Fenoles en Agua 3.5

5/11/2018 Fenoles en Agua 3.5 - slidepdf.com

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Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Universidad del Perú | Decana de América

Facultad de Química e Ingeniería Química

Departamento Académico de Química Analítica e Instrumentación Campos G., Stuart

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CONTENIDO

1. ALCANCE .................................................................................................................................... 2

2. REFERENCIA A OTROS DOCUMENTOS ...................................................................................... 2

3. TERMINOLOGÍA ......................................................................................................................... 2

4. RESUMEN DEL MÉTODO ........................................................................................................... 25. SIGNIFICANCIA Y USO ................................................................................................................ 3

6. INTERFERENCIAS ....................................................................................................................... 3

7. APARATOS ................................................................................................................................. 4

8. REACTIVOS Y MATERIALES ........................................................................................................ 5

9. MUESTREO ................................................................................................................................ 5

10 PREPARACIÓN DEL CROMATÓGRAFO ...................................................................................... 6

11. CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO PARA EL ANÁLISIS ....................................................... 7

12. MÉTODO DE IDENTIFICACIÓN DE COMPUESTOS .................................................................... 9

13. CALIBRACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN ...................................................................................... 10

14. PROCEDIMIENTO PARA UNA MUESTRA ................................................................................ 11

15. CÁLCULOS .............................................................................................................................. 11

16. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 12

17. ANEXOS ................................................................................................................................. 13







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1. ALCANCE

1.1 Este método de análisis cubre un procedimiento de inyección acuosa directa para la

determinación cromatográfica gaseosa líquida de los fenoles, cresoles, y mono y di-

clorofenoles en agua.

1.3 El método de análisis se puede aplicar al agua de desperdicio o a los concentrados que

contienen más de 1 de compuestos fenólicos. Por lo tanto, para una comparación con

los métodos D 1783 de la prueba, vea el apéndice X1.

2. REFERENCIA A OTROS DOCUMENTOS

D 1129 Terminology Relating to Water

D 1193 Specification for Reagent Water

D 1783 Test Methods for Phenolic Compounds in Water

D 3370 Practices for Sampling Water from Closed Conduits

D 3856 Guide for Good Laboratory Practices in Laboratories Engaged in Sampling and Analysisof Water

E 260 Practice for Packed Column Gas Chromatography

E 355 Practice for Gas Chromatography Terms and Relationships

3. TERMINOLOGÍA

3.1 Definiciones – Las definiciones y términos son presentados en la práctica E 355 y

terminología D 1129.

3.1.1 Los siguientes términos utilizados en este método de análisis son definidos en

terminología D 1129 como sigue:

3.1.2 Fantasmas – una interferencia cromatográfica, mostrándose como un pico, que aparece

con el mismo tiempo de elución que un componente de la inyección previa.

3.1.3 Estándar Interno – Un material presente o añadido a las muestras en una proporción

conocida que sirve como una medida de referencia.

3.1.4 Ruido – Una señal electrónica extraña que afecta la estabilidad de la línea base.

3.1.5 Compuestos fenólicos – Hidroxi-derivados del benceno y su núcleo condensado

3.1.6 Tiempo de Retención – El tiempo que transcurre desde la introducción de la muestra

hasta que el máximo del pico del componente es alcanzado.

4. RESUMEN DEL MÉTODO

4.1 Este método de análisis utiliza una sola columna cromatográfica gas-líquido para la

separación de compuestos fenólicos y un detector de ionización de llama para su medición. El







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área del pico de cada componente se mide y se compara con la de un estándar conocido para

obtener resultados cuantitativos. Una discusión de la cromatografía de gases se presenta en la

práctica E 260.

4.2 En este método de análisis, la elución de fenoles característicos ocurre en el orden

siguiente: (1) -clorofenol, (2) fenol y -cresol, (3) - y -cresol, (4) 2,3- , 2,4-, 2,5- y 2,6-diclorofenoles, (5) - y -clorofenol, y (6) 3,4-diclorofenol.

