LIBRO DE ANALISIS DE AGUA F-Q

I UNIDAD

GENERALIDADES

1.1 CONCEPTO DE AGUA.

El agua es una de las sustancias más difundidas y abundantes en el planeta Tierra. Es parte integrante de la mayoría de los seres vivientes tanto animales como vegetales, y de minerales. Se la denomina "el solvente universal" y es un raro caso de sustancia que está presente en nuestro entorno, en los tres estados físicos: gas, líquido y sólido.

Figura I-1. Relación de usos de agua

1.2 PROPIEDADES DEL AGUA

Podemos calcificarlas en: Físicas, Químicas y térmicas:

1.2.1 Propiedades físicas:

Es un cuerpo líquido, incoloro, inodoro e insípido.

Ing. ANDRES CORCINO ROJAS QUINTO

En grandes cantidades toma una coloración azul-verdosa.

Su densidad es igual a 1 g/cm3 cuando se determina a 40°C y al nivel del mar.

Hierve a la temperatura de 100°C al nivel del Mar.

Su punto de solidificación es de 0°C (forma el hielo).

Tiene gran poder disolvente por lo que se les llama "disolvente universal".

Viscosidad relativamente baja, fluye con facilidad

Incompresible, relaciones presión - densidad no son importantes

Disuelve muchas y variadas sustancias

Dependencia de la solubilidad con la temperatura

Las relaciones bioquímicas requieren de agua para su ocurrencia (no requieren de aire), el agua es rica en vida, el aire es pobre en organismos vivientes.

1.2.2 Propiedades Químicas

Se combina con metales y no metales dando oxido.

Se combina con óxidos metálicos y da bases.

Se combina con óxidos no metálicos y de ácidos oxácidos.

Se descompone por electrolisis de hidrógeno y oxigeno.

Para descomponerse por otro procedimiento necesita temperatura superiores a 27°C

1.2.3 Propiedades térmicas del agua

El comportamiento térmico del agua es único en varios aspectos, debiéndose esto principalmente a que las asociaciones intermoleculares que forma el agua son inusualmente fuertes.

El agua tiene elevados puntos de ebullición y de fusión para ser una sustancia de peso molécula tan bajo.

El agua tiene una de las más altas capacidades caloríficas, lo que la transforma en un sumífero de calor, consecuentemente, grandes masas de aguas tienen un efecto regulador de la temperatura ambiente.

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http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/foucuno/foucuno.shtml#CONCEP

http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtml


El agua tiene un calor de vaporización alto (539 Cal/g a 100ºC)

El calor de difusión del agua (79,71 Cal/g a 0ºC) es una cifra común para sustancias similares.

La conductividad térmica del agua (capacidad para conducir calor) supera a la de todas las otras sustancias liquidas naturales, exceptuando el mercurio.

Estratificación térmica en un lago (condición inicial: Temp. uniforme a 4ºC)

Otra causa de la estratificación: Aguas salinas es más densa que el agua dulce.

Efectos de la temperatura en la viscosidad

Aumenta al disminuir la temperatura: YoºC / Y30ºC = 2 (dos veces)

Esto afecta la velocidad de sedimentación de las partículas.

Efecto, aguas frías retienen sedimentos por periodos más largos que cursos de agua más calientes, sus propiedades son:

ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL.- Debida al enlace de hidrógeno, hace que el agua suba en un tubo capilar.

GRAN SOLVENTE.- Llamada solvente universal por su propiedad de disolución e hidratación por la elevada constante dieléctrica del agua.

PRESIÓN OSMÓTICA.- Tiene lugar en las disoluciones acuosas. Si dos soluciones acuosas se separan por una membrana, el agua pasa de la disolución más diluida a la más concentrada. Este importante proceso controla las funciones de todas las células vivas y explica la efectividad de la sal en la conservación de los alimentos. El proceso de la osmosis inversa se aplica en la desalinización del agua.

VISCOSIDAD.- Es una medida de la fricción interna de una capa de moléculas con otra.

1.3 FUENTES DE AGUA

Aguas subterráneas (aguas de pozo, manantiales).- Generalmente son más duras y su composición depende de los terrenos que recorre.

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Aguas superficiales o lóticas (ríos, lagos, mares).- Tienen mayor contenido de oxígeno disuelto y de sólidos suspendidos. Contienen organismos biológicos: micro y macroorganismos, según la fuente. En los ríos, la composición química del agua va variando a lo largo de su recorrido dependiendo de los terrenos que recorre y los afluentes que recibe.

Precipitaciones (lluvia)- Está libre de sólidos totales disueltos, contiene gases disueltos: saturados con oxígeno en zonas rurales y con otros gases corrosivos, como; H2S, N02, C02, etc.

1.4 DISPONIBILIDAD DE AGUA EN LA TIERRA.

En la Tierra hay 1 500 millones de Km3 de agua 97% está en los mares y océanos 2% está en los glaciares y zonas polares 0,06% está en los ríos y lagos 0,54 % está en las aguas subterráneas Total de agua dulce en la Tierra 39 millones de Km3

Sólo el 0,12% del agua de la Tierra es apta para ser potabilizada

1.5 CLASES DE AGUAS

Agua salada. Agua en la que la concentración de sales es relativamente alta (más de 10 000 mg/L).

Agua salobre. Agua que contiene sal en una proporción significativamente menor que el agua marina. La concentración del total de sales disueltas está generalmente comprendida entre 1000 - 10 000 mg/L. Este tipo de agua no está contenida entre las categorías de agua salada y agua dulce.

Agua dulce. Agua natural con una baja concentración de sales, o generalmente considerada adecuada, previo tratamiento, para producir agua potable.

Agua dura. Agua que contiene un gran número de iones positivos. La dureza está determinada por el número de átomos de calcio y magnesio presentes. El jabón generalmente se disuelve malamente en las aguas duras.

Agua blanda. Agua sin dureza significativa.

Aguas residuales. Fluidos residuales en un sistema de alcantarillado. El gasto o agua usada por una casa, una comunidad, una granja, o industria que contiene materia orgánica disuelta o suspendida.

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Agua freática. Agua subterránea que se presenta en la zona de saturación y que tiene una superficie libre.

Agua subterránea. Agua que puede ser encontrada en la zona saturada del suelo, zona que consiste principalmente en agua. Se mueve lentamente desde lugares con alta elevación y presión hacia lugares de baja elevación y presión, como los ríos y lagos.

Agua potable.

Sin olor, ni color algunas veces de sabor agradable.

No contiene gérmenes ni bacterias patógenas, por lo que se le usa para el consumo humano.

Se obtiene por tratamiento especial de las aguas del río.

Agua Destilada.

Se obtiene por destilación de las aguas naturales.

Por no contener sales minerales, es impropia para beberla.

Se la reconoce porque no deja residuos al evaporarse.

Se le usa en la medicina y el estudio.

Agua pesada

Se considera como tóxica pero en realidad es inerte.

Tiene gran importancia en las plantas de energía atómica.

Su fórmula es D2O.

Ejemplos: Lagos, estanques, pantanos, charcos, etc.

Aguas atmosféricas: Se encuentran en continuo desplazamiento, ya sea lentamente o en forma torrente ejemplos. Los ríos; esta aguas tienen mayor oxigeno que las anteriores debido al movimiento constante.

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http://www.monografias.com/trabajos14/plantas/plantas.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/medalop/medalop.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtml

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http://www.monografias.com/trabajos14/consumoahorro/consumoahorro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/bacterias/bacterias.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtml


TABLA # 1-1PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICO DE CLASES DE AGUAS, SEGÚN LEY

GENERAL DE AGUAS

DENOMINACION RECURSO DE AGUA AGUA MARITIMA

I II III IV V VI I II III IV V VI

Aluminio 1 1 1 1 1

Arsenico 0,1 0,1 0,2 1 0,01 0,05 0,1 0,1 0,2 1 0,01 0,05

Bario 0,1 0,1 0,5 0,5 0,1 0,1 0,5 0,5

Cadmio 0,01 0,01 0,05 2E-04 0,004 0,1 0,1 0,05 2E-04 0,004

Cianuro 0,2 0,2 1 0,005 0,005 0,2 0,2 1 0,005 0,005

Cobalto 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Cobre 1 1 0,5 3 0,01 1 1 0,5 3 0,01

Cloro 0 10 20 30 30 0 5 20 30 30 30Cromo Exavalente 0,03 0,05 1 5 0,05 0,05 0,05 0,05 1 5 0,05 0,05Coliformes totales 0 20000 5000 5000 1000 20000 0 2000 5000 5000 1000 20000Coliformes fecales 0 4000 1000 1000 200 4000 0 4000 1000 1000 200 4000

Oxigeno disuelto 3 3 3 3 5 4 3 3 3 3 5 4

D.Q.O 5 5 15 10 10 10 5 5 15 10 10 10

Fenoles 5E-04 0,001 0,001 0,002 0,002 5E-04 0,001 0,001 0,002 0,002

Hierro 0,3 0,3 1 0,3 0,3 1

Fluoruros 1,5 1,5 2 1,5 1,5 2

Litio 5 5 5 5 5

Magnesio 150 0,1

Manganeso 0,1 0,1 0,5 0,1

Nitrato 0,01 0,01 0,1 0,01 0,01 0,01 2E-04

Níquel 0,002 0,002 0,002 0,5 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002

pH 5,0-9,0 5,0-9,0 5,0-9,0 5,0-9,0 5,0-9,0 6,0-9,0 6,0-9,0 6,0-9,0 6,0-8,5 6,0-8,5

Plata 0,05 0,05 0,05 0,05 0,95 0,5

Plomo 0,05 0,05 0,1 0,01 0,03 0,05 0,05 0,1 10 0,03

Sólidos flotantes 0 0 0 0 0 0 Sólidos suspendidos 100 100

Sulfatos 4

Sulfuros 0,001 0,002 0,005 0,002 0,002 0,001 0,002 0,005 0,002 0,002

Zinc 5 5 25 0,02 5 5 25 0,02

DONDE:

I : Agua de abastecimiento comestico con simple desinfección

II : Agua de abastecimiento comestico con tratamiento equivalente con procesos combinados de mezcla

y coagulacion, sedimentacion, filtracion y cloracion aprobados por el Ministerio de Salud

III : Agua para riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animales

IV : Aguas de zonas recreativas de contacto primario (baños y similares)

V : Agua de zonas de paseo de mariscos, bilvaos

VI : Agua de zona de preservacion de fauna acuatica y pesca recreativa y comercial

Fuente: Dirección de Protección del Medio Ambiente, Ley General de Aguas D.L.Nº 17752

1.6 PRINCIPALES FUENTES DE ALTERACIÓN DE LA CALIDAD DEL RECURSO HÍDRICO

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En general, los contaminantes pueden ser liberados al ambiente como gases, sustancias disueltas o en forma particulada. Los contaminantes llegan al ambiente acuático a través de una variedad de trayectorias, incluyendo la atmósfera y el suelo. La figura I-1 ilustra en forma esquemática las principales trayectorias de los contaminantes que afectan la calidad del agua. La mayor fuente de contaminación de las aguas superficiales es la colección y descarga de las aguas residuales domésticas, industriales, agrícolas, ganaderas, mineras, etc.; de las agrícolas, la aplicación de plaguicidas o fertilizantes se consideran como fuentes difusas.

Figura I-2. Ruta de los contaminantes potenciales relacionada con el ambiente acuático

Atmósfera

Hom

bre

Fuen

tes

de p

olut

ante

s

Polu

tant

esga

seos

osPo

luta

ntes

parti

cula

dos

Polu

tant

esdi

suel

tos

BiotaAcuática

BiotaTerrestre

Cuerpos deAgua

Suelos

Fuentes de Polución Problemas Ambientales Problemas de salud

Tomado de El Medio Ambiente en Colombia, IDEAM

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Las fuentes principales de alteración de la calidad del recurso hídrico son:

Aguas residuales domésticas: caracterizadas principalmente por contener sustancias biodegradables y compuestos químicos domésticos como detergentes, compuestos de cloro y microorganismos patógenos.

Aguas residuales industriales: las cuales contienen sales de metales pesados como sulfatos, cloruros o nitratos de plomo, cromo, cadmio, mercurio entre otros; compuestos orgánicos sintéticos como derivados halogenados del petróleo.

Aguas residuales de zonas de producción agrícola y ganadera (contaminación difusa): que contienen fertilizantes como nitratos y fosfatos, sales de potasio y plaguicidas.

Aguas de lluvias: que arrastran compuestos azufrados y nitrogenados presentes en la atmósfera, debido a los procesos de combustión en la industria

Transporte terrestre, fluvial y marítimo de sustancias peligrosas y de petróleo y sus derivados: Que accidentalmente son derramados en cuerpos de agua.

Obras de infraestructura: que incrementan el transporte de sedimentos.

Aguas de lavado procedentes de los procesos de extracción minera: cianuros, mercurio.

Residuos sólidos dispuestos en rellenos sanitarios o directamente en cuerpos de agua: que incrementan la demanda de oxígeno en los procesos de oxidación de los materiales en el recurso hídrico.

CONTAMINANTES INORGÁNICOSEn la naturaleza, el agua adquiere una variedad de constituyentes inorgánicos mediante el contacto con el ambiente; contacto con la atmósfera (gases), contacto con la tierra (minerales), y contactos con ambientes contaminados por el hombre. En aguas naturales, existen solo siete constituyentes inorgánicos principales que están presentes en consideraciones elevadas (Metcalf, 1995; Sawyer, 1996).

Los constituyentes principales son muy importantes porque estabilizan la cantidad química de las aguas naturales. El pH de las aguas naturales está en el intervalo de 7 a 9 y el pH de océanos 8,0 - 8,4.

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Fuentes de substancias inorgánicas en aguas naturales

La lluvia disuelve los gases presentes en la atmósfera, como lo son el Nitrógeno, Oxigeno, Dióxido de carbono y Dióxido de Azufre

El dióxido de carbono es muy importante en la química y calidad del agua. Forma ácido carbónico:

CO2+ H2O → H2CO3 (ácido débil)

El pH de lluvia en presencia de CO2 es de aprox. 5,6. Cuando el pH es tan bajo como 3 en la lluvia, indica que la atmósfera esta altamente contaminada; y se le denomina lluvia ácida.

Casi todas las aguas naturales contienen principalmente los cationes calcio, magnesio y sodio y los aniones bicarbonato, sulfato y cloruro.

Solubilidades de los metales

El pH estable de las aguas naturales es responsable por el hecho que muchos metales se disuelvan solamente en cantidades de trazas.

CONTAMINANTES ORGÁNICOSLos contaminantes orgánicos son diferentes a los anteriores contaminantes, porque no son tóxicos en si mismos.

Fuentes de sustancias orgánicas en el agua

a) Contaminación orgánica natural: escurrimientos que han estado en contacto con vegetación decayente, con excremento de animales o con desechos de la vida acuática.

b) Contaminación debida al hombre.

Substancias orgánicas tóxicas

a) Pesticidas:

- Fuentes: aplicación directa a aguas superficiales para combatir pestes o plagas, descarga de aguas servidas o residuos industriales y escurrimientos en aguas de lluvia o regadío de pesticidas adsorbidos por los suelos.

- Ruta de los pesticidas aplicado al suelo: dado que son prácticamente insolubles en agua, una cantidad muy pequeña de pesticidas es arrastrada, por aguas lluvias, hacia aguas subterráneas o superficiales.

b) Alquilbencensulfonato (ABS; tensoactivo): no tóxico, produce una gruesa capa de espuma, no biodegradable, perdura tiempos

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largos. Ahora se usan detergentes a base de sulfonatos de alquilos lineales (SAL), que son degradables, en vez de basados en ABS

c) Substancias orgánicas causantes de color, sabor y olor: fenol, algas Synura (olor a pepino) y Anabaena.

d) Substancias orgánicas biodegradables: estos compuestos son alimentos para las bacterias quimoorganotróficas y para algunos microorganismos superiores (protozoos).

