ESTABILIDAD DE LA SOLUCIÓN DE HIPOCLORITO DE

SODIO PRODUCIDO IN SITU

Ricardo Rojas Vargas Sixto Guevara Vásquez

Lima, 2000

Agencia Suiza para el Desarrollo

y la Cooperación COSUDE

Organización Panamericana de la Salud (OPS) Organización Mundial de la Salud (OMS)

Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS)

TABLA DE CONTENIDO

1. Introducción 2. Antecedentes 3. Objetivos 3.1 Objetivo general 3.2 Objetivos específicos 4. Aspectos previos 5. Aspectos teóricos 6. Diseño experimental, materiales y metodología 6.1 Materiales y reactivos 6.2 Tratamiento de los frascos 6.3 Estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio sin tratamiento 6.4 Estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio alcalinizada 7. Conclusiones 8. Recomendaciones 9. Referencias bibliográficas Anexo

1

ESTABILIDAD DE LA SOLUCIÓN HIPOCLORITO DE SODIO PRODUCIDO IN SITU

Rojas, Ricardo; Guevara, Sixto. Estabilidad del hipoclorito de sodio producido in situ. Lima: CEPIS, Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del Área Rural (UNATSABAR); 2000. 20 p

RESUMEN

Se presentan los resultados de la investigación sobre la estabilidad del hipoclorito de sodio generado in situ para establecer las mejores condiciones de su manejo durante la desinfección de agua y alimentos al nivel domiciliario. Las pruebas estuvieron dirigidas a estudiar las influencias en la estabilidad del hipoclorito de sodio al 0,58% de los siguientes factores: temperatura, iluminación, tipo de frasco y pH de la solución desinfectante, estas pruebas se realizaron en cuatro semanas. Los resultados demostraron que todos los tipos de frascos evaluados mantenidos a temperatura de 10 °C y en oscuridad mantuvieron la concentración del desinfectante en comp aración con los mantenidos en la oscuridad a una temperatura comprendida entre 17 °C y 25 °C. En cuanto a la influencia de luz se observó que la luz solar originó una alta degradación de la solución de desinfectante en frascos de vidrio transparente y de plástico traslúcido, en los cuales la concentración final fue 0 %. Los frascos de vidrio ámbar y de plástico opaco mantuvieron mejor la concentración de cloro libre, no obstante su concentración final fue la mitad de la inicial. Respecto al pH, se observó que la estabilidad aumentó a medida que se incrementó el pH de la solución desinfectante; asimismo, la luz artificial influyó en la estabilidad de la solución a pesar del incremento del pH. Por ello, a pH > 10,5 y mantenido en la oscuridad se consiguió la estabilidad de la solución desinfectante. Para aumentar el pH en forma práctica se empleó cal, debido a que es un insumo conocido en comunidades rurales y urbano-marginales, la cantidad que se agregó fue una cucharadita de té por litro de salmuera. Los resultados permitieron obtener las mejores condiciones para mantener la concentración del desinfectante durante cuatro semanas; asegurándose de este modo, una eficiente desinfección domiciliaria del agua para consumo humano.

1. INTRODUCCIÓN En 1995, el Ministerio de Salud del Perú y la Organización Panamericana de la Salud (OPS/OMS) firmaron un Convenio de Cooperación Técnica para que, a través del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS), se efectúe la Evaluación Previa del Estudio de Desinfección de Agua y Alimentos. La Evaluación Previa permitió identificar, evaluar y seleccionar sistemas alternativos de desinfección de agua y alimentos a nivel domiciliario que podrían emplearse en poblaciones de las zonas pobres del país que carezcan de sistemas públicos de abastecimiento de agua potable, o que teniéndolos, no funcionen de manera continua. Concluyó recomendando la aplicación de la electrólisis de salmuera a nivel local empleando equipos simples y de bajo costo. Así mismo expresó que el éxito en la utilización de esos sistemas dependería fundamentalmente de la interrelación de tres componentes: (a) utilización de técnicas de desinfección domiciliaria; (b) uso de recipientes adecuados para almacenar el agua; y (c) aplicación de prácticas de higiene en el hogar. Las pruebas preliminares realizadas a la solución de hipoclorito de sodio producido con los equipos de electrólisis evidenciaron un rápido descenso en la concentración de la solución producida, con la consecuente falta de efectividad en el proceso de desinfección del agua para consumo humano. Esto condujo a la búsqueda de información bibliográfica y a la ejecución de pruebas dirigidas a determinar las causas y el grado de