4.2.1 Para propósitos de comparación, vea el apéndice X1.

5. SIGNIFICANCIA Y USO

5.1 Los compuestos fenólicos se encuentran a veces en las aguas superficiales de fuentes

naturales e industriales. La desinfección con cloro de tales aguas puede producir clorofenoles

odoríferos, de sabor desagradable. Estos compuestos pueden incluir el -clorofenol, el -

clorofenol, el 2,6-diclorofenol, y el 2,4-diclorofenol.

6. INTERFERENCIAS

6.1 Partículas de Materia - Partículas o materia suspendida, a menos que estén subdivididas

muy finalmente, podría obstruir la aguja usada para la inyección de la muestra. Tal materia se

puede quitar por centrifugación o filtración, con tal que se compruebe que los compuestos del

interés no sean quitados también. Un coloide puede utilizarse, en caso de necesidad, parapreparar una solución o una suspensión coloidal conveniente para la inyección. Las partículas

de materia pueden servir como núcleos de condensación para las muestras; el tratamiento con

ácido puede a menudo disolver tales sólidos que interfieren.

6.2 Orgánicos No Fenólicos - Compuestos que tienen el mismo valor de retención que los

compuestos fenólicos interferirán con la prueba. Tales compuestos se pueden eliminar por una

técnica preliminar conveniente de la separación.

Nota 1 – Refiérase al método de prueba D 1783

6.3 Compuestos Alcalinos - Bajo condiciones fuertemente alcalinas, algunos clorofenoles

pueden formar sales que reducen su volatilidad en el análisis. También, algunos orgánicos no

fenólicos, por ejemplo, bases de alquitrán, pueden ser más volátiles en la solución básica. El

simple ajuste del pH hacia cercano al neutro o levemente ácido eliminará estas interferencias.

6.4 Fantasmas - La eliminación de fantasmas o picos de memoria es indispensable antes de

que los análisis cromatográficos se realicen. En este método de análisis, los fantasmas son

reducidos al mínimo o eliminados inyectando el 3 de agua entre cada una de las inyecciones

de muestra. Este lavado con agua generalmente despeja el puerto de inyección, la columna, y

el detector; sin embargo, las inyecciones repetidas de agua pueden ser necesarias para

despejar el sistema. El electrómetro se debe fijar en la sensibilidad máxima durante las

inyecciones de agua para facilitar la detección de fantasmas.







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Nota 2 - Se recomiendan inyecciones de rellenos de cristal. Los rellenos son fáciles de limpiar o

substituir y reducen al mínimo las dificultades de la limpieza.

6.5 Otras Interferencias - Está más allá del alcance de este método de análisis el describir los

procedimientos para eliminar todas las interferencias posibles que puedan ocurrir,

particularmente con agua de desecho industrial altamente contaminada. Además, laresolución cromatográfica de este método de análisis es insuficiente para distinguir entre

algunos fenoles alquil isoméricos.

7. APARATOS

7.1 Columnas Cromatográficas - Las columnas se pueden comprar o preparar por el analista.

Las variaciones de la carga de la columna, longitud, diámetro, tamaño del soporte,

tratamiento, etc., son posibles. Cualquier columna, por ejemplo, empacada, amplia embalada,de tubo abierto, capilar analítico, etc., puede ser utilizada si demuestra precisión y diagonal

comparables a las obtenidas en el estudio entre laboratorios de este método de análisis. Las

tres columnas citadas en este procedimiento se pueden modificar entendiendo que pueden

ser alterados el tiempo y la sensibilidad de la elución.

7.1.1 Carbowax 20-M - Columna empacada de acero inoxidable de 3 milímetros por 3 m (1⁄8-

pulgada 10 pies) empacada con tamiz 60/80 Chromosorb W (ácido lavado y

hexametildisilazane, (HMDS) - tratado) cubierto con 20% en peso de Carbowax 20M-TPA (ácido

tereftálico).

7.1.2 Fase libre de ácido graso, 1.5m – Columna de acero inoxidable de 3 por 1.5 (1⁄8 .

por 5 ) empacada con un tamiz 70/80 Chromosorb W (ácido lavado) cubierto con 5% en

peso de fase libre de ácido graso.