Medida de las substancias orgánicas en el agua

Métodos usados para establecer la cantidad total de substancias orgánicas presentes en el agua:

a) Carbono orgánico total (COT): el COT no proporciona ninguna información respecto del estado de oxidación o del grado de biodegradabilidad de la materia orgánica, es decir, muestras con idéntico COT pueden ejercer un muy diferente efecto. Es una medida del contenido de carbono y no de la demanda de oxigeno del material orgánico.

b) Demanda química de oxígeno (DQO): es la medida indirecta de la concentración de material orgánico, en función de la cantidad de oxigeno requerido para oxidarlo, completamente, en forma química. Es de mayor utilidad que el COT. Si la relación DQO/COT es alta significa que los compuestos orgánicos están reducidos (alta energía disponible), y si es baja, los compuestos orgánicos están oxidados (baja energía disponible)

c) Demanda bioquímica de oxigeno (DBO): simula el proceso bioquímico que ocurre en el curso de agua. Si la relación DBO/DQO es alta significa que hay gran proporción de material biodegradable (O2 disuelto disponible), y si es baja hay pequeña proporción de material biodegradable (poco O2 disuelto disponible).

Fuentes de sustancias orgánicas en el agua

a) Contaminación orgánica natural: escurrimientos que han estado en contacto con vegetación decayente, con excremento de animales o con desechos de la vida acuática.

b) Contaminación debida al hombre.

Descarga orgánica en un río

La descarga orgánica que se da comúnmente a un río, se basa en el siguiente material:

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- OD = Oxigeno Disuelto.

- Material orgánico: soluble; suspendido (sólidos orgánicos).

- Fuentes principales de material orgánico: descargas domesticas e industriales.

Remoción del material orgánico en plantas de tratamientos

- Sedimentación primaria: remoción del 60% de sólidos orgánicos, sin remoción del material orgánico soluble.

- Coloración del efluente secundario: destrucción de organismos patógenos.

CONTAMINANTES QUÍMICOS TÓXICOS Productos sintéticos de la industria química: pesticidas,

herbicidas, insecticidas, etc.

Policlorobifenilos (PCB): usados como medio de intercambio calórico en plantas generadoras. Muy resistentes al ataque químico o microbiano (Acumulación en el ambiente).

Metales pesados tóxicos: mercurio, cadmio, plomo (gasolinas).

El calor también puede ser considerado un contaminante cuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen

1.7 ORGANIZACIONES NORMATIVAS EN ANÁLISIS DE AGUANORMAS

La Enumeración de Escherichia coli en aguas esta acorde a ISO 9308.ISO 9308 Parte 1: Water quality -- Detection and enumeration of Escherichia coli and coliform bacteria -- Part 1: Membrane filtration method

ISO 9308-2:1990 Water quality -- Detection and enumeration of coliform organisms, thermotolerant coliform organisms and presumptive Escherichia coli -- Part 2: Multiple tube (most probable number) method

ISO 9308-3:1998 Water quality -- Detection and enumeration of Escherichia coli and coliform bacteria in surface and waste water -- Part 3: Miniaturized method (Most Probable Number) by inoculation in liquid medium

ISO 9308-3:1998/Cor 1:2000

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Standard Methods For the Examination of Water and Wastewater.American Public Healt Association (APHA)American Water Works Association (AWWA)Water Environmet Federation (WEF)USEPAOMS (Organización Mundial de la SaludWorld Health Organization (WHO) By reference to Standard Methods.Norma Técnica Peruana INDECOPI ( Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales).

1.8 PARÁMETROS FÍSICO- QUÍMICOSAnalizar el agua implica conocer los diferentes parámetros físicos, químicos y bacteriológicos presentes en ella. La calidad del agua está determinada por un conjunto de valores límites de las propiedades físicas, químicas y biológicas, de acuerdo a su procedencia y uso.

1.9 MÉTODOS DE ANÁLISIS DE AGUAANÁLISIS CUALITATIVO Cuando se identifica químicamente a las especies que hay en la muestraANÁLISIS CUANTITATIVO Cuando se determina la concentración de una o varias de estas especies en base a:El peso o volumen de la muestra yUna señal que es proporcional a la cantidad de analito

1.9.1 MÉTODOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVOAntes de iniciar el análisis del agua debemos tener muy claro qué es lo que realmente necesitamos medir y para ello es conveniente respondernos las siguientes interrogantes:¿Qué parámetros requiero medir?¿Con qué exactitud?¿En qué rango?¿Cuáles son los incrementos mínimos del rango?¿Es puntual o es constante la medición?¿El análisis se realizará en el campo o en el laboratorio?¿Debe ser impermeable el instrumento?¿Es necesaria la memorización de datos?¿Se requiere puerto de comunicación con impresora?¿Se requiere puerto de comunicación con la computadora?

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MÉTODOS CLÁSICOSGravimetría: Se determina la masa de analito o de algún compuesto relacionado químicamente con él.Ejemplo. Determinación de la cantidad de calcio en aguas naturalesSe añade un exceso de ácido oxálico, H2C2O4, a un volumen de muestra medido cuidadosamenteEn presencia de amoniaco, todo el calcio precipita como oxalato de calcioCa2+(ac) + C2O4

2-(ac) CaC2O4(s)El precipitado se transfiere a un crisol, previamente pesado, se seca y se calcina al rojo vivo. El precipitado se transforma cuantitativamente en óxido de calcioCaC2O4(s) CaO(s) + CO(g) + CO2(g)El crisol con el precipitado se enfría, se pesa y, por diferencia, se determina la masa de óxido de calcio. A continuación se calcula el contenido de calcio en la muestra

Volumetría: Se mide el volumen de una disolución de reactivo (valorante), necesario para reaccionar con todo el analitoProcedimiento generalObjetivo: Determinar la concentración de una disolución problema.Se añade lentamente desde una bureta una disolución patrón de reactivo (de concentración, N1, perfectamente conocida) a un volumen exactamente medido (V2) de la disolución con el analito hasta que la reacción se completa (punto de equivalencia): Analito + Reactivo Producto El volumen (V1) de reactivo requerido para completar la valoración se determina por diferencia entre las lecturas inicial y final de la buretaEn el PE se cumple que:m.e de Analito = m.e de Reactivo

N (¿?) x V2 = N1 x V1 1.1

Análisis electroquímico: La electroquímica es la ciencia que trata la relación de la electricidad con los cambios químicos y con la interconversión entre la sustancia química y la energía eléctrica. Por medio del análisis electroquímico podemos confirmar la presencia o ausencia en un parámetro determinado midiendo la actividad eléctrica en una muestra.

Ventajas del análisis electroquímico:La ventaja del análisis electroquímico es la aplicación práctica en varios tipos de análisis y muestras como: Agua potable, agua

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industrial, análisis de suelo, de vegetales, forrajes, alimentos, fertilizantes, etc. podemos citar algunas ventajas:El análisis electroquímico es porque presenta un amplio rango de medición. Ya que la mayoría de los electrodos ion-selectivo tienen un rango funcional que va desde 0,01 molar hasta saturación.Las muestras difíciles como las turbias y/o coloreadas, las cuales necesitan filtración o decoloración, para otros métodos de análisis pueden analizarse directamente con el método del análisis electroquímico.La mayoría de los electrodos iones-selectivos (ISE) funcionan con reactivos inocuos, por lo que facilitan los problemas de su disposición final (descarte).Los medidores usados para los análisis potenciométricos pueden adaptarse fácilmente para funcionar con baterías y así poderlos transportar a lugares lejanos.También estos métodos presentan desventajas, por ejemplo: El efecto de la temperatura afecta en los resultados:La medida del pH, tiene que ser compensada por diferencia de temperaturaLa temperatura no puede ser compensada por los ISE; por lo que los estándares y las muestras deben analizarse a la misma temperatura.

MÉTODOS INSTRUMENTALES

ELECTRO ANÁLISIS O ANALISIS ELECTROQUÍMICOS Miden propiedades eléctricas como el potencial, la intensidad, resistencia y cantidad de electricidad, pH, conductividad, etc.

CROMATOGRAFÍA DE GASES INFRARROJOS (F.T.I.R)ESPECTROSCOPIA MOLECULAR UV-VISEstudia la interacción de la materia con la energía electromagnética en el rango visible del espectro electromagnético.FOTOMETRÍA: Ciencia que estudia la interacción de la materia con la energía electromagnética en el rango visible del espectro electromagnético, interacción de la luz con la materiaPara determinar la concentración de una sustancia determinada en el agua mediante la fotometría, la substancia buscada es transformada en un colorante con ayuda de un reactivo.El fotómetro filtra una longitud de onda específica del espectro de absorción del colorante, luego calcula un valor, lo muestra y de ser

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necesario lo memoriza. Componentes: sistema fotométrico, fotómetroReactivos: Spectroquant tests de celdas, Spectroquant tests de reactivos

ABSORCIÓN ATÓMICA (AA) Basado en que todos los átomos pueden absorber luz y la longitud de onda de la luz absorbida es específica para cada elemento bajo este principio se determinan muchos elementos.

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TABLA 1-2 MÉTODOS REALIZADOS EN ANÁLISIS DE AGUA:

ENSAYOS METODOSTemperatura Termométrico/ laserPH Electrométrico/colorimétricoColor Platino-cobalto, espectrofotométrico, colorimétricosOlor Prueba de olor Conductividad Puente de Whestone (conductímetro)Turbidez NefelométricoAlcalinidad como CaCO3 Titulación ácido – baseDureza total como CaCO3 Titulación EDTACloruros Argentométrico; espectrofotómetro UVSTD (1) Gravimétrico a 180° CST (2) Gravimétrico a 130° C - 105° CTSS (3) Gravimétrico a 130° C - 105° CSólidos sedimentales Cono InhoffNitrógeno total Semi micro KJELDAHLNitrógeno amoniacal Destilación preliminar Sal de fenolNitratos Colorímetrico; espectrofotómetro UV

Electrodo nitratoFósforo Ac. AscórbicoSulfuro De titulacion

ColorímetricoGravimétricoTurbidimétrico

Ac. Y Grasas GravimétricoTurbidimétrico

DQO (4) De titulaciónDBO5 (5) Prueba de cinco díasOD WinklerCloro residual Iodométrico-TitulaciónMetalesCalcio Digestión/AA ; espectrofotómetro UVSodio Digestión/AA; espectrofotómetro UVPotasio Digestión/AA; espectrofotómetro UVPlomo Digestión/AA; espectrofotómetro UVCobre Digestión/AA; espectrofotómetro UVBario Digestión/AA; espectrofotómetro UVCadmio Digestión/AA; espectrofotómetro UVCromo Digestión/AA; espectrofotómetro UVHierro Digestión/AA; espectrofotómetro UVZinc Digestión/AA; espectrofotómetro UVAntimonio Digestión/AA; espectrofotómetro UVMagnesio Digestión/AA; espectrofotómetro UVManganeso Digestión/AA; espectrofotómetro UVNíquel Digestión/AA; espectrofotómetro UVArsénico Generación de Hidruros/AACianuro total Tratamiento preliminar ; espectrofotómetro UVCianuro WAD TitulaciónMercurio (Hg) Generación Hidruro (Vapor frío)

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1.10 MUESTREOEl objetivo del muestreo es coleccionar una pequeña porción del material, suficiente en volumen para ser transportado de manera conveniente para su manejo en el laboratorio, el cual aun debe representar con exactitud el material muestreado. Este objetivo implica que la proporción o concentración relativa de todos los componentes serán las mismas en las muestras y que el material muestreado, debe ser manipulado de manera tal que no sufran cambios significativos en su composición antes de las pruebas.

Antes de recolectar la muestra en redes de agua, es necesario dejar fluir libremente durante unos cinco minutos a chorro con el objeto de el agua fresca y evitar tomar aquella que pudiera estar retenida en las tuberías o puntos muertos del sistema.

El volumen total requerido para análisis de agua es entre 1-2 litros, el volumen para cada frecuencia de muestreo se determina de la siguiente manera:Por ejemplo se necesita 2 L de muestra. En la siguiente tabla se tiene:

1.2

Donde:

V1 = mL requeridosQ = caudal en el momento de muestreo (X)V = Volumen total de muestra requerida (2 000 mL)TF = tasa media de flujoN = número de veces de muestreo (10)

TABLA # 1.3CÁLCULOS PARA DETERMINACIÓN DE CANTIDAD DE MUESTRA

Número de veces de muestreo (N)

Caudal en el momento del muestreo (TF) L/s

mL requeridos en el momento del muestreo (Q)

12345678

2,02,63,02,52,72,22,42,8

157,48204,72236,22196,85212,59173,22188,97220,47

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910

2,92,3

228,34181,10

Total = 10 total 1 999,96

V1 = 78,74 x 2 000 (caudal en el momento del muestreo)

MUESTREO DE AGUA EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE ACUEDUCTOSLa toma de muestra para los análisis de laboratorio y cloro residual se hará en puntos claves que ofrezcan representatividad de la calidad sanitaria del agua.

En puntos de entrada del agua al sistema de distribución.

En secciones iniciales, intermedias y finales de la red.

En zonas bajas de la red.

En lugares donde ocasionalmente existan problemas con la calidad bacteriológica del agua.

En lugares donde sea necesario según criterio de las autoridades sanitarias y del acueducto.

PREPARACIÓN DE MUESTRASEn análisis de agua tanto para; físico-químico o microbiológico la colección de muestras se debe hacer usando:

Frascos de vidrio neutro o plástico esterilizable de boca ancha, con tapa rosca y cierre hermético.

Las botellas de boca ancha y tapa de bakelita deben secarse a 50-60 OC y su esterilización sólo es en autoclave.

Las botellas de prolipropileno o poli carbonató son autoclavables, las de polietileno no.La capacidad mínima es de 500 mL (100 mL de muestra) para facilitar la homogenización antes del análisis.

CONDICIONES BÁSICAS DE LAS MUESTRAS DE AGUA

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Deben estar constituidos por un número adecuado de muestras tomadas en puntos diferentes para que puedan reflejar las condiciones del todo de donde proceden.

Deben tomarse con una frecuencia suficiente para que arrojen las variaciones de la calidad de agua dentro del intervalo de tiempo prefijados.

Debe realizarse por personas competentes, para reducir las causas de error. TIPOS DE MUESTRA

RECOGIDAS: Es una muestra colectada a una hora y lugar, representa solamente la composición de esa fuente a esa hora y lugar.

COMPOSITO: Se refiere a una mezcla de muestras cogidas en el mismo punto de muestreo a diferentes tiempos.

INTEGRADAS: Se refiere a muestras colectadas en diferentes puntos simultáneamente.

1.10.1 MUESTRAS PARA ANÁLISIS ORGANOLÉPTICO, FÍSICO Y QUÍMICOEnjuagar dos o tres veces la botella con la misma agua que se va analizar.Llenar el frasco hasta el tope, evitando dejar aire atrapado en su interior y modificaciones durante el transporte.La cantidad mínima que se debe recoger para este caso es de un litro.

1.10.2 MUESTREO DEL AGUA PARA ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOLa muestra se tomará en frasco estéril, de cristal (100 mL), de boca ancha con tapa de vidrio protegida por un papel estéril amarrado al cuello del frasco.

Si el agua a analizar está clorada, se añade tiosulfato de sodio en los frascos antes de esterilizarlos.

Se procederá a flamear la llave u orificio de salida del agua y se dejará correr unos minutos antes de la toma.