2

disminución del cloro activo en la solución de hipoclorito de sodio; así como, la manera de estabilizarlo para aumentar la vida media del desinfectante. Este Informe Técnico, realizado con el apoyo de la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación (COSUDE), expone los resultados de las pruebas realizadas para determinar los principales factores que inciden en la degradabilidad de la solución de hipoclorito de sodio y el procedimiento para conseguir su estabilización, con el objetivo de garantizar la desinfección del agua y alimentos a nivel domiciliario. 2. ANTECEDENTES Generalmente, las aguas naturales contienen numerosos gérmenes de los cuales, algunos pueden ser patógenos. Gran parte de las veces, los gérmenes patógenos se encuentran en el suelo o en las aguas que han sido contaminadas con excreta humana o animal. De este modo, el agua se convierte en un vehículo de transmisión de enfermedades como el cólera, tifoidea, paratifoidea, hepatitis y disentería amebiana y viral que afectan al ser humano. En la actualidad, la mayor parte de las poblaciones rurales de los países en vías de desarrollo se abastecen de agua no apta para consumo. Como consecuencia de ello, estas poblaciones presentan altos índices de prevalencia de enfermedades relacionadas con el agua, sin embargo, estas enfermedades pueden ser evitadas mediante la aplicación de métodos adecuados de desinfección. La desinfección del agua de consumo humano con cloro o los derivados de cloro, es un proceso aceptado a nivel mundial para el suministro de agua de buena calidad bacteriológica. En los países en vías de desarrollo, el abastecimiento regular del desinfectante a ciudades apartadas o comunidades rurales, es un problema al no disponerse de un sistema adecuado de distribución del desinfectante. En el tratamiento del agua de consumo humano a nivel rural y en algunos casos a nivel urbano-marginal, la producción del desinfectante en el mismo lugar de tratamiento por medio de procesos electroquímicos, es una alternativa que cada día tiene mayor aceptación. La producción electrolítica del cloro es un proceso bien conocido en la industria química y actualmente se dispone de pequeñas celdas que han demostrado su confiabilidad, simplicidad y bajo costo de operación y mantenimiento. Una opción atractiva para la preparación del desinfectante es el proceso electroquímico, por la posibilidad de producir desinfectantes enérgicos de una manera simple, económica y efectiva. Sin embargo, se conoce que el almacenamiento del hipoclorito de sodio en condiciones inadecuadas favorece el rápido deterioro con la consecuente pérdida de su efectividad en el proceso de desinfección. 3. OBJETIVOS 3.1 Objetivo general:

Determinar la influencia de las condiciones de almacenamiento y ambientales que originan la degradabilidad de la solución de hipoclorito de sodio producido in situ mediante electrólisis de la sal común y definir el procedimiento para lograr su estabilización.

3.2 Objetivos específicos − Determinar el grado de declinación de la concentración de la solución de hipoclorito de sodio

en relación con el tipo de envase, las condiciones de luminosidad, temperatura y el pH. − Establecer las condiciones de campo que aseguren la estabilidad de la solución de hipoclorito

de sodio.

3

4. ASPECTOS PREVIOS El ion hipoclorito es más estable que el ácido hipocloroso, pero resulta que el ion hipoclorito es también inestable. Las soluciones de hipoclorito comienzan a descomponerse gradualmente desde el inicio de su preparación hasta perder totalmente su concentración. Sin embargo, la tasa de descomposición puede ser controlada para extender su vida útil con propósitos prácticos y pueden prepararse soluciones relativamente estables. La literatura reporta que para soluciones comerciales de hipoclorito, la estabilidad depende de cinco factores:

− Concentración de la solución de hipoclorito − Alcalinidad o valor de pH de la solución − Temperatura de la solución tanto durante la preparación como en el almacenaje − Concentración de impurezas − Exposición a la luz

