 7.0 a O^C y de 7.54 a 20^ C) el cloro existe como HOCla pH bajo. A pH de 6.5 a 8.5 se produce un cambio de HOCl a OC1~al par cido base de HOC1/OC1" se le denomina cloro libre.

El mismo equilibrio puede lograrse en el agua con cloro puro,hipoclorito de calcio o hipoclorito de sodio. La diferencia es deque el cloro tiende a bajar el pH del mdio, mientras que loshipocloritos lo suben.

Las reacciones qumicas anteriormente descritas dependen del pH,cuanto ms bajo sea el pH, ms alto el porcentaje de cidohipocloroso presente. La interaccin resultante entre el cloro osus productos de hidrlisis (HOCl OC1 ) y la presencia de losmicroorganismos es lo que produce la desinfeccin.

As, el poder oxidante del cloro es una medida de la energa dedesinfeccin del cloro en el agua, las reacciones de oxidacinque ocurren al adicionar cloro al agua pura son:

2H2O

2C12

2C12

o2 +

+ 4e~

+ 2H2O

4H+

4 Cl"

o2 +

+ 4 e- (oxidacin)

(reduccin) por lo tanto:

4H+ + 4C1~

(6)

(7)

(8)

Esta ltima ecuacin es la representacin de la reaccin total deoxido reduccin. El cloro Cl2 se reduce completamente y se con-sume su poder oxidante. Cuando el agua contiene microorganismos,la reaccin es diferente; el oxigeno libre no se libera porque elcloro reacciona con los microorganismos.

El cloro aadido al agua se consume de la siguiente formas:a)Reaccin con los compuestos reductores;b)Reaccin con los copuestos orgnicos;c)Reaccin para formacin de cloraminas;d)Destruccin de cloraminase)Formacin de cloro libre residual.

6. DEFINICIONES

CLORO RESIDUAL es la con