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Se toma la tapa del frasco con el papel protector y se gira para aflojarla, se separa y se llena el frasco hasta 1 cm. de la boca; se vuelve a colocar la tapa sin quitar el papel

Los dedos del operador u otro objeto no deben entrar en contacto con la tapa o el borde del frasco.

Se tapa el frasco inmediatamente, teniendo cuidado de dejar una burbuja de aire en su interior.

La muestra se conservará a temperatura menor de 10 °C hasta su traslado al laboratorio y se analizará antes de la 12 horas.

1.10.3 MUESTREO DE AGUA PARA ANÁLISIS VIROLÓGICOLa recolección de muestras de agua para la detección de virus es similar en muchos aspectos a la recolección para análisis microbiológico.La principal diferencia es en volumen ya que se requieren grandes volúmenes.Deben tenerse en cuenta que aún los métodos mas actualizados para concentración de virus en muestras de agua están en constante estudio y por lo tanto modificándose y mejorándose.

1.10.MUESTREO DE AGUA PARA ANÁLISIS RADIOLÓGICOCuando se muestrea de grifos, usualmente del sistema de distribución o del depósito de servicio, debe dejarse correr el agua lentamente dentro del recipiente de muestra hasta desbordarse.El recipiente completamente lleno debe taparse ajustadamente y revisar para que no haya burbujas de aire. Es necesario tener en cuenta la protección necesaria contra la radiación. Para la determinación de oxígeno o gases disueltos es necesario usar una manguera atada al grifo o salida de la bomba, esta alcanza el fondo del recipiente de muestra. El agua debe dejarse fluir lentamente dentro del recipiente a través de la manguera.

1.10.5 TOMA DE MUESTRA GUÍADatos generales: nombre del supervisor, fecha, hora, identificación del punto de toma de muestra, nombre del operario que realizó la actividad.

Condiciones de trabajo: tipo de recipiente (contenedor de frascos) limpieza, protección. Medio de transporte empleado, fecha de esterilización de los frascos de muestreo, condiciones sanitarias del punto de muestreo y sus alrededores, higiene personal del operario, conservación de la muestra hasta su traslado al laboratorio.

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PRACTICA DE LA TOMA DE MUESTRA:Abrir la llave de agua completamente Dejar correr el agua por 2 o 3 minutos Restringir posteriormente el flujo de agua Destapar el frasco al tomar la muestra evitando el contacto de las manos con el cuello o boca Quitar la tapa y retapa del papel del frasco como una sola unidad

Mantener la tapa y el frasco fuera del contacto con suciedades Llenar el frasco con la muestra evitando salpicar Dejar cámara de aire de 2 o 3 cm. en el frascoTapar el frasco inmediatamente después de recogida la muestra manipulando la tapa y retapa como una unidadGuardar el frasco de inmediato en el contenedor de muestras Identificación correcta de la muestra

1.10.6 ENVIÓ DE MUESTRAS A LABORATORIOEl tiempo ideal desde la recolección de la muestra hasta el inicio del análisis es de 8 horas y no debe exceder de 24 horas. Las muestras deben mantenerse entre 4-10°C.

Los frascos con muestras o diluciones deben agitarse vigorosamente para asegurar la homogeneización .

Las muestras deben ser recepcionadas únicamente si están debidamente identificadas (fecha, hora de muestreo punto de muestreo).

Al tomar la muestra se debe dejar un amplio espacio libre (al menos 2.5 cm.) para facilitar la agitación antes del análisis.

Para el muestreo de aguas cloradas utilizar frascos con solución de tiosulfato de sodio: 3 g de Tiosulfato de sodio penta hidratado en 100 mL .de agua destilada.

1.10.7 PRESERVACIÓN DE MUESTRAS DE AGUALas Aguas/Aguas residuales tratadas o no tratadas son materiales con actividad biológica. Las muestras conteniendo material orgánico/inorgánico serán parcialmente descompuestas o alteradas en un corto tiempoSolución:Análisis inmediato en el lugar (Sistemas de análisis Móvil)RefrigeraciónPreservación de muestras

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Metales en general con ácido nítrico a pH 1-2Aniones en general una solución conteniendo 5% de NaOH y 5% de Na2CO3 hasta pH 12Nitratos y nitritos son estables por un periodo de 30 díasAlgunos metales forman Me-hidróxidos o Me-carbonatosLos componentes volátiles deben ser analizados en el lugar

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TABLA # 1-4RECOLECCIÓN, PRESERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRA DE

AGUAPARÁMETROS

FISICOQUÍMICOVOLUMEN

MÍNIMORECIPIENTE PRESERVANTE

TIEMPO DE ALMACENAMIENTO

PH 100 Ml P o V - Registro inmediatoConduc. Eléct. 500 mL P o V Refrigerar 28 díasTurbidez 100 mL P o V Refrigerar 24/28 h.Dureza total 100 mL P o V Refrigerar 24/28 h.Alcalinidad total 50 mL P o V Refrigerar 24/28 h.Sólidos sedimentales

100 mL P o V Refrigerar 2-7 días

Sólidos susp. Totales

100mL P o V Refrigerar 2-7 días

DBO5 100 mL P o V Refrigerar 24 h.

DQO 10 mL P o VRefrigerar H2 SO4 4PH<2

28 días

Oxigeno disuelto

30 mL V Ver* Analizar inmedi.

Materia orgánica

100 mL V Refrigerar 24 h.

Sodio 100 mL P Refrigerar pH<2 7 díasPotasio 100 mL P o V HNO3 7 díasCalcio 100 mL P o V Refrigerar 7 díasSulfato 100 mL P o V Refrigerar 25 díasCloruro 100 mL P o V Refrigerar 7 díasCloruro residual 500 mL P o V Refrigerar Analizar inmedi.Fenol 500 mL P H2SO4, 4° c 4 semanas

Grasa y Aceites 500 mL VRefrigerar, HCI PH<2

7 días

Hidrocarburos 500 mL P o VRefrigerar H2SO4

6 días

NUTRIENTES VOLUMEN MÍNIMO

RECIPIENTE PRESERVANTES TIEMP. ALMACENAMIENTO

Nitrógeno Total 250 mL P o VRefrigerar H2SO 4 pH<2

24/48 h.

Nitrógeno Amoniacal

50 mL P o VREFRIGERAR H2SO 4 PH<2

24 h.

Nitrógeno Orgánico

250 mL P o VRefrigerar H2SO 4 pH<2

24/48 h.

Nitrato 100 mL VRefrigerar H2SO 4 pH<2

24 h.

Nitrito 100 mL P o VHg Cl, Refrigerar

24/48 h.

Fósforo Total 100 mL P o V Refrigerar 24 h.Fósforo Soluble 100 mL P o V Refrigerar 24 h.Fósforo Soluble 100 mL V Refrigerar 24 h.

Fosfato 100 mL VHg Cl, Refrigerar

24 s.

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TABLA # 1-5PRESERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS

PARÁMETROS MICROBIOLÓGI

COS

VOLUMEN

MÍNIMO

RECIPIENTE

PRESERVANTES

TIEMPOALMACENAMIEN

TO

Coliformes Totales

100-500 mL

P o VRefrigerar y

Tiosulfato De Sodio*

Máximo 6 h.

Coliformes Fecales

100-500 mL

P o VRefrigerar

tiosulfato de sodio*

Máximo 6 h.

Recuento Total (Bacterias Heterotróficos)

100-500 mL

P o VRefrigerar

Tiosulfato De Sodio*

Máximo 6 h.

PARÁMETROSTÓXICOS

VOLUMEN MÍNIMO

RECIPIENTES PRESERVANTES TIEMPO DE ALMACENAMIENTO

Hierro 100 mL P o VRefrigerar HNO3

PH<228 días

Manganeso 100 mL P o V ÍDEM 28 díasZinc 100 mL P o V ÍDEM 28 díasBoro 100 mL P o V ÍDEM 28 díasCobre 100 mL P o V ÍDEM 28 díasMolibdeno 100 mL P o V ÍDEM 28 díasPlomo 100 mL P o V ÍDEM 28 díasCadmio 100 mL P o V ÍDEM 28 díasArsénico 100 mL P o V ÍDEM 28 díasCromo 100 mL V ÍDEM 6 meses

Mercurio 100 mL P o VRefrigerar H2SO4

PH<228 días

Cianuro 100 mL P o V Na OH, pH > 12 24 hrs.

EXAMEN ORGANOLÉPTICO

VOLUMEN MÍNIMO

RECIPIENTE PRESERVANTE TIEMPOALMACENAMIENTO

Olor 100 Ml P o V refrigerar 24 h.Color 500 Ml P o V refrigerar 24 h.Sabor 100 mL P o V refrigerar 24 h.

*Preservar con sulfato. Manganeso yoduro alcalino. Tiempo de almacenamiento 7 días.P = PolietilenoV = Vidrio

NOTA: Todos los envases para la muestra microbiológica deben ser estériles.*Se añade Tiosulfato de Sodio sólo si el agua contiene cloro residual.

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1.11 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD ANALÍTICA: PRECISIÓN, EXACTITUD Y GRADO DE CONFIABILIDAD

El objetivo del análisis debe ser determinar el contenido verdadero de los analitos a medir de la forma más exacta y precisa posible para que sean confiables.

Es un medio adecuado e imprescindible para evaluar la calidad del propio trabajo, descubrir errores en el sistema de medición y demostrar la comparabilidad con los resultados de los procedimientos de referencia.

MEDICIONESEl hecho fundamental en toda ciencia experimental es siempre una observación o una medida cuyo grado de confiabilidad decidirá la validez del estudio.

El grado de confiabilidad viene dado por el error en la medida; por lo tanto será muy importante indicar cada medición con su error correspondiente.

1.11.1 ERRORES ABSOLUTOS, RELATIVOS, SISTEMÁTICOS Y ACCIDENTALES

Error Absoluto (e)Es la diferencia entre la medida efectuada y el valor verdadero.e = M – VV

Error Relativo (r)Es la relación porcentual entre el error y el valor medido.Ejemplo: Una probeta de 25 mL tiene un error de 0,03 mL.r = 0,03/25 x 100 = 0,12 %

Errores Sistemáticos Son aquellos que se pueden deberse, entre otras causas a: Calibración incorrecta de los instrumentosFallas en la construcción del aparatoTécnica de medición inadecuadaNo hacer correcciones; por ejemplo: No considerar la presión, temperatura, variación de la tensión eléctrica, etc.

Un error sistemático puede conducir a mediciones muy precisas pero totalmente inexactas.

Errores Accidentales

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Son errores que no dependen del instrumental, del operador ni del método, son fortuitos o al azar y su estudio puede realizarse de acuerdo a la teoría de probabilidades y estadística. Cuanto mayor sea el número de mediciones tanto más simétrica será la distribución del error accidental.

1.11.2 CAUSAS DE ERROREl entorno de trabajo.Manipulación.La muestra a investigar.Los errores actúan tanto sobre la exactitud como sobre la precisión de los resultados analíticos

1.11.3 EXACTITUD Indica la desviación de la concentración medida respecto a la concentración verdadera. Es la mayor aproximación al valor verdadero o más probable de la propiedad medida, está relacionada íntimamente con el error sistemático

1.11.4 PRECISIÓNIndica la dispersión de los valores de las mediciones entre si. Cuando hay concordancia de los valores de las diferentes mediciones. Cuanto menor es el error estadístico, mayor será la precisión.

1.11.5 GRADO DE CONFIABILIDADGeneralmente aunque no siempre una gran exactitud implica una gran precisión; la teoría de errores dá específicamente una medida de la precisión, no de la exactitud, pero como se busca es la exactitud al efectuar mediciones se tendrá mucho cuidado de eliminar los errores sistemáticos y entonces se obtendrá un grado de confiabilidad o de confianza que nos dé un índice de lo cercana que está nuestra medida al valor verdadero, a la medida que obtengamos de esta forma la llamamos “valor más probable “

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DUREZA

FUNDAMENTOLa Dureza es una característica química del agua que esta determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio.

La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado doméstico e industrial, provocando que se consuma más jabón, al producirse sales insolubles. En calderas y sistemas enfriados por agua, se producen incrustaciones en las tuberías y una pérdida en la eficiencia de la transferencia de calor. Además le da un sabor indeseable al agua potable.

Grandes cantidades de dureza son indeseables por razones antes expuestas y debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias de bebidas, lavanderías, acabados metálicos, teñido y textiles. La mayoría de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/L de dureza.

Niveles superiores a 500 mg/L son indeseables para uso doméstico. La dureza es caracterizada comúnmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalente. Existen dos tipos de Dureza:

Dureza Temporal: Esta determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos alcalinotérreos (calcio y magnesio). Puede ser eliminada en su mayor parte por ebullición quedando pequeña cantidad de carbonato disuelto en el agua y posterior eliminación de precipitados formados por filtración, también se le conoce como "Dureza de Carbonatos".

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Dureza Permanente o Dureza Residual: debido a cloruros y sulfatos alcalinotérreos más la pequeña cantidad de carbonatos que queda en solución después de la ebullición. La suma de la dureza temporal más dureza permanente es igual a dureza total.

En agua potable: El límite máximo permisible es de 300 mg/L de dureza. En agua para calderas: El límite es de 0 mg/L de dureza


El Ácido Etilen Diamino Tetra Acético (EDTA). Este ácido se utiliza para preparar las soluciones valoradas que es sal disódica hidratada del ácido Etilen Diamino Tetra Acético (Na2H2EDTA.2H20) o (Na2H2Y) que forma en los cationes el complejo soluble llamado chelatos o quelatos, que son compuestos órgano – metálicos que para distinguir el punto final se utiliza indicadores como (eriocromo negro T, morexida, xilenol orange, metil orange, etc. a un pH determinado. Las reacciones químicas que ocurren son:

Ca2+ + H2EDTA2- Ca-EDTA2- + 2H+

Mg2+ + H2EDTA2- Mg-EDTA2- + 2H+

Ambos iones complejos formados son solubles en agua, pero son muy dependientes del pH del medio donde se encuentran.El pH del medio depende para diferenciar la formación de ambos complejos formados.

A pH 10 son estables ambos complejos.A pH 12 es estable solamente el complejo calcio-EDTA.

Esta característica permite entonces su cualificación separada. Primero se calcula el gasto de la solución de EDTA a pH 10 (se tendrá un gasto mayor porque complejan ambos iones) y luego a pH 12 (un gasto menor porque solamente compleja el calcio) y por diferencia se obtiene el gasto para el magnesio.

El control de pH se hace utilizando dos bases diferentes:

Para el pH 10 se prepara una solución buffer o tampón formado por hidróxido de amonio y cloruro de amonio. El indicador es el erio cromo negro T (NET)

Para el pH 12 se prepara con solución de hidróxido de sodio. El indicador es Murexide.

CAMPO DE APLICACIÓN.El análisis de la dureza total en muestras de aguas es utilizado en al industria de bebidas, lavandería, fabricación de detergentes, acabados metálicos, teñido y textiles. Además en el agua potable, agua para calderas etc.

PRINCIPIOS

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Este método esta basado en la cuantificación de los iones calcio y magnesio por titulación con el EDTA y su posterior conversión a Dureza Total expresada como CaCO3.

La muestra de agua que contiene los iones calcio y magnesio se le añade el buffer de PH 10, posteriormente, se le agrega el indicador eriocromo negro T( ECNT ), que hace que se forme un complejo de color púrpura, enseguida se procede a titular con EDTA (sal disódica) hasta la aparición de un color azul cielo. Reacciones:

Ca2+ + Mg2+ + Buffer PH 10 ---------> dureza total

Ca2+ + Mg2+ + ECNT ----------->[Ca-Mg--ECNT]

complejo púrpura

[Ca-Mg--ECNT] + EDTA ------------->[Ca-Mg--EDTA] + ECNT

color azul

INTERFERENCIAS.En la tabla se encuentran la lista de la mayor parte de las sustancias que interfieren. Sí existen más de una sustancia interferentes, los límites dados en la tabla pueden variar. La turbidez se elimina por filtración.