Las soluciones de hipoclorito de baja concentración se descomponen más lentamente que las de alta concentración. El almacenamiento de las soluciones altamente concentradas, bajo condiciones adversas, causará que en un determinado tiempo, su concentración sea más baja, que si se la prepara de baja concentración. La alcalinidad y el valor de pH tienen un efecto gravitante en la estabilidad de la solución de hipoclorito. Un valor de pH entre 9,5 y 10,5 dará soluciones más estables. Un exceso de álcali tiende a proteger a la solución de hipoclorito del efecto dañino de la luz. No existe evidencia que un exceso de alcalinidad mayor a 0,5% como hidróxido de sodio, tenga efecto benéfico en la estabilidad de las soluciones de hipoclorito, más aun, el exceso de alcalinidad tiende a descomponer al hipoclorito y causa la precipitación gradual de algunas impurezas. La temperatura influye en la estabilidad de las soluciones de hipoclorito tanto durante el proceso de fabricación como de almacenaje. Para la producción de una solución de hipoclorito de baja concentración, la temperatura nunca deberá exceder de 30 °C, de otra parte, temperaturas bajas también contribuyen a la estabilidad de las soluciones del desinfectante. Casi todas las sales metálicas y óxidos son catalizadores de la descomposición de las soluciones de hipoclorito. Se estima que en orden descendente los más enérgicos son los óxidos de: níquel, cobalto, cobre, hierro, manganeso, mercurio, aluminio, plomo, cinc, estaño, magnesio y bario. Concentraciones de hierro de 0,5 mg/l causan una rápida degradación. Ciertos aniones solubles; tales como, cloratos, cloruros, nitratos y carbonatos también afectan adversamente la estabilidad de las soluciones de hipoclorito; así también, los compuestos de amonio y amoniaco. La luz es un factor que acelera la descomposición de las soluciones de hipoclorito por lo que el envasado del desinfectante en envases de vidrio ámbar o verde reduce drásticamente su descomposición. La descomposición de las soluciones de hipoclorito se realiza de dos maneras: 2OCl- => 2Cl- + O2 (1)

3OCl- => 2Cl- + ClO 3- (2)

Los metales catalizan las reacciones de producción de oxígeno, mientras que el tiempo de almacenamiento y la temperatura promueven la formación de cloratos. Pruebas realizadas anteriormente indican que las soluciones más estables son las que tienen una concentración de cloro por debajo del 10%, con un pH aproximadamente de 11, un contenido de hierro, cobre y níquel

4

menor a 0,5 mg/l, almacenados en la oscuridad y a una temperatura de 20 °C. Si el pH es menor a 11, la descomposición será mayor que si se encuentra a un valor por encima de 11 y de otra parte, por cada 5 °C de incremento de la temperatura, la tasa de descomposición se duplica. 5. ASPECTOS TEÓRICOS

La solución de hipoclorito se obtiene mediante la electrólisis de una solución de salmuera preparada a partir del cloruro de sodio. El proceso de descomposición de la solución de cloruro de sodio se efectúa en una celda electrolítica, cuyo cátodo es de titanio y el ánodo de titanio recubierto con óxidos de metales: como, platino, iridio y rutenio, denominándose DSA (dimensional stable anode). En el proceso de electrólisis de la sal común se producen las siguientes reacciones químicas:

ánodo: Cl- => ½ Cl2 + e- (3)

cátodo: H2O + e- => ½H2 + OH- (4)

El cloro liberado en el ánodo, tiende hacia una rápida reacción de desproporción:

Cl2 + H2O => HClO + Cl- + H+ (5)

El ácido hipocloroso obtenido en la reacción anterior, entra en equilibrio químico de acuerdo con la ecuación:

HClO <=> H+ + ClO- (6) La ionización del ácido hipocloroso tiene una constante de equilibrio que depende de la temperatura como se muestra en el cuadro 1.

Cuadro 1. Constante de ionización del ácido hipocloroso

Temperatura °C 0 5 10 15 20 25 Ka x 10-8 2,0 2,3 2,6 3,0 3,3 3,7

Por lo tanto, de acuerdo con la ecuación (5) resulta que la constante de ionización es igual a:

(7)

De la última ecuación se deduce que la disociación está relacionada con el valor del pH de la solución (iones H+). De esta manera, es posible determinar el porcentaje de ácido hipocloroso y ión hipoclorito presente en una solución con un determinado valor de pH y temperatura, mediante la aplicación de la siguiente ecuación.