7.1.3 Fase libre de ácido graso, 3m- Columna de acero inoxidable 3 por 3 (1⁄8 de 10

) empacada con un tamiz 60/80 Chromosorb T cubierto con fase libre de ácido graso al

10%. Chromosorb T es un producto de TFE-fluorocarbon 6 que se derrite a 327 y pueden

comenzar a fundirse sobre 250 . Está disponible en los surtidores de materiales de

cromatografía gaseosa.

7.2 Cromatógrafo de Gases - Un cromatógrafo de gases comercial o diseñado con un horno decolumna con control isotérmico de temperatura por lo menos a 210 0.2 . Una unidad

equipada para la programación de temperatura facilitará la elución de una mezcla fenólica con

amplio rango de puntos de ebullición. Este método de análisis describe un análisis isotérmico

usando un cromatógrafo de gases de un solo tipo de columna. La programación de

temperatura es una opción para el analista.

7.3 Detector de Ionización de Llama de Hidrógeno

7.4 Registrador - Para medir la salida cromatográfica en un radio de acción de rango completo

de 1 con un tiempo de reacción de 1 .

7.5 Jeringa, 10







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8. REACTIVOS Y MATERIALES

8.1 Pureza de las sustancias químicas - Sustancias del grado Reactivo serán utilizadas en todas

las pruebas. A menos que se indique lo contrario, se debe asumir que todos los reactivos se

conforman según las especificaciones del Committee on Analytical Reagents de la American

Chemical Society, donde están disponibles tales especificaciones. Otros grados se pueden

utilizar, proporcionado primero que el reactivo posee la pureza suficientemente alta para

permitir su uso sin disminuir la exactitud de las determinaciones.

8.2 A menos que se indique lo contrario, las referencias al agua serán entendidas como el tipo

II de agua reactiva según lo especificado en la norma D 1193.

8.3 Gases portadores - Nitrógeno de grado de investigación o helio de la pureza más elevada se

utilizan como gases portadores.

8.4 Hidrógeno (H) - Para su uso en el detector de ionización de llama; puede ser obtenidoutilizando un generador de hidrógeno , o desde un tanque de suministro de alta pureza.

8.5 Compuestos fenólicos - Grados de investigación de alta pureza son requeridos. Los

compuestos de más alta pureza pueden ser obtenidos por redestilación, recristalización, o

usando un instrumento de cromatografía gaseosa preparatorio.

Nota 3 – Advertencia - Los compuestos fenólicos irritan la piel. Se deben tomar medidas de

seguridad apropiadas para evitar el contacto con o la inhalación de compuestos fenólicos.

Se sugieren los siguientes compuestos fenólicos:

8.5.1 o-Clorofenol,8.5.2 m- Clorofenol,8.5.3 p- Clorofenol,8.5.4 o-Cresol,8.5.5 m-Cresol,8.5.6 p-Cresol,8.5.7 2,3-Diclorofenol,8.5.8 2,4-Diclorofenol,8.5.9 2,5-Diclorofenol,8.5.10 2,6-Diclorofenol,

8.5.11 3,4-Diclorofenol, y8.5.12 Fenol.

9. MUESTREO

9.1 Recoja la muestra de acuerdo con las prácticas D 3370.

9.2 Debido a la posibilidad de oxidación o la descomposición bacteriana de fenoles en la

muestra, el lapso de tiempo antes de realizar los análisis se debe mantener a un mínimo.

Además, mantenga la muestra fresca y protegida contra el oxígeno atmosférico.







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10 PREPARACIÓN DEL CROMATÓGRAFO

10.1 Instale la columna empacada en el cromatógrafo usando los ajustes convenientes. El uso

de lubricante es recomendable

10.2 Conduzca una prueba de escape a aproximadamente 103 (15 ) sobre la presión defuncionamiento apagando el extremo descendiente del sistema y presurizándolo desde la

fuente de gas portador. Apague la válvula del cilindro y observe la válvula de presión. Si no se

observa ninguna gota en 10 a 15 minutos, el sistema se puede considerar ajustado. Las

soluciones jabonosas acuosas se pueden utilizar para localizar los escapes de menor

importancia pero esto se debe hacer con precaución. Si la solución jabonosa ingresa al sistema,

puede presentar dificultad para eliminar picos extraños o para estabilizar el sistema. No utilice

el método del jabón para la prueba de escape cerca del detector de ionización.