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TABLA # 2.1SUSTANCIAS QUE INTERFIEREN EN LA DETERMINACIÓN

DE TURBIDEZInterferencias Con. Máx. sin interferir

AluminioCadmioCobaltoCobreFierro+3

Fierro+2

PlomoManganesoNíquelZincPolifosfatos

20 ppM*

100 ppM50 ppM50 ppM50 ppM

* 1 ppM

100 ppM*

10 ppM

PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

ETILENDIAMINO TETRACETICO (EDTA)

El EDTA PM. 372,24546 = 1M.

372,24546 g EDTA --------1000 mL--------------1M

0,0037224546 g EDTA ----1 mL------------------- 0,01M

La sal disódica se seca a 80 °C por una hora, para que mantenga su agua de cristalización no se eleva la temperatura, se prepara solución 0,01M pesando 3,722 g. y se afora a 1 L. de agua bidestilada y se agrega 5 mL. de cloruro de magnesio 0,1M.

SOLUCIÓN INDICADOR ERIOCROMO NEGRO TDisolver 0,5 g y 4,5 g. de clorhidrato de hidroxilamina en 100 mL de etanol

Pesar 5 g. y se disuelve en 100 mL de alcohol metílico.

Pesar 0,5 g. y se disuelve en 100 g de ClNa.También se utiliza puro.

SOLUCIÓN INDICADOR MUREXIDEPesar 0,5 gramos de reactivo en 100 g de ClNa. También Se utiliza puro.

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SOLUCIÓN TAMPÓN, REGULADORA O BUFFERpH = 10Se obtiene pesando 6,75 g. de cloruro de amonio cristalizado previamente secado a 80 °C y 57 mL. de hidróxido de amonio de densidad = 0,88, se agita y se afora a 100 mL. de agua bidestilada. También se prepara disolviendo 70 g (67,5) de cloruro de amonio en agua, agregarle 570 mL de hidróxido de amonio (NH40H. 15F) (densidad =0,88) y diluir a 1 L con agua bidestilada.pH 12: se prepara solución Na0H 2N

2.1 DUREZA CÁLCICAEl calcio es el 5º elemento en orden de abundancia en la corteza terrestre, su presencia en las aguas naturales se debe a su paso sobre depósitos de piedra caliza, yeso y dolomita.

La cantidad de calcio puede variar desde cero hasta varios cientos de mg/L, dependiendo de la fuente y del tratamiento del agua.

Las aguas que contienen cantidades altas de calcio y de magnesio, se les da el nombre de "aguas duras".

CAMPO DE APLICACIÓN Este método es aplicable a la determinación de Calcio en aguas de apariencia clara, su límite inferior de detección es de 2 a 5 mg/L como CaCO3, su límite superior, puede extenderse a cualquier concentración, diluyendo la muestra.

PRINCIPIOS.Cuando se añade a una muestra de agua, ácido etilendiaminotetracético (EDTA) o su sal, los iones de Calcio y Magnesio que contiene el agua se combinan con el EDTA. Se puede determinar calcio en forma directa, añadiendo NaOH para elevar el pH entre 12, para que el magnesio precipite como hidróxido y no interfiera, se usa además, un indicador que se combine solamente con el calcio.

En el análisis de calcio la muestra es tratada con NaOH 2N. para obtener un pH de 12, lo que produce la precipitación del magnesio en forma de Mg(OH)2. Enseguida se agrega el indicador muréxida que forma un complejo de color rosa con el ion calcio y se procede a titular con solución de EDTA hasta la aparición de un complejo color púrpura: Reacciones:

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INTERFERENCIAS Las siguientes concentraciones de iones no causan interferencias en este método:

Cobre 2 mg/L; ion ferroso 20 mg/L; ion férrico 20 mg/L; manganeso 10 mg/L; zinc 5 mg/L; plomo 5 mg/L; aluminio 5 mg/L; estaño 5 mg/L. Los ortofosfatos, precipitarán al calcio al pH de la prueba. Estroncio y Bario interfieren.

DETERMINACIÓN DEL MAGNESIOLa disolución que contiene ión magnesio se trata con una disolución reguladora (pH 10) de amoniaco–cloruro amónico y unas gotas de indicador NET (al 0,4 % en alcohol). Se valora con disolución patrón de EDTA hasta que el color rojo vinoso (del complejo Mg-NET) vira al azul propio de indicador libre en disolución alcalina.

DETERMINACIÓN DEL CALCIOLa disolución de la muestra que contiene calcio (y no magnesio) se alcaliniza con el tampón, se le añade NET y se valora con disolución de EDTA a la que se ha añadido una pequeña cantidad conocida de ión magnesio para crear la acción indicadora. El complejo CaY2– es más estable que el MgY2–, por lo que el Ca2+

reacciona no solamente con el EDTA, sino también con la pequeña cantidad de MgY2– del reactivo valorante.

El Mg2+ forma el complejo indicador rojo, Mg–NET, que reacciona con el primer exceso de EDTA dejando en estado libre al colorante (azul). El EDTA gastado se corrige en lo que corresponda al Mg2+ que se le añadió, obteniéndose la cantidad neta que consume el calcio.

La disolución que contiene la muestra se alcaliniza (pH 12, con hidróxido sódico; se añade como indicador murexida (sal amónica de la purpurina) y se valora con EDTA hasta viraje de anaranjado a violeta. (Las disoluciones de murexida no son estables; el indicador utilizado es una mezcla sólida 1:100 de murexida y cloruro sódico). Cantidades moderadas de magnesio y aluminio no interfieren.

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También puede utilizarse como indicador calceína ácido fluoresceiniminodiacético) que vira de verde amarillento a pardo.

DETERMINACIÓN DE CALCIO Y MAGNESIO EN LA MISMA MUESTRAEsta determinación, que tiene muchas aplicaciones, constituye un procedimiento normalizado para la determinación de la dureza del agua. La valoración directa con EDTA a pH 10 con indicador NET da la suma de calcio y magnesio (dureza total). Una segunda muestra, acidulada con ácido clorhídrico, se trata con un exceso de oxalato amónico y después se neutraliza poco a poco con amoniaco hasta el viraje del rojo de metilo. Después de media hora se separa por filtración y se lava el oxalato de calcio precipitado; se tamponan filtrando y aguas de lavado a pH 10 y se valora la disolución con EDTA y NET como indicador. La dureza correspondiente al magnesio se resta de la dureza total obteniéndose la dureza que corresponde al calcio.

2.2 DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA DUREZA DE AGUA

OBJETIVO

Determinar la dureza total y dureza cálcica en ppM en muestras de agua potable, de río, de pozo, etc. por volumetría de formación de complejos utilizando solución de EDTA.

FUNDAMENTOLa dureza total de una muestra de agua es expresada en términos de partes por millón de carbonato de calcio por litro de agua, equivale decir también miligramos de carbonato de calcio por litro de agua.La fórmula general para calcula la dureza es:

2.2

Donde:- G = Gasto en mL de EDTA- M = molaridad del EDTA (Factor)- m.e CaCO3 = mili equivalente del carbonato de calcio- V = Volumen de muestra en mL

La determinación de la dureza total y la dureza cálcica es por el pH del medio

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El indicador para dureza total a pH = 10 es el erio cromo negro T (son estables ambos complejos)

El indicador para dureza cálcica a pH = 12 es murexide, es estable solo el complejo cálcico-EDTA.

Esta característica permite su cuantificación separada, primero se calcula el gasto de solución EDTA a pH = 10 (se tendrá un mayor gasto porque complejan ambos iones Ca y Mg) y luego a pH = 12 (un gasto menor porque compleja solamente el calcio) y por diferencia se obtiene el gasto para magnesio.

En la práctica, el control de pH se hace utilizando dos bases diferentes:Para mantener el pH = 10 se recurre a un tampón formado de hidróxido de amonio y cloruro de amonio.

Para mantener el pH = 12 se recurre al hidróxido de sodio 2N.

MATERIALES Y REACTIVOS

a) PARA DUREZA TOTALSolución de EDTA 0,01 M, disolver 3,722 g de la sal y aforar a 1 L con agua bidestilada.

Solución reguladora, buffer o tampón; disolver 6,75 g d cloruro de amonio en agua bidestilada, agregar 57 mL de hidróxido de amonio y aforar a 100 mL.

Solución de NaOH 2N.Indicador; erio cromo negro T.Indicador muerexide: mezclar 0,5 g de reactivo en 100 g de ClNa.Cinco fiolas de 100 mL.Pipetas volumétricas de 20-25 mL.Vasos de precipitación de 100 y 250 mL.

ESTANDARIZACIÓN DEL EDTAPesar CaCl2 dihidratado entre 0,03-0,04 g, se adiciona 2 mL de NaOH 2N (pH=12) y una pizca de indicador murexide, se agita y se titula con EDTA.El color cambia de rosado débil a fucsia que es el punto final.

P.M CaCl2 = 147, 02m.e CaCl2. 147,02/1000 = 0,147

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PESO CaCl2.2H2O GASTO NORMALIDAD0,0399 0,147 22,8 = 0,011900,0380 0,147 19,7 = 0,013120,0365 0,147 22,0 = 0,01128

Promedio = 0,0121M = 0,0121 (factor)

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA TOTALMuestra de agua = 50 mLBuffer 10 = 2 mLNegro de erio cromo = 1 pizcaGasto EDTA = 12,3 mL.

DETERMINACIÓN DE DUREZA CALCICAMuestra de agua = 50 mLBuffer 12 = 2 mLMurexide = 1 pizcaGasto EDTA = 10,3 mL.

2.3

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III UNIDAD

ALCALINIDAD Y ACIDEZ

3.1 ALCALINIDADLa alcalinidad en el agua tanto natural como tratada, usualmente es causada por la presencia de iones carbonatos (CO3=), bicarbonatos (HCO3-) e hidróxidos, asociados con los cationes Na+, K+ Ca+2 y Mg+2.

En las aguas naturales, en aquellas que no han sido tratadas, los bicarbonatos representan generalmente la alcalinidad, desde que son formados en considerable cantidad por la acción del C02 sobre materiales básicos del suelo.

La alcalinidad se determina por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido fuerte como el HCl o H2S04, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados ya sea por medios potenciometritos o por medio del cambio de color utilizando dos indicadores ácido-base adecuados.

3.1.1 ALMACENAJE DE LA MUESTRA La muestra de deberá analizar de inmediato. Los resultados de muestras almacenadas no son representativos.

CAMPO DE APLICACIÓN.Este método, es aplicable para la determinación de la alcalinidad de carbonatos y bicarbonatos, en aguas naturales, domésticas, industriales y residuales. La medición de la alcalinidad, sirve para fijar los parámetros del tratamiento químico del agua, así como ayudarnos al control de la corrosión y la incrustación en los sistemas que utilizan agua como materia prima o en u proceso.

PRINCIPIOS.En este método, la alcalinidad se determina por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados por medio del cambio de color de dos indicadores ácido-base adecuados.

Cuando se le agrega a la muestra de agua indicador de fenolftaleína y aparece un color rosa, esto indica que la muestra tiene un pH mayor que 8.3 y es indicativo de la presencia de carbonatos.


Se procede a titular con HCl valorado, hasta que el color rosa vire a incoloro, con esto, se titula la mitad del CO3

=.

En enseguida se agregan unas gotas de indicador de azul bromofenol, apareciendo una coloración azul y se continúa titulando con HCl hasta la aparición de una coloración verde. Con esto, se titula los bicarbonatos (HCO3

-) y la mitad restante de los carbonatos (CO3

=).

Si las muestras de agua tienen un pH menor que 8.3 la titulación se lleva a cabo en una sola etapa. Se agregan unas gotas de indicador de azul de bromofenol, apareciendo una coloración azul y se procede a titular con solución de HCl hasta la aparición de un color verde con eso se titula los HCO3

-.

INTERFERENCIAS.El color de la muestra, alta concentración de cloro y la formación de precipitados al titular la muestra, interfieren, ya que pueden enmascarar el cambio de color del indicador.

3.1.2 PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓNHay tres clases de alcalinidad: hidróxido (0H-), carbonatos (C033-) y bicarbonatos (HC03-).

Con el fin de distinguir las clases de alcalinidad presentes en una muestra y de determinar las cantidades de cada una de ellas se efectúa una titulación con H2S04 0,02 N, usando dos indicadores sucesivamente.

La fenolftaleína (C20H1404) da color rosado solamente en presencia de hidróxido o carbonato. El cambio de rosado a incoloro ocurre a pH de valor 8,3.

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Con anaranjado de metilo da color amarillo en presencia de cualquiera de los tres tipos de alcalinidad, anaranjado en neutro y rojo en presencia de ácido. El cambio de color ocurre a un valor aproximado de 4,4.

Alcalinidad de carbonatos puede estar presente en la misma muestra con alcalinidad de hidróxido y bicarbonatos, pero hidróxidos y bicarbonatos no pueden estar juntos en la misma muestra.

Si hay alcalinidad a la fenolftaleina en la muestra, es debido a la presencia de hidr’oxidos o carbonatos o ambos.

Si hay alcalinidad al anaranjado de metilo, es debido a cada una de las tres alcalinidades, o hidróxido y carbonatos, o carbonatos y bicarbonatos juntos.

REACCIONES QUE OCURRENa) Hidróxido:2 Na0H + H2S04 = Na2S04 + 2 H20

b) carbonato:2C03Na2 + H2S04 = Na2S04 +2 NaHC03

2 NaHC03 + H2S04 = Na2S04 +2 H2C03

c) Bicarbonatos:2 NaHC03 + H2S04 = Na2S04 +2 H2C03

Hay cinco condiciones de alcalinidad posibles en una muestra:Hidróxido soloHidróxido y carbonatosCarbonato soloCarbonato y bicarbonato yBicarbonato solo.

PREPARACIÓN DE SOLUCIÓN NORMAL DE H2S04 1N

Eq-g H2S04 = 49,04 g

El ácido sulfúrico q.p denominado solución madre o solución stock, es de una concentración de 96 % (en peso), su densidad o peso especifico es 1,84. Conociendo esos datos que se encuentran en la etiqueta, procedemos a calcular el volumen que debemos tomar.

Si 100 g de este ácido contienen 96 g de H2S04, para tener los 49,04 g que se necesitan:

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49,04/0,96 = 51,08 g

Pero como es más fácil medir el ácido que pesarlo, calculamos el volumen correspondiente:

V = peso/peso específico = 51,08/1,84 = 27,76 mL del ácido.

Tomar este volumen y aforar a 1 000 mL con agua destilada. De esta manera tenemos solución 1N de H2S04.

VALORACIÓN DE LA SOLUCIÓN CON CARBONATO DE SODIOTomar carbonato de sodio q.p, poner en cápsula y desecar a 120 ºC durante una hora. Se deja enfriar en el desecador.

Pesar 3 porciones de aproximadamente 1 g y se colocan en matraz erlenmeyer de 250 mL añadir 50 mL de agua destilada a cada uno.

Titular cada vaso con H2S04 preparado usando indicador interno anaranjado de metilo, hasta cambio de color o que el color del anaranjado sea apenas diferente comparando con una muestra de cantidad igual en agua destilada.

CÁLCULOS

Dividimos los pesos del carbonato de sodio entre el mili-equivalente de esta sustancia.

El valor hallado, dividimos entre el gasto.

Pesos de Na2C03/m.e Gasto titulación Normalidad1. 1,1144 g/0,053 = 21,026/20,75 = 1,01332. 1,0105 g/0,053 = 19,066/18,80 = 1,01413. 0,9911 g/0,053 = 18,70/18,35 = 1,0191

N

FACTOR DE NORMALIDADEs el número que se obtiene dividiendo la normalidad de una solución entre la normalidad deseada.