(8)

Donde: Ct =cloro total

[HOCl]][OCl][HK

−+=a

]][10[K1100

CtHOCl

pHa+=

5

Gráfico 1. Curva de porcentaje de concentración de HClO

El gráfico 1 muestra la variación del porcentaje de ácido hipocloroso en la solución de hipoclorito de sodio en función del pH de dicha solución. 6. DISEÑO EXPERIMENTAL, MATERIALES Y METODOLOGÍA Las pruebas se desarrollaron en dos etapas; en la primera se determinó la estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio recientemente producido cuyo pH es 8,7. En la segunda etapa se evaluó la estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio aumentando el pH del valor de 8,7 hasta un valor máximo de 12,5. Ambas etapas se desarrollaron durante 28 días. Las mediciones de la concentración del cloro residual libre se efectuó mediante el método yodométrico de acuerdo con los métodos estándar para el análisis de agua y aguas residuales (19a. edición). 6.1 Materiales y reactivos Los materiales empleados en la evaluación fueron:

a) Frascos blancos de polietileno traslúcidos de 200 ml b) Frascos opacos de polietileno de 200 ml c) Frascos de vidrio claro de 200 ml d) Frascos de vidrio ámbar de 200 ml e) Lámparas fluorescentes de luz blanca de 40 W f) Refrigeradora doméstica g) Pieza de plástico de color negro h) Solución de hipoclorito de sodio al 0,58 % con un pH de 8,7 i) NaOH al 1 % j) Cal viva en polvo

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 2 4 6 8 10 12 14

pH

PO

RC

EN

TA

JE D

E H

ClO

6

6.2 Tratamiento de los frascos Antes de la prueba, los frascos fueron lavados prolijamente y dejados en remojo durante una noche en solución de hipoclorito de sodio al 0,58 %, posteriormente fueron enjuagados con agua destilada. Los frascos opacos de polietileno se consiguieron cubriendo los frascos traslúcidos con una pieza de plástico de color negro. 6.3 Estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio sin tratamiento 6.3.1 Generalidades

Esta etapa se trabajó con una solución de hipoclorito de sodio al 0,58% con un pH de 8,7 y estuvo dirigida a determinar la influencia de la temperatura, iluminación y tipo de frasco en la estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio. En el caso de la iluminación se evaluó la influencia de la luz solar y de la luz artificial producida por lámparas fluorescentes. Las temperaturas de exposición de los frascos fueron de 10 °C, 24 °C y al ambiente. En este último caso la fluctuación de la temperatura entre el día y la noche varió entre 13 °C a 30 °C para los frascos expuestos libremente a la intemperie. 6.3.2 Procedimiento Los frascos se llenaron con solución fresca de hipoclorito de sodio de una concentración de 0,58 %. Luego se formaron grupos de frascos compuestos por cada uno de los tipos: traslúcidos de polietileno, opacos de polietileno, vidrio transparente y vidrio ámbar, los mismos que fueron expuestos a diversas condiciones ambientales que se muestran en el cuadro 2, obteniéndose cinco condiciones diferentes. La medición de la concentración del cloro residual libre se realizó semanalmente.

Cuadro 2. Condiciones de prueba

CONDICIONES AMBIENTALES UBICACIÓN

LUZ TEMPERATURA Refrigeradora Oscuridad 10 °C

Luz natural 13 °C – 30 °C Intemperie

Oscuridad 17 °C – 25 °C

Luz artificial 23 °C - 24 °C Ambiente cerrado

Oscuridad 24 °C

A partir del cuadro de condiciones de prueba los resultados para los cuatro frascos fueron agrupados bajo las siguientes características: Influencia de la temperatura en condiciones de oscuridad:

Refrigerado: 10 °C En la intemperie protegido de la luz solar directa y difusa: 17 - 25 °C Temperatura promedio en el ambiente cerrado y protegido de la iluminación artificial: 24 °C

Influencia de la luminosidad:

Luz solar directa Luz artificial producido por lámparas fluorescentes en ambiente cerrado Oscuridad en ambiente cerrado

Influencia sobre los tipos de frascos:

Intemperie: Luz solar

7

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 1 2 3 4

TIEMPO (Semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

10 °C

24 °C

17 °C – 25 °C = 21 °C

Protegido de la luz solar Ambiente cerrado:

Luz artificial Protegido de la luz artificial

6.3.3 Resultados En el anexo 1 se muestra la tabla y gráficos con los resultados de las pruebas realizadas. 6.3.4 Discusión de resultados a) Influencia de la temperatura El gráfico 2 muestra el comportamiento de la estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio para los cuatro frascos que estuvieron bajo condiciones de oscuridad. 10 °C. La disminución promedio de la concentración de cloro libre en la solución de hipoclorito de sodio va de 0,58 % a 0,54 % de cloro libre al final de las cuatro semanas con una tasa promedio de degradación (kCl) de - 0,0022 dia-1. 17 - 25 °C. Los resultados muestran que al final de la cuarta semana se obtiene una concentración final de 0,29 % de cloro libre. Esta prueba ha dado para la solución de hipoclorito de sodio obtenido por medio de la hidrólisis de la salmuera una tasa de degradación (kCl) de - 0,0236 día-1.

24 °C. La solución de hipoclorito de sodio en el total de los frascos mostró que la tasa de degradación (kCl) de - 0,0309 día-1 ligeramente menor que la prueba anterior. En promedio la concentración disminuyó de 0,58 % hasta un 0,24 % de cloro libre.

Gráfico 2. Influencia de la temperatura en la oscuridad

8

b) Influencia de la luz En el gráfico 3 se muestran los resultados correspondientes a la influencia de la luz en la estabilidad de la solución desinfectante. Luz solar directa. Se observan dos tipos de curvas: ? Luz solar (a). En los frascos de vidrio transparente y de plástico traslúcido se produce una rápida

disminución de la concentración de la solución desinfectante, determinándose que a las dos semanas prácticamente ha perdido toda su efectividad y al final de las cuatro semanas la concentración de cloro libre es 0,0%. En promedio la tasa de degradación (kCl) es – 0,1903 día –1.

? Luz solar (b). En los frascos de vidrio ámbar y de plástico opaco la concentración de la solución de

hipoclorito de sodio disminuye de 0,58 % a 0,29 %. La tasa de degradación promedio (kCl) es - 0,0231 día –1.

Luz artificial directa. La solución de hipoclorito de sodio en el total de los frascos mostró una degradación uniforme con una tasa de degradación promedio (kCl) de – 0,0328 día -1, lo cual equivale a una concentración final promedio para los cuatro tipos de frascos es de 0,23 % de cloro libre. Oscuridad en ambiente cerrado. Al igual que en el caso anterior, la solución de hipoclorito de sodio en el total de los frascos mostró la misma tendencia de pérdida de concentración y con una tasa de degradación (kCl) –0,0309 día-1 el cual es ligeramente menor a la prueba anterior.

Gráfico 3. Influencia de la luz

c) Influencia de los tipos de frascos

En el gráfico 4 se muestra el promedio de los resultados para cada grupo de frascos:

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 1 2 3 4

TIEMPO (Semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Luz solar (a) Luz solar (b) Luz artificial Oscuridad en el ambiente cerrado

Frascos de vidrio transparente y de polietileno traslúcido

Frascos de vidrio ámbar y de polietileno opaco

Todos los tipos de frascos

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Frascos de vidrio transparente y de plástico traslúcido . Estos tipos de frascos presentan dos comportamientos bastante diferenciados en función de la condición ambiental en se encuentran, esto es: intemperie, protegidos de la intemperie, iluminación artificial y protegido de la iluminación artificial. ? Condición (a). El primero corresponde a estos tipos de frascos expuestos a la intemperie, los que

muestran una fuerte disminución de la concentración de cloro libre en la solución de hipoclorito de sodio. Al cabo de las cuatro semanas tienen un cloro residual libre de 0,0% y una tasa de degradación promedio (kCl) de - 0,1903 dia -1.

? Condición (b). El segundo comportamiento corresponde a estos mismos tipos de frascos mantenidos bajo

las tres siguientes condiciones: protegidos de la intemperie, iluminación artificial y protegido de la iluminación artificial. En este caso el cloro libre promedio final es 0,29 % con una tasa de degradación promedio (kCl) de – 0,0231 dia -1.