10.3 Acondicionamiento de la Columna:

10.3.1 Condicione las columnas por lo menos 24 horas a temperaturas de 30 a 50 sobre la

temperatura de funcionamiento prevista antes de usar. Tenga precaución para evitar exceder

la temperatura máxima permitida para el embalaje y substrato.

10.3.2 Desconecte la columna en el extremo cerca de la base del detector para evitar la

deposición de volátiles en el detector durante el acondicionamiento.

10.3.3 Ajuste el flujo del gas portador cerca de 20 a 40 para una columna de 3

(1⁄8 de pulgada) de diámetro.

10.3.4 La inyección ocasional de 3 a 5 de agua durante el acondicionamiento facilita laelución de impurezas.

10.3.5 Después de acondicionar, conecte la columna al detector de ionización de llama.

10.3.6 Ajuste el flujo del hidrógeno al detector cerca de 25 para una columna de 3

(1⁄8 de pulgada) de diámetro. Ajuste el flujo de aire según lo especificado en el instrumento

que se utiliza. Encienda el detector.

10.3.7 Ajuste la temperatura de la columna al nivel deseado.

10.3.8 Ajuste el caudal del gas portador de 20 a 40

10.3.9 Observe la línea base del registrador. Cuando una deriva de la línea base ya no es

evidente, la columna esta lista para su uso.

10.3.10 Cuando las series de análisis se terminan y la columna debe ser movida y almacenada,

es recomendable sellar o capsular los extremos.







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11. CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO PARA EL ANÁLISIS

11.1 Las condiciones de funcionamiento típicas se resumen en la tabla 1. Estos parámetros de

funcionamiento pueden variar pero las modificaciones de la prueba analítica y de calibración

deben concordar en resultados calculados. Por ejemplo, nitrógeno o helio se puede utilizar

como gas portador; las velocidades del registrador de aproximadamente 30 se emplean

comúnmente; tamaños de muestra de 3 a 5 se inyectan generalmente (véase las figuras 1-5)

Tabla 1: Condiciones de Operación Típicas para Columnas Cromatográficas

Columna y Empaque

Número de Columna

1(véase 7.1.1)

3 por 3 (10 1/8 .)SS, 20% Carbowax 20M-TPA,60/80 Chromosorb W-HMDS

2(véase 7.1.2)

1.5 por 3 (5por 1/8 .)

SS, 5% FFAP, 70/80Chromosorb W

3(véase 7.1.3)

3 por 3 (10por 1/8 .)

SS,10% FFAPChromosorb T

Gas Portador Helio Helio Nitrógeno

Flujo de Gas Potador, 25 35 60

Temperatura,

Puerto de Inyección 250 205 250

Columna 210 147 188

Hidrógeno para el Detector, 25 25 30

Velocidad de Registro, 12 (305) 12 12

Sensibilidad, 1 1 1

Rango Electrométrico 1 0.1 1

Atenuación 1 1 1

Volumen de Muestra, 1 1 1

Figura de Referencia Figs. 1 y 2 Fig. 5 Figs. 3 y 4

Figura 1: Análisis de Fenoles:

1- μL de muestra aproximadamente, soluciones

de 100mg/L de cada compuesto. Pico A es de o-

clorofenol; B, fenol; C, m-cresol; D, 2,4-

diclorofenol; E, p-clorofenol







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Figura 2: Análisis de Fenoles:

1- μL de muestra aproximadamente, soluciones

de 100mg/L de cada compuesto. Pico A es de o-

cresol; B, p-cresol; C, 2,6-diclorofenol; D, 2,3-

diclorofenol; E, m-clorofenol.