Ejemplo: deseamos tener una normalidad 0,02 N y al valorarla resulta con una normalidad de 0,025 N, entonces; hallamos el factor

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Este valor sirve para corregir los volúmenes que se obtengan al hacer una titulación con esta solución, multiplicando el volumen obtenido en la titulación por el factor.

Ejemplo: El gasto es 35,4 mL, entonces:35,4 mL x 1,025 = 36,3 mL que corresponde a un facto 0,02 N.

AJUSTE DE LA SOLUCIÓN A LA NORMALIDAD DESEADAEn lugar de calcular un factor de normalidad es siempre más conveniente ajustar las soluciones a la normalidad exacta, esto se puede hacer con facilidad cuando las soluciones son un poco más concentradas que la normalidad deseada.

Se aplica la siguiente relación:N deseada x su volumen = N hallada x su volumenEjemplo: En el caso del ácido sulfúrico preparado:

N1 deseada = 1V1 = 1 000 mLN2 hallada = 1,0155V2 = X

1 x 1 000 = 1,0155 x XX = 985 mL

Entonces tomamos exactamente 985 mL del ácido los ponemos en una fiola y aforamos a 1 000 mL.

TITILACIÓN CON H2S04 0,02 NPipetear 100 mL de la muestra en un erlenmeyer (alícuota) y la misma cantidad de agua destilada en otro.

Añadir 3 gotas de indicador fenolftaleina a cada erlenmeyer.

Si la muestra da color rosado, titular con H2S04 0,02 N hasta que el color rosado desaparezca y tome nota del gasto.

A los mismos erlenmeyer, añada 3 gotas de anaranjado de metilo.

Si el color de la muestra es amarillo, titule con H2S04 0,02 N hasta que se note la primera diferencia en color comparándola con la del agua destilada. El punto final es naranja ( el anaranjado de metilo es amarillo en alcalina, anaranjado en neutra y rojo en ácido). Anotar el gasto.

INTERPRETACIÓN

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F = alcalinidad a la fenolftaleína (hidróxidos, carbonatos)T = alcalinidad totalM = T-F alcalinidad adicional por el anaranjado de metilo.

CONDICIÓN 1: F = T o M = 0F indica hidróxidos y carbonatos. Si hubiera carbonatos en la muestra, estos darían valor positivo de M, porque el punto final de la fenolftaleína ocurre cuando la mitad de la reacción de los carbonatos es completada. Si M= 0, no hay carbonatos presentes, por lo que en este caso F es hidróxido solamente.

CONDICIÓN 2: F > ½ T, pero menor que T, o cuando M > 0

Desde que M > 0, hay alguna alcalinidad presente debida a carbonatos M mide la mitad de los carbonatos; por lo tanto, los carbonatos + 2 M = 2 (T-F), pero la condición indica que F > ½ T o mayor que 2 M; por lo tanto, hay alguna alcalinidad presente por hidróxido. La alcalinidad de hidróxido es igual a la alcalinidad total menos la alcalinidad debida a carbonatos o T – 2(T-F) = 2 F-T.

CONDICIÓN 3: cuando F = ½ T, o F = M Desde que M representa la mitad de los carbonatos y desde que F = M, entonces F representa la otra mitad y solamente carbonatos están presentes. Carbonatos = 2F =T.

CONDICIÓN 4: F < ½ T, (M <F)M puede ser mayor que F, solamente cuando están presentes bicarbonatos en adición a carbonatos . esto incluye a hidróxidos . La alcalinidad representada por F es la mitad de los carbonatos. Entonces: 2 F = carbonatos y bicarbonatos = T- 2F.

CONDICIÓN 5 : F = 0 y M > 0En este caso no hay hidróxidos ni carbonatos. Toda la alcalinidad es de bicarbonatos = T.

CÁLCULOS

ALCALINIDAD como C03Ca ppM = 3.1

3.2 ACIDEZSe define como el poder del agua de neutralizar iones hidroxilo expresada en términos equivalentes de carbonato de calcio.

La acidez del agua puede deberse a la presencia de C02 no combinado con ácidos minerales y sales de ácidos fuertes y bases débiles.

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El punto de equivalencia para la titulación de un ácido mineral tiene lugar a pH 4,5, mientras que la titulación del 02 libre el punto de equivalencia del bicarbonato de sodio se completa a un pH de 8,3. Por lo tanto, en las titulaciones, los virajes deben alcanzar esos valores de pH.

De pH 1 a 4,5 punto final de fenolftaleína. Acidez de C02

De pH 1 a 4,5 punto final del anaranjado de metilo. Acidez mineral.

INTERFERENCIASLa presencia de concentraciones apreciables de fierro y aluminio.El cloro residual pueden decolorar al indicador. En cuyo caso agregar una gota de tiosulfato de sodio 0,1 N o por irradiaciones ultravioletas.

MUESTREO Y ALMACENAMIENTOLas muestras deben tomarse en frascos de polietileno cristal pyrex, conservándose a baja temperatura.Las determinaciones deben hacerse tan pronto sea posible, antes de las 24 horas.

3.2.1 MÉTODOS DE DETERMINACIÓN

REACTIVOSSolución de hidróxido de sodio 0,02 NIndicador fenolftaleínaIndicador anaranjado de metiloSolución tiosulfato de sodio 0,1 N

PROCEDIMIENTO PARA ACIDEZ TOTALTomar 50 o 100 mL de muestra de agua. Agregar 3 gotas de fenolftaleína, titular con hidróxido de sodio 0,02 N; hasta el viraje a un color ligeramente rosado, característica del pH 8,3.

3.2.2 PROCEDIMIENTO PARA ÁCIDOS MINERALESTomar 50 o 100 mL de muestra de agua. Agregar 2 gotas de anaranjado de metilo, titular con hidróxido de sodio 0,02 N; hasta el viraje a un color ligeramente NARANJA, característica del pH 4,5.

CÁLCULOS

Acidez total en ppM CaC03 = 3.2

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Acidez ácidos minerales en ppM CaC03 = 3.3

DONDE:G = gasto Na0H 0,02 N

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IV UNIDAD

SULFATOS

4.1 FUNDAMENTOLos sulfatos se encuentran en las aguas naturales en un amplio intervalo de concentraciones. Las aguas de minas y los efluentes industriales contienen grandes cantidades de sulfatos provenientes de la oxidación de la pirita y del uso del ácido sulfúrico. Los estándares para agua potable del servicio de salud pública tienen un límite máximo de 250 ppM de sulfatos, ya que a valores superiores tiene una acción "purgante". Los límites de concentración, arriba de los cuales se percibe un sabor amargo en el agua son:

Para el sulfato de magnesio 400 a 600 ppM y para el sulfato de calcio son de 250 a 400 ppM. La presencia de sulfatos es ventajosa en la industria cervecera, ya que le confiere un sabor deseable al producto. En los sistemas de agua para uso doméstico, los sulfatos no producen un incremento en la corrosión de los accesorios metálicos, pero cuando las concentraciones son superiores a 200 ppM, se incrementa la cantidad de plomo disuelto proveniente de las tuberías de plomo. En la industria de la construcción el control de sales disueltas de sulfatos es importante ya que la presencia de estas sales deterioran el concreto armado de cemento, el mínimo de contenido de sulfatos en los agregados, agua y suelos es de 100 ppM cuando se usa cemento portland tipo IV.

ALMACENAJE DE LA MUESTRA Si la muestra contiene materia orgánica y cierto tipo de bacterias (sulfatos reductoras), los sulfatos son reducidos por las bacterias a sulfuros, para evitar las muestras que tengan alta contaminación, se deben almacenar en refrigeración o tratadas con un poco de formaldehído.

Si la muestra contiene sulfitos, estos reaccionan a un pH superior a 8.0, con el oxígeno disuelto del agua y pasan a sulfatos, se evita esta reacción, ajustando el pH de la muestra a niveles inferiores a 8.0. Aparte de los casos especiales mencionados, la muestra no requiere de un almacenaje especial.

PRINCIPIOS


La muestra es tratada con cloruro de bario, en medio ácido, formándose un precipitado blanco de sulfato de bario, se requiere de un solvente acondicionador, que contiene glicerina y alcohol, para modificar la viscosidad de la muestra y así permitir que el precipitado de BaSO4 se mantenga en suspensión, produciendo valores de turbidez estables.La turbidez de este precipitado se mide en un espectrofotómetro a una longitud de onda de 420 nm y con una celda de 1 cm.

Na+ ] Na+ ] K+] H+ K+ ]

Ca++ ] SO4= + BaCl2.H20 ------> BaSO4 + Ca++ ] Cl-Mg++ ] Mg++]

INTERFERENCIAS En este método las principales interferencias son los sólidos suspendidos, materia orgánica y sílice, las cuales pueden ser eliminadas por filtración antes del análisis de sulfatos.

4.2 MÉTODOS DE ANÁLISISExisten varios métodos para la determinación de sulfatos: espectrofotómetricos, gravimétricos, turbidimétricos o volumétricos. La selección del método depende fundamentalmente de las siguientes condiciones:

El propósito para el cual se realiza el análisis.La concentración de sulfatos en la muestra.La exactitud requerida en los resultados.La determinación del ion sulfato en muestras de agua se realiza con más precisión con el espectrofotómetro UV.

4.2.1 MÉTODO GRAVIMETRITOUsado para concentraciones mayores de 10 ppM, tiene una exactitud del 1 %.

FUNDAMENTOA la muestra que contiene sulfatos, se le agrega lentamente una solución diluida de cloruro de bario a fin de precipitar el ion sulfato como sulfato de bario.

La precipitación se realiza en una solución ligeramente acidificada con HCl y casi a temperatura de ebullición.

S04Ca + BaCl2 = BaS04 + CaCl2

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El pp se filtra y se lava con agua destilada caliente, se seca y se calcina a temperatura de 850 C, luego se pesa el residuo. A partir del peso del residuo se calcula el % de ion sulfato contenido en la muestra problema.

PROCEDIMIENTOTomar 100 mL de muestra clarificada o filtrada.Agregar 2 mL de HCl (1:1), llevar a ebullición.Con agitación suave agregar cloruro de bario caliente hasta completa precipitación. Agregar 2 mL de exceso.Dejar indigestión durante 2 horas en baño maría a temperatura entre 80-90 C.

Filtrar con (crisol gooch) papel de filtro # 42, primero la solución dejando el pp en el vaso, lavar unas seis veces con agua caliente. Transferir el pp.

Pasar el papel de filtro que contiene el pp a un crisol de porcelana previamente tarado, secar en la estufa a 110 C por unos 20 min. Y luego llevarlo a la mufla con la puerta abierta proceder a quemar el papel de filtro sin incendiarse.

Cuando el papel se ha carbonizado totalmente y ya no desprende humos, calcinar a 800 C por unos 20 min. O hasta que el residuo adquiera apariencia blanquecina sin partículas negras. Retirar de la mufla, llevar desecadora y pesar el residuo.

CÁLCULOSFactor gravimétrico = 0,4115 x 1 000 = 411,5

4.2.2 MÉTODO TURBIDIMÉTRICOPara determinaciones rápida y exacta, usado en concentraciones menores de 10 ppM de sulfatos.

Este método se basa en el hecho de que el sulfato de bario tiende a precipitar en forma coloidal y que ésta mejora más aun con la presencia de apreciables cantidades de cloruro de bario.

APARATOS y REACTIVOSTurbidímetro de HelligeMatraz erlenmeyer de 250 mLCloruro de bario en cristales, pasado por malla 20.Solución acondicionadora

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Solución patrón de sulfato ( 1 mL = 0,10 mg de S042+)

PROCEDIMIENTOFiltrar la muestra hasta que no haya turbiedad

Tomar 50 mL de la muestra filtrada en un erlenmeyer de 250 mL y agregar 5 mL de solución acondicionadora. Mezclar bien y agregar una cucharadita de cloruro de bario. Agitar suavemente por 1 min. Y dejar reposar 4 min.

Hacer la lectura en el turbidímetro y obtener la concentración de sulfato en la tabla que al efecto trae el turbidímetro.

CALCULO

PREPARACIÓN DE REACTIVOSSolución acondicionadora: mezclar 50 mL de glicerina con una solución que contenga 30 mL de HCl cc. 300 mL de agua destilada, 100 mL de alcohol etílico o isopropílico al 95 % y 75 g de cloruro de sodio.

Solución patrón de sulfato: Diluir 10,41 mL de solución valorada de H2S04 0,02 N, a un volumen de 100 mL con agua destilada.

4.2.3 MÉTODO VOLUMÉTRICO Es menos exacta, aplicable para muestras que contengan más de 100 ppM de sulfatos, la exactitud es de 10 %. Se utiliza generalmente para análisis de agua de calderas, donde es necesario rapidez en el resultado y donde la exactitud que da el método es suficiente.

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V UNIDAD

CLORUROS, CLORO RESIDUAL, DEMANDA DE CLORO Y CLORO EN HIPOCLORITOS

5.1 CLORUROSLos cloruros son una de las sales que están presentes en mayor cantidad en todas las fuentes de abastecimiento de agua y de drenaje.

El sabor salado del agua, producido por los cloruros, es variable y dependiente de la composición química del agua, cuando el cloruro está en forma de cloruro de sodio, el sabor salado es detectable a una concentración de 250 ppM de NaCl.

Cuando el cloruro está presente como una sal de calcio ó de magnesio, el típico sabor salado de los cloruros puede estar ausente aún a concentraciones de 1 000 ppM. El cloruro es esencial en la dieta y pasa a través del sistema digestivo, inalterado. Un alto contenido de cloruros en el agua para uso industrial, puede causar corrosión en las tuberías metálicas y en las estructuras.

La máxima concentración permisible de cloruros en el agua potable es de 250 ppM, este valor se estableció más por razones de sabor, que por razones sanitarias. Las aguas naturales contienen cloruros en cantidades considerables.

Las aguas provenientes de vertientes y montanas tienen una concentración baja de cloruros, mayor cantidad contienen las aguas de ríos o subterránea, mientras que las aguas de mar contienen gran cantidad de cloruros.

ALMACENAJE DE LA MUESTRA Las muestras se pueden guardar en botellas de vidrio o de plástico, no se requieren cuidados especiales en su almacenaje.

MÉTODOS DE DETERMINACIÓNLos cloruros se determinan con facilidad y exactitud por métodos instrumentales; como por espectrofotometría UV, por procedimientos volumétricos o gravimétricos, Para análisis de cloro libre y cloro total se conoce métodos colorimétricos empleando reactivos en sachets, tal como el (DPD) N,N-Diethyl-phenylenediamine. Por volumetría se conocen dos métodos: El de Mohr y el de nitrato mercúrico.


DETERMINACIÓN DE CLORUROS POR ARGENTOMETRÍA (método mohr)CAMPO DE APLICACIÓN.Esta determinación, es aplicable para aguas de uso doméstico, industrial y residuales.

PRINCIPIOSUtiliza nitrato de plata como titulante y cromato de potasio como indicador.La solución de nitrato de plata se valora con soluciones estándar de cloruros preparadas con cloruro de sodio q.p

Para analizar los cloruros, la muestra, a un pH neutro o ligeramente alcalino, se titula con nitrato de plata (AgNO3), usando como indicador cromato de potasio (K2CrO4).

El cloruro de plata AgCl, precipita cuantitativamente primero, al terminarse los cloruros, el AgNO3 reacciona con el K2Cr04 formando un precipitado rojo ladrillo de Ag2CrO4.