Frascos de vidrio ámbar y de plástico opaco. Estos tipos de frascos presentan un comportamiento muy similar en las cuatro condiciones: intemperie, protegido de la intemperie, iluminación artificial y protegido de la iluminación artificial, por lo que en promedio la concentración final de cloro libre desciende hasta 0,25 % con una tasa de degradación promedio (kCl) de – 0,0309 día -1.

Gráfico 4. Influencia del tipo de frasco

6.4 Estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio alcalinizada 6.4.1 Generalidades A partir de los resultados obtenidos en la primera etapa de la evaluación, se pudo identificar que los frascos que mejor protegían a la solución de hipoclorito de sodio de la degradación eran los de vidrio ámbar o los de plásticos opacos. Sin embargo, estos frascos oscuros no solucionaban totalmente el problema de la degradación de la solución de hipoclorito de sodio, por lo que se inició una evaluación para encontrar la mejor manera de estabilizar el desinfectante.

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 1 2 3 4

TIEMPO (Semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

- TODAS LAS CONDICIONES Frascos de vidrio ámbar y de polietileno opaco

- PROTEGIDO DE LA INTEMPERIE - LUZ ARTIFICIAL - PROTEGIDO DE LA LUZ ARTIFCIAL Frascos de vidrio transparente y de polietileno traslúcido -

- INTEMPERIE Frascos de vidrio transparente y de polietileno traslúcido

10

De la revisión bibliográfica realizada se concluyó que el pH de la solución es un factor importante en la conservación de la concentración de la solución de hipoclorito de sodio, por lo que se procedió a realizar pruebas a diferentes valores de pH a fin de determinar el valor óptimo del mismo al cual debería ser ajustado la solución desinfectante, además las pruebas permitieron identificar que sustancia química sería la más indicada para ser empleada en el medio rural. 6.4.2 Procedimiento a) Ajuste del pH

El pH de la solución de hipoclorito de sodio fue ajustado con hidróxido de sodio a valores de 9,5, 10,5, y 12,5, obteniéndose tres soluciones de hipoclorito de sodio con diferente pH.

b) Exposición Los frascos se llenaron por duplicado con las soluciones ajustadas de hipoclorito de sodio. Un lote de soluciones de pH 9,5, 10,5 y 12,5 fue colocado en un ambiente cerrado expuesto a la luz artificial y el segundo lote fue colocado en el mismo ambiente pero protegido de la luz artificial, consiguiendo de tal forma que la temperatura en ambos casos fuera similar. La determinación del cloro se efectuó 2 veces por semana durante 28 días. 6.4.3 Resultados En la tabla 1 se muestra los resultados de la prueba.

Tabla 1. Resultados de la segunda etapa AMBIENTE CERRADO CON LUZ AMBIENTE CERRADO SIN LUZ

pH pH TIEMPO

(días) 9,5 10,5 12,5 9,5 10,5 12,5

0 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 5 0,55 0,58 0,58 0,56 0,58 0,58 7 0,53 0,57 0,58 0,55 0,58 0,58

12 0,51 0,56 0,57 0,52 0,58 0,58 14 0,48 0,56 0,56 0,51 0,58 0,58 19 0,46 0,56 0,56 0,48 0,58 0,58 21 0,46 0,56 0,56 0,48 0,58 0,58 28 0,42 0,56 0,56 0,45 0,58 0,58

6.4.4 Discusión de los resultados En el gráfico 5 puede apreciarse que conforme el valor de pH de la solución de hipoclorito de sodio aumenta, se obtiene una menor tasa de degradación de la solución desinfectante. Así, de los resultados obtenidos en la primera etapa, a valores de pH de 8,7 se observa que al final de las cuatro semanas la muestra expuesta a la luz artificial ha descendido de 0,58 % a 0,23 %, igualmente el frasco mantenido en la oscuridad desciende hasta el mismo valor. En las soluciones protegidas de la luz artificial se observa que a un pH de 9,5 el descenso es hasta 0,45 %, con pH de 10,5 y 12,5 prácticamente no existe degradación. Tal como se observa en el gráfico 6 hay una ligera influencia de la luz artificial por lo que la concentración final de cloro libre en el desinfectante es algo menor que en un frasco a igual pH pero cubierto.