Figura 3: Análisis Cromatográfico de fenoles en

solución acuosa

1- μL de muestra aproximadamente, soluciones de

100mg/L de cada compuesto. Pico A es de o-

clorofenol; B, fenol; C, m-cresol; D, 2,4-diclorofenol;

E, p-clorofenol

Figura 4: Análisis Cromatográfico de fenoles en

solución acuosa

1- μL de muestra aproximadamente, soluciones de

100mg/L de cada compuesto. Pico A es de o-

cresol; B, p-cresol; C, 2,6-diclorofenol; D, 2,3-

diclorofenol; E, m-clorofenol.







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12. MÉTODO DE IDENTIFICACIÓN DE COMPUESTOS

12.1 La identificación de compuestos se basa en el tiempo de retención. Los tiempos de

retención de los picos de la muestra se emparejan con los de los estándares conocidos

obtenidos bajo las mismas condiciones de funcionamiento. Varios materiales relacionados

pueden eludirse al mismo tiempo. Es entonces necesario para la resolución completa de estos

picos de reanalizar la muestra con una columna de otro tipo que efectúe tal separación o de

suplir el procedimiento cromatográfico con análisis espectrográficos.

12.2 Otros métodos de identificación de compuestos funcionan atrapando varios

componentes de la muestra mientras que emergen del sistema y analizarlos porespectroscopia de masas, ultravioleta, o infrarroja, análisis químico, etc.

12.3 Para determinar los tiempos de retención del fenol, cresoles, mono y diclorofenoles, el

procedimiento siguiente se recomienda.

12.3.1 Con la columna en las condiciones de funcionamiento, inyecte alternadamente una

muestra de 1 de una solución acuosa de 100 del compuesto fenolico. Utilice una

microjeringa de 10 . Ajuste la atenuación del instrumento de modo que la altura máxima

esté preferiblemente hasta el 50% del rango completo.

12.3.2 Marque el punto de la inyección en la carta del registrador.

12.3.3 Mida el tiempo de retención en minutos por lo menos a dos figuras significativas.

12.3.4 Para eliminar los errores inducidos por los fantasmas, las inyecciones de agua

solamente se hacen después de cada muestra de fenol. El rango y la atenuación del

electrómetro se deben fijar en la sensibilidad máxima durante el lavado con agua. Inyecte el

mismo volumen de agua que haya usado para la muestra. Repita las inyecciones de agua hasta

que la línea base constante libre de fantasmas se consiga, después de lo cual la inyección de la

muestra siguiente puede ser hecha.

Figura 5: Análisis Cromatográfico de

fenoles en solución acuosa

Pico A corresponde al o-clorofenol; 10.4

mg/L; B, fenol, 9.3 mg/L; C, m-cresol; 10.7

mg/L; D, 2,4-diclorofenol, 10.7 mg/L; E, p-

clorofenol, 11.2 mg/L.







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12.3.5 Haga las determinaciones por triplicado para cada compuesto de fenol y registre el

valor medio de la retención. Las mezclas de fenoles que tienen diversos intervalos de retención

se pueden inyectar simultáneamente para apresurar las estandarizaciones.

Nota 4 - Precaución - La jeringuilla de inyección usada para la calibración se debe limpiar con

agua por lo menos tres veces con cada muestra nueva antes de inyectarla en el cromatógrafo.

12.3.6 Calcule las retenciones de todos los compuestos fenólicos relativos a la del fenol. Los

tiempos de retención relativos con factores aproximados de calibración del cromatógrafo se

muestran en la tabla 2 para dos columnas. Estos valores de calibración se presentan solamente

para información. El analista debe determinar y volver a inspeccionar regularmente los valores

de calibración para cada columna y material de fenol usados.

13. CALIBRACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN

13.1 Tome el área bajo el pico del cromatograma como medida cuantitativa de la cantidad del

compuesto correspondiente.

13.2 Para hacer calibraciones, seleccione el rango de concentración fenólica deseada, por

ejemplo: 1 o 10 y se preparan soluciones frescas de cada compuesto en el Tipo II de agua

reactiva.