El pH óptimo para llevar a cabo el análisis de cloruros es de 7,0 a 8,3 , ya que cuando tenemos valores de pH mayores a 8,3, el ion Ag+ precipita en forma de Ag (OH); cuando la muestra tiene un pH menor que 7,0, el cromato de potasio se oxida a bicromato, afectando el viraje del indicador.

INTERFERENCIAS.Las interferencias más comunes son el: color y el pH. El color debe ser eliminado por medio de un tratamiento de la muestra con carbón activado. El pH se ajusta en el intervalo de 7.0 a 8.3 Si existen bromuros y yoduros, éstos son titulados junto con los cloruros ocasionando resultados falsos.

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APARATOS.En este método no se requieren aparatos especiales, sólo material común de laboratorio. Sin embargo se puede determinar con el espectrofotómetro UV.

MATERIAL.Matraces volumétricos de 1000 mL. Matraces volumétricos de 100 mL.1 Cápsula de porcelana 1 Soporte con pinzas para bureta 1 Bureta de 25 mL1 Pipeta de 5 mL1 Matraces Erlenmeyer de 125 mL1 Gotero

REACTIVOS.

Solución de Na2CO3 0,1 N Disolver 0,53 g de Na2CO3 en agua destilada y aforar a 100 mL.

Solución de H2SO4 0,1 NDiluir 0,27 mL de H2SO4 en agua destilada y aforar a 100 mL.

Solución de Fenolftaleína al 0,25 % Disolver 0,25 g de fenolftaleína en 100 mL de etanol al 50 %

Solución AgNO3 0,01 N Disolver 1,689 g de AgNO3 en agua destilada y aforar a 1000 mL.

También se puede preparar otras concentraciones de Solución AgNO3 :

[Disolver 2,395 g de AgNO3 en agua destilada y aforar a 1000 mL( cada mililitro es equivalente a 0,500 mg de Cl)]

[Solución AgNO3 0,0141 N. En este caso solución Solución NaCl 0,0141 N]

Solución NaCl 0,01 N Disolver 0,5846 g de NaCl secado a 110° C. durante 2 h., en agua destilada y aforar a 1000 mL.

Indicador de K2CrO4 al 5 % Disolver 5 g K2Cr04 en agua destilada y aforar a 100 mL.

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ESTANDARIZACIÓNColocar 15,0 mL de la solución de NaCl 0,01N en un matraz Erlenmeyer de 125 ml. y agregar 3 gotas de cromato de potasio. La muestra adquiere un color amarillo, titular con solución de AgNO3

hasta que aparezca el vire color rojo ladrillo. Calcular la normalidad:

NaCl = AgNO3

V1 x N1 = V1x N2

5.1

Donde: V1 = Volumen de la solución de NaCl N1 = Normalidad de la solución de NaCl V2 = Volumen de la solución de AgNO3 gastado en la titulación N2 = Normalidad de la solución de AgNO3

PROCEDIMIENTOColocar 50 mL. de la muestra de agua en un matraz erlenmeyer de 125 mL. Y en otro la misma cantidad de agua destilada que servirá como testigo para la comparación. Si la muestra está coloreada se decolora con la adición de 3 mL de suspensión de hidróxido de aluminio. Después de 10 min. Se filtra y se lava con 10-15 mL de agua destilada.

Ajustar el pH entre 7,0 a 8,3 se añaden: 2 gotas de Na2CO3 0,1 N

2 gotas de Fenolftaleína (0,25 %), tiene que producirse un color rosa.Se añaden las gotas de H2SO4 0,1 N necesarias hasta que vire a incoloro. Agregar 3 gotas K2CrO4 al 5 % Titular con AgNO3 0,01 N hasta el vire de amarillo a rojo ladrillo.

CÁLCULOS

5.2

Donde:

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G = mL de AgNO3 gastado en la titulación ( gasto de la muestra- gasto testigo)N = Normalidad del AgNO3

DETERMINACIÓN DE CLORUROS: MÉTODO DE NITRATO MERCÚRICO

FUNDAMENTOEste método está sujeto a menos interferencias que el método de Mohr, debido a que la titulación se realiza en pH aproximadamente 3,1.Bajo estas condiciones el Hg2+ se combina con Cl-. Se usa como indicador difenilcarbazona, que sirve para mostrar el exceso de Hg. Este indicador se combina con ellos formando un color violeta.

Se recomienda usar solución 0,0141 N de nitrato mercúrico como titulante. Cada mL de esta solución es equivalente a 0,5 mg de Cl - y por tanto, los cálculos son iguales a los del nitrato de plata, considerados en el método de Mohr.CÁLCULOS

5.3

Donde: G = mL de HgCl2 gastado en la titulación ( gasto de la muestra- gasto testigo)N = Normalidad del HgCl2

5.2 CLORO RESIDUAL

FUNDAMENTOLa desinfección del agua con cloro tiene por objeto destruir los organismos patógenos; generalmente, no produce un agua estéril. Hay dos factores que son muy importantes: tiempo de contacto y concentración (y clase) de cloro aplicado (libre o combinado).

Es importante mencionar que se requerirá un tiempo de contacto mayor cuando la concentración de cloro es baja, mientras que tiempos de contacto cortos requerirán dosis mucho mayores de cloro. Además se ha demostrado que es necesario una concentración de cloraminas mucho más alta que la concentración de ácidos hipocloroso para lograr igual desinfección en un tiempo dado. Por estas razones es importante determinar tanto la concentración como la clase de cloro residual presente en el agua.

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PRINCIPIO DE LA DETERMINACIÓNEl método yodo métrico además de ser el método patrón, tiene interés histórico pues el método usado para controlar la floración hasta la aparición en 1 913 del método de la ortotolidina. Este método se basó en el poder oxidante del cloro libre y combinado para convertir el Ion yodo en yodo libre. En presencia de almidón, el yodo produce un color azul que se toma como evidencia de la presencia de cloro residual, pero que no indica la cantidad de residual presente, excepto en cuanto a que la intensidad del color es proporcional a la concentración de residual sodio: hasta la desaparición del color azul, permite medir cuantitativamente el residual total.

El método de la ortotolidina, debido a su simplicidad, contribuye en mucho al gran desarrollo de la coloración como método de desinfección.La ortotolidina, es un compuesto aromático orgánico que es oxidado en solución ácida por el cloro, las cloraminas y otros agentes oxidantes produciendo un compuesto de color amarillo. Este compuesto presente el calor amarillo a pH menor de 1,8 y la intensidad del color es proporcional a la cantidad presente.

El método ortotolidina arsenito para medir el cloro libre y el cloro combinado residual está basado en el hecho que el cloro libre residual reacciona instantáneamente con la ortotolidina para producir el compuesto amarillo mencionado mientras que las cloraminas reaccionan mucho más lento.El arsenito, siendo un agente reductor mucho más fuerte que la ortotolidina, reduce las cloraminas instantáneamente, impidiendo su reacción posterior con la ortotolidina con desarrollo de color. Al agregar el arsenito 5 segundos después de la adición de la ortotolidina, no se impide que el cloro libre oxide la ortotolidina.

METODO DE LA ORTOTOLIDINAAPARATO: Comparador de cloro.

REACTIVO: Solución de Ortotolidina.

PROCEDIMIENTOVierta 0,5 mL del reactivo de ortotolidina en una celda de 10 mL. Del comparador.

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Agregue la muestra hasta el aforo y mezcle. Llene con la muestra hasta el aforo la otra celda del comparador, que servirá como testigo. Guarde las celdas en la oscuridad.

Compare el color de la celda con ortotolidina y la muestra, inmediatamente a los tres y cinco minutos, con el disco de color. Tome el valor de la máxima intensidad del color.

CALCULOEl disco indicará directamente los mg/L de cloro residual de la muestra.NOTASPara obtener el desarrollo correcto del color con el cloro y la ortotolidina se deben satisfacer las siguientes condiciones:

a. La solución debe tener un pH de 1.3 o menor durante el período de contacto.b. La relación de ortotolidina a cloro, ambos en peso, debe ser de 3:1 como mínimo.c. La concentración del cloro no debe exceder de 10 mg/l. Para lograr el pH de 1.3 ó menos y para obtener la relación mínima de 3:1 de ortotolidina a cloro, el reactivo se debe verter primero en el tubo, celda o frasco de comparación y después se agrega la muestra.

El analizador se debe cerciorar de la presencia y cantidad de sustancias interferentes (nitritos, compuestos férricos y mangánicos, posiblemente compuestos orgánicos de hierro, lignocelulosa y algas). El efecto de estas sustancias es aumentar aparentemente el contenido de cloro residual de la muestra en examen.

Los sólidos suspendidos también interfieren y deben eliminarse por previa centrifugación.

En aguas cloradas que contengan menos de 0.3 mg/l de hierro, 0,01 mg/L de manganeso mangánico, 0,10 mg/L de nitrógeno de nitrito, se puede aceptar que toda la coloración amarilla se debe al cloro. Si el nitrito es mayor, se puede lograr una mínima interferencia si el desarrollo del color se verifica en la oscuridad completa.Cuando la temperatura de la muestra es menor de 20 ºC, se lleva rápidamente a esta temperatura, después de mezclarla con la ortotolidina, colocando la celda en agua caliente hasta que se alcance la temperatura indicada.

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Si la muestra contiene predominantemente cloro libre, la intensidad máxima aparece instantáneamente y comienza a desvanecerse. Las muestras que contienen cloro combinado desarrollan la intensidad máxima de color a una velocidad que depende, en gran parte de la temperatura, si bien pueden también influir los compuestos nitrogenados. Por lo general, a 20 ºC, en cosa de unos dos minutos y medio, y a 0 ºC en alrededor de seis minutos. El color comienza a desvanecerse después de cinco minutos de haber alcanzado su intensidad máxima.

METODO YODOMÉTRICO APARATOS: Equipo convencional para titulaciones.REACTIVOS:Ácido acético, conc. (glacial).Yoduro de potasio, cristales.Solución de tiosulfato de sodio 0.025N.Solución indicadora de almidón.Solución valorada de yodo 0.0282N.Solución valorada de arsenito de sodio 0.1 N.

PROCEDIMIENTOTome el volumen de muestra de acuerdo a la siguiente tabla.Vierte 5 mL. De ácido acético glacial en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Agregue aproximadamente 1 g. de yoduro de potasio y vierta la muestra mezclándola con un agitador.

Titule con tiosulfato 0.025N, agregando tiosulfato hasta que casi desaparezca el color amarillo del yodo liberado. Agregue 1 mL. De la solución de almidón y continúe la titulación hasta la desaparición del color azul.

Titule un testigo de agua destilada, del mismo volumen que la muestra, al que se agregan 5 mL. De ácido acético, 1 g. de Kl. y 1 mL. De solución de almidón.

a. Si, se presenta el color azul, se titula con tiosulfato de sodio 0,025N, hasta la desaparición del color, anotándose el resultado.b. Si, no se presenta el color azul, se titula con solución de yodo 0,028N, hasta la aparición del color azul y se contra titula con tiosulfato de sodio 0,025N registrándose la diferencia como titulación B.

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Antes de calcular el contenido de cloro, se deduce la titulación testigo A de la titulación de la muestra o si fuera necesario, se agrega el valor equivalente neto de la titulación testigo B.

CÁLCULOSPara la determinación del cloro en una muestra de agua:

Si la normalidad del Na2S2O3 es exactamente 0.025 y la muestra es de 500 mL, tendremos:Mg/l residual = mL. Na2S2O3 x 1.78

INTERFERENCIASAunque la titulación neutra disminuya al mínimo los efectos de interferencia por nitrito y sales mangánicas y férricas, se prefiere la titulación ácida, por ser más exacta para la determinación del total de cloro residual disponible. Debe usarse el ácido acético para la titulación ácida; el ácido sulfúrico sólo se puede usar cuando el analista se ha convencido por sí mismo, que no contiene sustancias interferentes; debe advertirse que jamás se debe emplear el ácido clorhídrico.

METODO ORTOTOLIDINA ARSENITO (O.T.A)APARATOS: Comparador de cloro (Hach y/o Hellige)

REACTIVOS:Reactivo de Ortotolidina.Reactivo de arsenito de sodio

PROCEDIMIENTOMarque tres celdas de comparador de 10 mL con las iniciales A, B y C.Coloque en la celda A, 0,5 mL del reactivo de ortotolidina, lleve hasta el aforo con la muestra, mezcle rápidamente y dentro de los cinco segundos sub. siguientes agregue 0,5 mL del reactivo de arsenito. Mezcle rápidamente y haga la lectura. Regístrese el resultado (A), que representa el cloro libre disponible y los colores interferentes.

Enfríe a 1ºC más o menos 20 mL. De la muestra, coloque en la celda (B) 0,5 mL del reactivo de arsenito, lleve hasta el aforo con la muestra; mezcle rápidamente y en seguida agregue el reactivo de ortotolidina. Mezcle rápidamente y enseguida hasta la lectura (B2). A

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exactamente 5 minutos haga una segunda lectura (B2). Los dos valores obtenidos representan los colores interferentes en la lectura inmediata (B2) y en la lectura a los cinco minutos (B2).

Coloque en la celda C, 0,5 mL del reactivo de ortotolidina, lleve al aforo con la muestra. Mezcle rápidamente y haga la lectura a los cinco minutos ( C ). La lectura ( C ) representa la cantidad total de cloro residual presente y la cantidad total de colores interferentes. (Haga rápidamente las lecturas).

CALCULOCloro residual total = C – B2

Cloro libre disponible = A – B2

Cloro combinado disponible = Cloro residual total – Cloro libre disponible

PRECISIÓNLa precisión de los resultados depende del cumplimiento estricto de los intervalos de tiempo recomendados para la dicción de los reactivos y de la temperatura de la muestra.

5.3 DEMANDA DE CLORO

DEFINICIÓNLa “Demanda de Cloro” de un agua es igual a la diferencia entre la cantidad de cloro añadido y la cantidad de cloro (libre y/o combinado) que queda al final del período de contacto especificado. Para un agua dada, varía con la cantidad de cloro añadida, la temperatura, el pH y el tiempo de contacto.

PRINCIPIO DE LA DETERMINACIÓNCuando una cantidad pequeña de cloro es agregada a un agua parte de ella es consumida en la acción desinfectante inicial. El resto se combina con aminas orgánicas para producir un residual que es predominante “combinado”. Si se agrega más cloro para obtener un residual sea predominante “libre”, el potencial de oxidación será tal que se producirá una reacción de oxidación, dando por resultado que en lugar del cloro combinarse con sustancias orgánicas (dando así origen sabores y olores) oxidará completamente esas sustancias, eliminando olores y sabores desagradables.

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Para asegurar la ausencia de bacterias patógenas y de otros organismos de significación sanitaria, es necesario un cloro residual durante un cierto tiempo después de la cloración, dependiendo del pH, la temperatura, la cantidad de clase de otros organismos que consumen cloro y la resistencia al cloro de los organismos por destruir.

DETERMINACIÓNAPARATOSMatraces Erlenmeyer con tapa, de 1 litro.

REACTIVOS PARA DETERMINAR CLORO RESIDUAL POR EL METODO ORTOTOLIDINA ARSENITOSolución de Cloro, (500 mg/L).

PROCEDIMIENTOVierta 500 mL. De muestra en cada uno de los 6 a 10 Erlenmeyer de 1 litro.Agregue 1, 2, 3, 4, etc. mL. de la solución de cloro. El contenido de cloro será aproximadamente 1, 2, 3, etc. Mg/L de cloro.Déjese reposar a temperatura ambiente y en la oscuridad por 1 hora.Determine el cloro residual por el Método Ortotolidina Arsenito.Si el cloro residual en un Erlenmeyer es menos de 1 mg/l, repita la determinación con el Erlenmeyer próximo en la serie hasta encontrar el primero que tenga un residual mayor de 1.0 mg/l.Guarde las porciones de muestra restante por 24 horas y haga luego las determinaciones.