11

Gráfico 5. Influencia del pH y la luz artificial en la estabilidad del desinfectante

Gráfico 6. Influencia del pH en la estabilidad de la solución desinfectante al 0,58 % después de cuatro semanas

0,45

0,42

0,560,58

0,23

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 4 8 12 16 20 24 28

TIEMPO (días)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%)

8,7

9,5

12,5 10,5

Puntos claros: con luz artificial Puntos oscuros: sin luz artificial

pH

0,58

0,56

0,23

0,56

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0

pH

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

DE

CL

OR

O L

IBR

E

(%)

sin luz artificial con luz artificial

12

6.4.5 Estabilización práctica La necesidad de contar con un procedimiento práctico de estabilización del desinfectante producido en el nivel rural y peri urbano conllevó a la búsqueda de alternativas al uso del hipoclorito de sodio, ya que en este medio es muy difícil adquirir dicha sustancia para elevar el pH de la solución desinfectante. Sin embargo, si se consigue, su manipulación es peligrosa y podría crear un rechazo del producto desinfectante. Para tal efecto se realizó una rápida evaluación de los álcalis más empleados en diferentes lugares del país, entre ellos bicarbonato de sodio, encontrándose que la cal (hidróxido de calcio) es el más difundido y de más bajo costo. Las pruebas realizadas determinaron que la adición de la cal puede producir un incremento en el valor de pH hasta 10,5, lo cual resulta suficiente para estabilizar la solución de hipoclorito de sodio en el campo. Se estableció que la cantidad necesaria de cal viva es de 3 gramos por litro y equivalente a una cucharadita de té. Si por alguna eventualidad la persona se excediera en la dosificación esto no gravitará significativamente en el incremento del valor de pH, debido a que el límite superior no pasaría de 11,5 unidades. La estabilización de la solución debe efectuarse inmediatamente después de culminada la producción. Luego de la aplicación de la cal la solución debe reposar un tiempo suficiente para lograr el asentamiento de las partículas sedimentables, para después del cual proceder al envasado del desinfectante.

7. CONCLUSIONES Primera Etapa. Sin tratamiento: 7.1 La solución de hipoclorito de sodio generada in situ conserva su concentración de cloro libre por largo

tiempo a temperaturas menores de 10 °C y bajo condiciones de oscuridad. 7.2 La luz solar directa tiene una fuerte influencia sobre la solución desinfectante al 0,58 %, produciendo

la pérdida de concentración de cloro libre prácticamente en el lapso de dos semanas. 7.3 La luz artificial tiene una influencia intermedia pero importante sobre la estabilidad de la solución de

hipoclorito de sodio generada in situ independientemente del tipo de frasco y a temperaturas mayores a 10 °C.

7.4 A temperaturas mayores a 10 °C y bajo la influencia de la luz natural los frascos de vidrio transparente

y de plástico traslúcido son los que menos la protegen a la solución desinfectante de la degradación, sólo los frascos de vidrio ámbar y de plástico opaco protegen en mayor porcentaje la estabilidad de la solución desinfectante.

Segunda Etapa. pH ajustado: 7.1 La solución de hipoclorito de sodio, producida in situ, alcalinizada adecuadamente a un pH mayor a

10,5 es estable siempre y cuando además se mantenga alejado de la luz tanto artificial como natural. 7.2 La solución desinfectante, convenientemente alcalinizada, permite conservar la concentración de cloro

activo por lo menos durante un mes. 7.3 La cal es un insumo adecuado para efectuar dicha alcalinización. 8. RECOMENDACIONES 8.1 Para minimizar la pérdida de la efectividad de la solución de hipoclorito de sodio debe envasarse en un

frasco oscuro y protegerla de la luz solar conservándola a temperaturas menores a 10 °C. 8.2 Añadir cal para estabilizar el desinfectante cuando la temperatura ambiental sea mayor a 10 °C.

13

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 9.1 APARECIDA NICOLETTI, M.; FERNANDES MAGALHÃES, J. Influencia del envase y de factores

ambientales en la estabilidad de la solución de hipoclorito de sodio. Washington D.C. Boletín de la Oficina Sanitaria Panamericana 121(4): p 301-9, 1996.