13.3 Con la columna en condiciones de equilibrio de funcionamiento, inyecte los volúmenes

medidos de las soluciones de estándar usando el procedimiento previamente descrito y

observando todas las precauciones. Continúe hasta que por lo menos tres picos se obtengancon una desviación menor al 61% en área en la misma atenuación. Tres microlitros son un

tamaño de muestra conveniente. Ajuste la atenuación en todos los casos para mantener el

pico en la escala y preferiblemente con una altura del 50% del rango de la escala total del

registrador.

13.4 Mida el área del pico para cada estándar. Esto se puede hacer por triangulación: sin

embargo, la exactitud será mejorada mediante integración mecánica o electrónica, o pesando

los recortes de los picos.

13.5 Las mezclas preparadas de los estándares, dependiendo de los compuestos fenólicosesperados en la muestra a ser analizada, pueden entonces inyectarse en la columna.

13.6 Mida las áreas de los picos en cuanto a los compuestos puros. Exprese los resultados

como nanogramos por unidad de área.

13.7 Los factores típicos de calibración se muestran en la tabla 2. Éstos no se deben utilizar en

análisis cuantitativo y se presentan solamente como guía.







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Tabla 2: Tiempo de Retención Fenólica Cromatográfica

Compuesto FenólicoPunto de Ebullición,

3 por 3 (10 1/8 .)SS, 20% Carbowax 20

MM-TPA, 60/80 ChromosorbW-HMDS

3 por 3 (10 por 1/8 .)SS,10% FFAP, 60/80

Chromosorb T

RetenciónRelativa

Calibración,A,B .2

RetenciónRelativa

Calibración,A,C .2

Fenol 182 1 45.2 1 28.8

-Cresol 192 1 51 1 27

-Cresol 203 1.3 51.9 1.3 30.5

-Cresol 202 1.3 51.3 1.3 31.3

-Clorofenol 176 0.8 86.7 0.6 44.8

-Clorofenol 214 3.6 106 3.6 45.4B

-Clorofenol 217 3.6 124 3.6 46.5B

2,3-Diclorofenol ... 1.8 76.5 1.9 46.8

2,4-Diclorofenol 210 1.8 117 1.9 55.3

2,5-Diclorofenol 210 1.8 113 1.9 50.4

2,6-Diclorofenol 220 1.6 71.5 1.5 50

3,4-Diclorofenol 254 ... ... 11.5 43 B A

Calibración en nanogramos .2, velocidad de 2286mm/h (90 ) respuesta a 1 , rango 1, atenuación 1.

BColumna a 210 .

CColumna a 187 , excepto si se indica.

14. PROCEDIMIENTO PARA UNA MUESTRA

14.1 Con la columna en las condiciones de funcionamiento, inyecte 1 a 3 de muestra en el

puerto de inyección.

14.2 Determine los tiempos de retención de los fenoles en la muestra.

14.3 En caso de necesidad, ajuste la atenuación para mantener el pico más alto en escala para

el componente fenólico principal de la muestra.

14.4 Realice las determinaciones por triplicado en condiciones idénticas de columna y del

instrumento; limpie con un chorro de agua cuando sea necesario para eliminar las impurezas.

14.5 Reconozca y mida las áreas de los picos obtenidos. Haga un promedio de los resultados de

las determinaciones triplicadas.

15. CÁLCULOS

15.1 Cada área de los picos se debe identificar por tiempo de la retención. Si las pruebas

suplementarias tales como infrarroja, ultravioleta, etc., se utilizan en la caracterización de

fracciones atrapadas, esto debe ser reportado.







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15.2 Para estas áreas de los picos, que representan dos o más compuestos fenólicos, utilice un

valor medio de calibración obtenido con el estándar en el cálculo; o mida el área como

material dado con la notación en los resultados que otros componentes tienen intervalos de

elución comparables y pueden ser representados.

15.3 Calcule el área de cada pico como sigue:

Compuesto(s) fenólico(s),

16. BIBLIOGRAFÍA

2006 Annual Book of ASTM Standards. American Society for Testing and Materials.Section 11, Volume 11.01, Water (I). Philadelphia: American Society for Testing and Materials,January 2005.

Dean’s Analytical Chemistry Handbook . Pradyot Patnaik.McGraw-Hill Professional. Second Edition. United States. May 2004.







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17. ANEXOS

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