CÁLCULOSDEMANDA A 1 HORACalcule el cloro añadido a la primera porción que mostró un residual mayor de 1 mg/L, como sigue: mL. De sol. De cloro x mg.Cl/mL x 2 = mg/l Cl añadido.Reste el cloro residual determinado. El resultado es la demanda de cloro a 1 hora.

DEMANDA A LAS 24 HORASDe las determinaciones en el (Procedimiento) calcule el cloro residual de las porciones restantes.Si el agua tiene punto de quiebre (break pint) notará que los residuales suben, luego bajan y vuelven a subir. Para calcular la demanda a las 24 horas, tome la primera muestra que tenga un

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residual sobre 1 mg/L, después de la segunda subida en el cloro residual. (Punto de Quiebre).Si el agua no tiene punto de quiebre, calcule la demanda en la primera muestra que tiene un residual mayor de 1 mg/L.NOTASLa cantidad de cloro que se agregue a la primera porción no debe dejar cloro residual al finalizar el período de contacto, presencialmente cuando se estudian bajan demandas de cloro.Es indispensable que mientras se agregue a las muestras la solución de cloro, se mezcle bien.

La solución de cloro de 500 mg/L se prepara pasando una corriente de gas cloro por agua destilada. Se determina el cloro residual por el Método de la Ortotolidina y se ajusta la concentración por dilución. La concentración final se determina por el Método Yodo métrico.

Algunas veces es recomendable hacer las determinaciones con períodos de contacto de 15, 30, 60, etc. Minutos, para tener una idea de la estabilidad del cloro residual en función del tiempo. Esta información es valiosa en especial para el control de las Plantas de Tratamiento.

5.4 CLORO EN HIPOCLORITOSIMPORTANCIA DE LA DETERMINACIÓNEl hipoclorito más usado en desinfección en agua potable es el de calcio de fórmula química Ca(OCl)2.

El hipoclorito es un polvo granular, blanco o amarillo que se prepara tratando con cloro en condiciones muy definidas una lechada de cal sodada. Comercialmente se venden hipocloritos de diferente porcentaje de cloro activo (25% a 70%).

La luz, el calor, la materia orgánica y las sustancias reductoras aceleran la descomposición del hipoclorito, la humedad ayuda a destruir rápidamente los recipientes metálicos en que se presenta comercialmente, por lo tanto, debe almacenarse en lugar fresco, seco y lejos de materiales inflamables como gasolina, kerosene, carbón activado, etc. Y cuando se extraiga del recipiente no deben usarse lampas u otros instrumentos que estén sucios o que hayan servido para pesar carbón u otras materias reductoras, nunca se puede sobre papel.

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Bajo estas condiciones el hipoclorito es bastante estable y en un año no debe perderse más del 10% del cloro utilizable original.Es muy soluble en agua y sus soluciones son también muy estables si se mantienen al abrigo de la luz.

PRINCIPIOS DE LA DETERMINACIÓNDebido a la facilidad con que el cloro se pierde si la muestra es expuesta al aire durante el análisis, ésta debe ser vaciada dentro de un vaso, con agua. La adición de ácido acético libera el cloro.

El cloro libre reacciona con el yoduro de potasio, liberando una cantidad equivalente de yoduro.

El yoduro es titulado con 0.1 N tiosulfato de sodio, usando como indicador una solución de almidón.DETERMINACIÓNEQUIPOSMortero de vidrioBalón aforado de 1 litroPipetas volumétricas de 25 mL.Botellas de 300 mL con tapón de vidrio.Bureta de 50 mL.REACTIVOSYoduro de Potasio q.pÁcido Acético glacial, q.pSolución de almidón. Mezcla 1 gramo de almidón soluble con un poco de agua en un mortero y viértela sobre 200 mL de agua hirviendo.Agréguese 0.25 g. de ácido salicílico.

Solución 0.1 N de Tiosulfato de sodio, disuélvase 26 gramos de tiosulfato de sodio y 0.2 g de carbonato de sodio en agua destilada recientemente hervida y ajustándose a 1 litro. Valórese contra bicromato de potasio 0.1, usando 25 mL de esta solución.Solución 0.1 N de bicromato de potasio. Disuélvase 4.2035 g. de bicromato de potasio q.p. previamente pulverizados y desecados a 120 ºC hasta peso constante, en agua destilada para obtener 1 000 mL.

PROCEDIMIENTOPese aproximadamente 7 g. exactamente pesados, del hipoclorito y póngalos en un mortero de vidrio, humedézcalos con agua destilada y muela la pasta hasta partículas muy finas.

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Por repetidos lavados con agua destilada transfiera la pasta a un balón aforado de 1 litro, lave muy bien el pistilo y el mortero pasándolos lavados al balón, ajuste a 1 litro y mezcle.

Toma 25 mL. De la solución y transfiéralos a la botella de 300 ml, agregue 2 g. de yoduro de potasio y 4 mL de ácido acético, ponga la mezcla bien tapada en lugar oscuro por 5 minutos.

Titule con tiosulfato de sodio 0.1 Normal hasta que el líquido tenga débil color amarillo, agregue 1 ml de solución de almidón y continué agregando tiosulfato de sodio, gota a gota, hasta la primera desaparición del color azul.

RESULTADO

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VI UNIDAD

OXÍGENO DISUELTO, DEMANDA DE OXIGENO, DEMANADA QUÍMICA DE OXIGENO Y DEMANDA

BIOQUÍMICA DE OXIGENO

6.1 OXIGENO DISUELTOEl medidor de oxígeno se utiliza para medir la cantidad de oxígeno disuelto en líquidos. Normalmente se utilizan dos escalas de medición: partes por millón (ppM); o porcentaje de saturación (%), que se define como el porcentaje de oxígeno disuelto en 1 litro de agua. Es necesario determinar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua porque es un indicador de la calidad del agua. Así es importante, por ejemplo, controlar las aguas residuales civiles e industriales donde las concentraciones bajas de este parámetro son un signo de contaminación.

APLICACIONESLos medidores de oxígeno se usan para medir y controlar el contenido en oxígeno en los diversos puntos del circuito de agua de las instalaciones de calderas de vapor. Otro de las usos de los oxímetros es la prevención de la corrosión de metales, como en los sistemas de calefacción, donde uno de los factores que afectan el grado de corrosión es el porcentaje de oxígeno presente.

Otra aplicación muy importante es en piscicultura, donde el nivel de oxígeno debe ser controlado continuamente para obtener una reproducción óptima y evitar una alta mortalidad causada por niveles bajos de oxígeno. También en las centrales nucleares para medir el oxígeno presente en sus aguas pesadas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOEl sistema convencional de medición de O.D. consiste en un medidor y una sonda polarográfica tipo Clark. La sonda es la parte más importante del sistema y la más delicada. La sonda consta de un ánodo de plata (Ag) revestido con un alambre de platino (Pt), que funciona como cátodo. Esto es insertado en una cubierta protectora llena de una solución electrolítica de cloruro potásico (KCI).

La cubierta tiene en su extremo una membrana de Teflon®, un material permeable al gas que permite el paso del oxígeno presente en la solución, pero no el paso de la solución en si.


Mediante la aplicación de un potencial de 790 mV, el oxígeno presente en la célula se reduce a iones de hidróxido (OH-) en el cátodo, y se deposita cloruro de plata (AgCl) en el ánodo. Esta reacción provoca un flujo de corriente con intensidad proporcional a la cantidad de oxígeno presente en la muestra.

El medidor convierte la medición del flujo de corriente en la concentración correspondiente de oxígeno disuelto. Debe advertirse que la solubilidad del oxígeno depende de muchos factores, incluyendo la temperatura, presión atmosférica y salinidad de la solución. Algunos de los medidores de oxígeno de Hanna Instruments son capaces de compensar automáticamente estas variables, asegurando así mediciones incluso más precisas.

Sondas y Membranas de O.D.Al ser la sonda muy sensible, se recomienda una serie de procesos de mantenimiento para garantizar mediciones precisas. La solución electrolítica debe ser mantenida al nivel fijado y debe ser reemplazada periódicamente.

Cuando se reemplace la solución electrolítica, la sonda debe ser polarizada para eliminar cualquier oxígeno residual que haya quedado en la célula. La duración del proceso de polarización varia desde unos minutos a varias horas, dependiendo de los instrumentos, y es uno de los factores que diferencian este tipo de instrumentos. Los medidores de oxígeno de Hanna Instruments completan el proceso de polarización en aproximadamente 6 minutos, lo que les sitúa entre los más rápidos de la industria.

Es importante evitar que queden burbujas de aire cuando el tapón es atornillado a la sonda. La membrana de Teflon® debe ser comprobada cuidadosamente, y en caso de rasguños, desgarros o perforaciones debe ser reemplazada. También se recomienda calibrar periódicamente el medidor en aire para volver a fijar los valores 100% (y en solución oxígeno cero, donde sea necesario). Siguiendo estas fáciles sugerencias, sus medidores permanecerán siempre precisos y fiables.

6.2 DEMANDA DE OXIGENO En el pasado se permitía que las aguas residuales no tratadas fueran vertidas libremente a las aguas superficiales. Con el aumento de la población y de la actividad industrial en las ciudades, la calidad de las aguas superficiales que las rodeaban se fue

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deteriorando gradualmente. En estas zonas, se alteró el ecosistema, las aguas comenzaron a oler mal y la flora y fauna acuáticas languidecieron y murieron.

Eventualmente esto se convirtió en un enorme problema medioambiental dando como resultado que diferentes enfermedades humanas relacionadas con el agua fueran apareciendo cada vez con más frecuencia en esas áreas.

Las aguas residuales no tratadas son ricas en materia orgánica. Esta materia orgánica alimenta a las bacterias y a las algas presentes en las aguas superficiales salubres. Excesivos Nutrientes en las aguas residuales no tratadas originan un incremento en el crecimiento de las bacterias y de las algas.Además de la materia orgánica, las aguas residuales pueden contener compuestos inorgánicos oxidables.

Estos compuestos orgánicos e inorgánicos consumen directa e indirectamente el oxígeno disponible presente en el ecosistema. Este proceso se llama eutrofización y eventualmente mata todos los demás organismos vivos (plantas, animales, insectos). Los países controlan estos contaminantes demandantes de oxígeno fijando estándares para los niveles máximos de "demanda de oxígeno".Existen diferentes métodos conocidos para medir la demanda de oxígeno pero DBO (Demanda Biológica de Oxígeno) y DQO (Demanda Química de Oxígeno) son los métodos más ampliamente aceptados.

El test DQO tiene muchas ventajas con respecto al método DBO. El test DQO es más preciso y más rápido que el método DBO. El método DBO requiere un período de incubación de 5 a 7 días y está más sujeto a errores del operario. El método DQO normalmente requiere menos de 3 horas y es fácil de realizar tanto por personal técnico como no-técnico.

MÉTODO DE CERTIFICACIÓN OFICIALLa Demanda Química de Oxígeno (DQO) se define como la cantidad de un oxidante específico que reacciona con una muestra bajo condiciones controladas. La cantidad de oxidante consumida se expresa en términos de su equivalencia en oxígeno: mg/L O2. El método DQO de Hanna está basado en el "método calorimétrico de dicromato a reflujo cerrado" y está en concordancia con las dos líneas oficiales principales para el análisis químico de aguas potables y residuales: "Standard Methods for the Examination of

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Water and Wastewater" (20ª edición) método #5220D y "US Environmental Protection Agency, Methods and guidance for Analyses of Water" (2ª edición) Método EPA #410.4. Además, la Agencia Norteamericana de Protección Medioambiental especifica que el método dicromato a reflujo es el único método aceptable a efectos de certificación.

APLICACIÓN DEL MÉTODO DQOEl método DQO se usa para medir los contaminantes en aguas naturales y aguas residuales con el fin de valorar la concentración de los residuos vertidos tanto en aguas fecales como en residuos industriales.

Normalmente se mide tanto en plantas de tratamiento de aguas municipales como industriales y nos ofrece un indicador de la eficiencia del proceso de tratamiento. La DQO se mide tanto en el agua de entrada como de salida. La eficiencia del proceso de tratamiento se expresa normalmente como DQO

Eliminado, en forma de porcentaje de la materia orgánica purificada durante el ciclo. Test DQO de Entrada DQO de salida DQO EliminadoEl método DQO tiene además aplicaciones en el funcionamiento de centrales de energía, fabricación de productos químicos, lavanderías comerciales, fábricas de pulpa y papel, vertidos agrícolas y de desechos animales, estudios medioambientales y educación general. Aunque el test DQO de Hanna está diseñado para profesionales del Tratamiento de Aguas Residuales, es aplicable tanto al análisis de aguas superficiales como residuales. El equipo puede ser usado en laboratorio o para análisis in situ.

BENEFICIOS DEL ANÁLISIS DQOAdemás de cumplir con las normas impuestas, es beneficioso que el operario de la planta de tratamiento de aguas residuales controle regularmente la eficiencia de la planta. Midiendo tanto el agua de entrada (antes de ser tratada) como el agua de salida (tras el tratamiento), el operario de la planta tiene los medios para gestionar la cantidad de tratamiento necesario para cumplir la normativa. El análisis periódico de DQO en aguas superficiales, agua para uso doméstico, o agua de entrada para el proceso, le darán también información valiosa con respecto a los niveles de contaminación en el ecosistema a través del tiempo.

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6.3 DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO (DQO)La demanda química de oxígeno (DQO), es una medida del oxígeno no equivalente a la porción de materia orgánica de la muestra que es susceptible a oxidación por un oxidante químico fuerte. Esta medida es importante en estudios de corrientes de agua y aguas residuales industriales, también en el control de plantas de tratamiento de aguas residuales.

En ausencia de un catalizador el método puede fallar e incluir algunos compuestos orgánicos (tal como ácido acético) que son biológicamente valorables para los organismos que están presentes en los ríos mientras que el método incluye algunos compuestos biológicos (tal como celulosa que no son parte de la carga de una demanda bioquímica en el oxígeno disponible del agua receptora. Una porción de compuestos carbonáceos o nitrogenados puede ser incluida en la DQO, pero no hay reducción del bicromato por el amoníaco liberado de material proteínico.

Con ciertas aguas residuales que contienen sustancias tóxicas, esta prueba o una determinación de carbono orgánico total puede ser la única forma de evaluar la carga orgánica de un modo fácil. Cuando las aguas residuales tienen cantidades valorables de nutrientes orgánicos y materia no tóxica para las bacterias, los resultados pueden ser usados para aproximar los valores de DQO debido a material carbonáceo.

El usar la misma técnica todas las veces que se efectúe la determinación de DQO es importante a que en la prueba se incluye sólo una porción de materia orgánica la que depende del oxidante químico empleado, estructura de los componentes orgánicos y la forma de manipular la muestra.

OXIDACIÓN BIOLÓGICALa oxidación biológica o digestión aerobia se realiza en la célula mediante reacciones catalizadas por enzimas y consiste en esencia en la combinación del oxígeno con los distintos materiales orgánicos, produciéndose energía. Una parte de esta energía se transforma en calor y la otra la utiliza la célula para su respiración. En este proceso, el hidrógeno se oxida a agua y el carbono a anhídrido carbónico. La oxidación de una sustancia supone la presencia de otra que se reduce.

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DETERMINACIÓN DE LAS MATERIAS ORGÁNICAS PUTRESCIBLESSe llama “insuficiencia de oxígeno” o “déficit de oxígeno” de un agua, al peso del mismo necesario para alcanzar la saturación a la temperatura considerada. Se expresa en mg/l. Demanda de oxígeno de un agua, es la cantidad de oxígeno (mg/l) consumido por esa agua durante un cierto tiempo.