9.2 SALVADOR, R. Estabilidad del hipoclorito de sodio. Agua: tecnología y tratamiento. Saneamiento

ambiental; 15 (7): p.36-7, 1992. 9.3 GORDON, G.; ADAM, L. C.; BUBNIS, B. P.; HOYT, B.; GILLETTE, S. J.; WILCZAK, A.

Controlling the formation of chlorate ion in liquid hypoclorite feedstocks. Journal AWWA 85(9): p 89-97, 1993.

9.4 GORDON, G.; ADAM, L.; BUBNIS, B. Minimizing clorate ion formation in drinking water when

hypoclorite ion is the chlorination agent. Denver. AWWA Research Foundation and American Water Works Association. 1995.

ANEXO 1

TABLAS Y GRÁFICOS

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Resultados de la primera etapa

FRASCO DE PLÁSTICO TRASLUCIDO

SEMANA Refrigerado Luz natural Protegido de luz natural Luz artificial Protegido de la luz artificial

0 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 1 0,58 0,19 0,50 0,47 0,48 2 0,57 0,04 0,42 0,37 0,37 3 0,55 0,02 0,33 0,29 0,28 4 0,54 0,00 0,27 0,23 0,23

FRASCO DE PLÁSTICO OPACO SEMANA Refrigerado Luz natural Protegido de luz natural Luz artificial Protegido de la luz artifi cial

0 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 1 0,58 0,51 0,51 0,48 0,49 2 0,57 0,43 0,45 0,38 0,40 3 0,55 0,36 0,38 0,30 0,31 4 0,54 0,29 0,31 0,23 0,25

FRASCO DE VIDRIO TRANSPARENTE SEMANA Refrigerado Luz natural Protegido de luz natural Luz artificial Protegido de la luz artificial

0 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 1 0,58 0,13 0,49 0,47 0,49 2 0,57 0,02 0,43 0,37 0,39 3 0,55 0,01 0,36 0,29 0,31 4 0,54 0,00 0,32 0,22 0,25

FRASCO DE VIDRIO ÁMBAR SEMANA Refrigerado Luz natural Protegido de luz natural Luz artificial Protegido de la luz artificial

0 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 1 0,58 0,51 0,51 0,48 0,49 2 0,57 0,43 0,43 0,37 0,39 3 0,55 0,38 0,34 0,29 0,30 4 0,55 0,29 0,27 0,23 0,23

16

FRASCO DE PLÁSTICO OPACO

0,54

0,31

0,23

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Refrigerado Luz natural Luz natural: Protegido

Luz artificial Luz artificial: Protegido

FRASCO DE PLÁSTICO TRASLÚCIDO

0,54

0,00

0,270,23

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Refrigerado Luz natural Luz natural: Protegido

Luz artificial Luz artificial: Protegido

17

FRASCO DE VIDRIO ÁMBAR

0,55

0,290,270,23

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Refrigerado Luz natural Luz natural: Protegido

Luz artificial Luz artificial: Protegido

FRASCO DE VIDRIO TRANSPARENTE

0,54

0,00

0,32

0,220,25

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Refrigerado Luz natural Luz natural: Protegido

Luz artificial Luz artificial: Protegido

18

LUZ SOLAR DIRECTA

0,00

0,29

0,00

0,29

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Plástico traslúcido Plástico opaco Vidrio transparente Vidrio ámbar

REFRIGERADO

0,540,55

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Plástico traslúcido Plástico opaco Vidrio transparente Vidrio ámbar

19

PROTEGIDO DE LA LUZ SOLAR

0,27

0,31

0,27

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Plástico traslúcido Plástico opaco Vidrio transparente Vidrio ámbar

LUZ ARTIFICIAL DIRECTA

0,230,23

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Plástico traslúcido Plástico opaco Vidrio transparente Vidrio ámbar

20

PROTEGIDO DE LA LUZ ARTIFICIAL

0,230,250,250,23

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0 1 2 3 4

TIEMPO (semanas)

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

(%

)

Plástico traslúcido Plástico opaco Vidrio transparente Vidrio ámbar