La cantidad de materias orgánicas putrescibles se pueden determinar por tres procedimientos:

1. Pérdida de peso al rojo.2. Demanda química de oxígeno (DQO).3. Demanda bioquímica de oxígeno (DBO).

La primera se realiza por combustión, la segunda por vía química y la tercera por intermedio de las bacterias. Las tres oxidan la materia orgánica fijando el oxígeno, siendo las dos últimas las que más se usan. Las tres tienen sus ventajas e inconvenientes, no existiendo ninguna relación entre los resultados de las mismas ya que los efectos varía de una muestra de agua solucionada a otra.

DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO (DQO)También llamada demanda inmediata, es la cantidad de oxígeno consumido por los cuerpos reductores presentes en un agua sin intervención de los organismos vivos. La determinación se puede hacer en medio alcalino o en medio ácido.

En el primer caso se dosifican las materias orgánicas de origen animal, es decir, las Áurea, los ácidos aminados, etc. Y en medio ácido. La materia orgánica de origen vegetal como los ácidos húmicos. Esta determinación se debe realizar cuando se hace un análisis de potabilidad, observándose, que la oxidabilidad en medio alcalino es la que tiene una significación real, por ser las materias orgánicas de origen animal las que indican la posibilidad de existencia de microorganismos de origen patógeno. Como regla general, cuando el oxígeno consumido en medio alcalino sea mayor que el consumido en medio ácido, debemos sospechar de esa agua.

El método de reflujo con dicromato ha sido seleccionado para efectuar esta prueba debido a las ventajas que el dicromato tiene sobre otros oxidantes tales como su poder oxidante y su fácil aplicación a una amplia variedad de muestras.

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Para propósitos de control la prueba encontrará su mejor uso después, que se han obtenido los datos y estos son correlacionados con algún otro y otros parámetros importantes.

La mayoría de tipos de material orgánico son destruidos mediante ebullición con una mezcla de ácidos crómico y sulfúrico. En una muestra sometida a reflujo con cantidades conocidas de dicromato de potasio y ácido sulfúrico, el exceso de dicromato se titula con sulfato amónico ferroso y la cantidad de materia orgánica oxidable medida como equivalente de oxígeno es proporcional al dicromato de potasio consumido.

INTERFERENCIAS E INADECUACIONESInterfieren en la prueba las cadenas normales de compuestos alifáticos, hidrocarburos aromáticos y piridina si están presentes en un grado apreciable, pero el método de un valor más cercano al de una oxidación completa que el método del permanganato. La cadena normal de compuestos son óxidos más efectivamente cuando se adiciona sulfato de plata como catalizador, aún cuando el sulfato de plata reacciona con los cloruros, bromuros o yoduro para producir precipitados que son oxidados sólo parcialmente mediante el procedimiento.

Para la oxidación de hidrocarburos no es una ventaja el uso de catalizadores, pero es esencial para la oxidación de cadenas lineares de alcoholes y ácidos. La oxidación y otras dificultades causadas por la presencia de cloruro puede llegar a ser eliminada mediante el uso de una técnica complejante del cloruro, por ejemplo adicionando sulfato mercúrico a las muestras antes del reflujo, para atrapar a los iones cloruro como complejo de cloruro mercúrico soluble y reducir grandemente la capacidad del cloruro para reaccionar posteriormente.

Los nitritos ejercen a DQO de 1.1 mg/mg N, pero rara vez exceden de 1 ó 2 mg/l en aguas poluídas y su interferencia es ignorada por considerarla insignificante.La interferencia debida a nitritos se puede eliminar adicionando 10 mg de ácido sulfámico/mg de nitrito N en el frasco de reflujo, esta adición debe ser considerada en le blanco de agua destilada.

Con la solución concentrada de dicromato se puede determinar valores de DQO de 50 mg/l ó más. Y con la solución diluida de dicromato se determinen los valores menores de 10 mg/l, éstos son menos precisos pero indican el orden de la magnitud.

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MUESTREO Y ALMACENAMIENTODeterminación de DQO en muestra inestable. Primero se debe homogenizar las muestras que contienen sólidos sedimentables en una licuadora para obtener una muestra representativa.

Preservar la muestra con ácido sulfúrico. Hacer las diluciones iniciales en un frasco volumétrico para aguas residuales que tienen un alto contenido de DQO, esto es para reducir el error de la medida de pequeños volúmenes.

MATERIAL Y EQUIPOEquipo de reflujo que consiste de frascos de 50 mL ó 250 mL con cuello esmerilado 24/40 y condensadores de tipo Liebig. West o equivalente de chaqueta de 300-mm Ion cuello esmerilado de 24/40.

Cocinilla que produzca por lo menos 1.4 W/cm2 (9W/in2) de superficie de calentamiento o equivalente para asegurar una ebullición adecuada en el frasco de reflujo.

REACTIVOSSolución estándar de dicromato de potasio, 0,250 N. Disolver 12,259 g K2Cr2O7, patrón primario, previamente secado a 103 ºC durante dos horas, en agua destilada y diluir a 1,000 mL en un frasco volumétrico.Reactivo de ácido sulfúrico – H2SO4 concentrado que contiene 22 g de sulfato de plata, Ag2SO4; por 4 Kg. o sea para una botella de 9 lb. Para su completa disolución se requiere dos días.Titulante de sulfato amónico ferroso 0.1 N: Disolver 39 g Fe(NH4)2(SO4).6H2O en agua destilada. Adicionar 20 mL de H2SO4

concentrado, enfriar y diluir a 1,000 mL. Estandarizar esta solución diariamente contra una solución estándar de dicromato de potasio.Estandarización: Diluir 10.0 mL de solución estándar de K2Cr2O2

acerca de 100 mL. Adicionar 30 mL de H2SO4 concentrado y enfriar. Titular con la solución de sulfato amónico ferroso usando de 2 a 3 gotas (0.10 a 0.15 m:) del indicador ferroína.

Indicador ferroína. Disolver 1.485 g de 1.10 – fenantrolina monohidratada, junto con 695 mg FeSO4 7H2= en agua y diluir a 100 ml.Sulfato de mercurio, HgSO4 en cristales.

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Ácido sulfámico. Se requiere solo si se va a eliminar interferencias por nitritos.

PROCEDIMIENTOTratamiento de muestras con valores de DQO sobre los 50 mg/l.Poner 50 mL de muestra o una alícuota menor diluida a 50.0 mL en un frasco de reflujo de 500 mL. Adicionar 1g HgSO4, varias perlas de vidrio y 5 mL de H2SO4. Adicionar el H2SO4 muy lentamente para disolver el HgSO4. Enfriar mientras se produce la mezcla para evitar posibles pérdidas de materiales volátiles presenta en la muestra. Adicionar 25.0 mL de la solución de K2Cr2O2 0.250 N y mezclar otra vez. Conectar el frasco al condensador y comenzar a pasar el agua de enfriamiento. Adicionar el ácido remanente (70 mL) a través de la parte abierta del condensador, continuar revolviendo la mezcla mientras se adiciona el ácido.Asegurarse de que la mezcla ha sido completa antes de aplicarle calor porque podría ocurrir un calentamiento localizado en la base del frasco con proyección de la mezcla por el condensador. Alternativamente, se usa volúmenes de muestra entre 10.0 mL y 50 mL. Y los volúmenes, peso y normalidades de los reactivos se ajustan convenientemente, según la tabla que sigue:

CANTIDADES DE REACTIVOS Y LAS NORMALIDADES PARA DIFERENTES CANTIDADES DE MUESTRA

tamaño de muestra

mL

sol.estándar 0.25 N

dicromato mL

H2SO4 con Ag2SO4 mL

HgSO4 g normalidad de Fe(NH4)2

(SO4)2

v. final antes de la titulacion

10,020,030,040,050,0

5,010,015,020,025,0

1530456075

0,20,40,60,81,0

0,050,100,150,200,25

70140210280350

Para completar 100 mg de cloruro (2,000 mg/L) usar 1 g de HgSO4 con 50,0 mL de muestra. Para volúmenes más pequeños y de acuerdo a la concentración de cloruros se usa menos HgSO4, manteniendo una relación de 1.01. De HgSO4. Una leve precipitación no afecta la determinación en forma adversa. Como regla general la DQO en muestras que contienen más de 2,000 mg/l no puede efectuarse con mucha precisión.

Para dar una máxima de DQO, la mezcla debe estar en reflujo durante dos horas. Para muestras específicas de aguas residuales pueden emplearse períodos más cortos.

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Cubrir la parte abierta del condensador con un pequeño vaso para prevenir la contaminación con materiales extraños a la muestra sometida a reflujo. Enfriar y lavar la base del condensador con agua destilada. Diluir la mezcla con agua destilada a acerca del doble de su volumen, enfriar a la temperatura del cuarto y titular el exceso de dicromato con la solución de sulfato amónico ferroso 0,1N, usando de 2 a 3 gotas (0.10 a 0.15 mL) del indicador ferroína, cantidad que no es crítica, pero que debe mantenerse constante. Tomar como punto final el viraje del color azul-gris a rojo-marrón, aún cuando el azul-gris puede reaparecer dentro de algunos minutos.

Someter a reflujo en la misma manera el blanco reactivo que consiste de agua destilada, en igual volumen que la muestra, junto con los reactivos usados con las muestras.

Determinación de soluciones con una DQO estándar. Se puede evaluar la técnica y calidad de los reactivos con una solución estándar de glucosa o ftlato de potasio. Para la glucosa el DQO teórico es de 1,0679/g y ésta se prepara disolviendo 408.6 mg de glucosa en agua destilada y diluir a 1.000 mL para 500 mg/l DQO.

El ftalato de potasio tiene un valor teórico de COD* de 1,769/g y se prepara disolviendo 425.1 mg de ftalato de potasio en agua destilada y se diluye a 1000 mL par una solución que tanga 500 mg/l. de DQO. Para la solución de ftalato de potasio se espera tener una recuperación de 98 a 100%.Concentración de oxígeno disuelto.

CÁLCULOS

Donde:DQO = demanda química de dicromatoa = mL de Fe (NH4)2(SO4)2 usado para titular el blanco.B = mL de Fe (NH4)2(SO4)2 usado para titular la muestra.N = Normalidad del Fe (NH4)2(SO4)

6.4 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO: D.B.O.

MÉTODO DE DETERMINACIÓNMÉTODO DIRECTOCon muestras en que la DBO a 5 días no exceda de 7 ppm no es necesario diluirla. Muchas aguas de río entran en esta categoría.

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El procedimiento usual es llevar la muestra a temperatura de 20 ºC y airearla con aire para incrementar o decrecer el contenido de gas disuelto de la muestra cerca de saturación. Entonces dos o más botellas de DBO se llenan con la muestra; por lo menos en una se analiza el OD inmediatamente y las otras se incuban por 5 días a 20 ºC. Después de 5 días se determina la cantidad de OD que permanecen en las muestras incubadas y se calcula el DBO a 5 días por diferencia de los resultados del 5º día de aquel obtenido al 0º día.

El método directo de medir DBO indica no modificación de la muestra y por lo tanto produce resultados cercanos y similares al ambiente natural. Infortunadamente, muy pocas muestras caen dentro del rango del OD existente en esta prueba.

MÉTODO DE LAS DILUCIONESEl método de las diluciones para medir la DBO se basa en el concepto fundamental en que el promedio de la degradación bioquímica de la materia orgánica es directamente proporcional a la cantidad de material existente al mismo tiempo.

De acuerdo a este concepto, el promedio en que el Oxígeno, es usado en diluciones del desecho, está en proporción directa al porcentaje del desecho en la dilución, considerando que todos los otros factores son iguales. Por ejemplo, una dilución al 10% utiliza oxígeno a un décimo de promedio que una muestra al 100%.La experiencia ha servido como base, para el desarrollo matemático de la reacción de DBO, por lo tanto es seguro el asumir la validez del concepto.

En la prueba de DBO, cualquier factor que influencia el promedio en que la materia orgánica es biológicamente estabilizada debe guardarse bajo control. Los mayores factores de importancia son:Libre de sustancias tóxicas.Favorable pH y condiciones osmóticas.Presencia de suficiencia elementos, nutrientes accesorios.Temperatura Standard.Presencia de significativa población de mezcla de organismos de origen del suelo.

Una gran cantidad de desecho de materiales están sujetos a la prueba de DBO. Esto varía de desechos industriales que están libres de microorganismos a desagüe doméstico con abundancia de organismos. Muchos desagües industriales tienen extremadamente

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alta DBO y en esos casos grandes diluciones deben hacerse para cumplir con los requerimientos impuestos por la limitada salubridad del oxígeno. El desagüe doméstico tiene un amplio abastecimiento de elementos nutrientes como nitrógeno y fósforo, pero muchos desechos industriales son deficientes en uno y algunas veces en ambos de estos elementos.

Debido a estas limitaciones, el agua de dilución usada en la determinación de DBO debe compensar las limitaciones impuesta por toda muestra sometida a análisis. Desde que estas limitaciones no son siempre conocidas es una práctica segura usar un agua de dilución que provea para todas las contingencias.

El agua de diluciónUna gran variedad de aguas han sido usadas para trabajo de DBO.Las aguas superficiales naturales parecen ser ideales, pero tienen un número de desventajas; incluyendo variable DBO, población de microorganismos variable y contenido mineral variable.

Después de larga experiencia, ha sido demostrado que una dilución simétrica de agua preparada con agua destilada es la mejor para las pruebas de DBO, debido a que las variables antes mencionadas pueden ser controladas.La calidad de agua destilada usada para la preparación del agua de dilución es de principal importancia. Ella debe ser libre de sustancias tóxicas. Cloro y cloramidas y cobre son los que comúnmente se encuentran.

El pH del agua de dilución debe estar comprendido entre 6.5 a 8.5 sin efectuar la acción de las bacterias sabrofíticas. Debe estar seguro que la solución sea buffer (no cambie de pH), por medio de la adición de fósforo a aproximadamente pH = 7.0. La solución Buffer es esencial para mantener favorables condiciones de pH todo el tiempo.

Las propias condiciones osmóticas son mantenidas por la adicción de fosfatos de sodio y potasio para proveer capacidad buffer. En adición se añaden sales de calcio y magnesio para contribuir al total contenido de sales.

Las sales de K, Na, Ca y Mg añadidos dan capacidad buffer y propias condiciones osmóticas que también sirven para dar a los microorganismos estos elementos que son necesarios en su crecimiento y metabolismo.

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El agua de dilución contiene todos los materiales esenciales para la medida del DBO, excepto los microorganismos necesarios. Una gran variedad de materiales han sido usados para propósitos de “siembra”. Experiencias han demostrado que desagües doméstico, particularmente desagües de sistemas combinados, dan una población balanceada de mezcla de organismos como ninguno y usualmente 2 mL. De desagüe por litro de agua de dilución es suficiente.

El agua de dilución debe ser siempre “sembrada” con desagüe u otros materiales para asegurar una población de organismos en varias diluciones y para proveer una oportunidad para cualquier materia orgánica presente a ser expuesta al mismo tipo de organismos tal como son envueltas en la estabilización del desecho. Esto último es un punto a menudo ignorado y que dado altos resultados erróneos en muchos casos.

Finalmente, el agua de dilución debe ser aireada para saturarla con oxígeno antes de su uso.

La necesidad de los Blancos en la Determinación del DBO.Por la técnica de diluciones, es seguro el asumir que el agua de dilución conteniendo material de “sembrado”, contendrá materia orgánica y al añadir el agua de dilución a la muestra incrementará la cantidad de materia orgánica oxidable y por lo tanto una corrección debe ser aplicada.

La corrección es usualmente hecha sin intentos especiales, permitiendo que en 5 días el valor de Oxígeno Disuelto del blanco representante al 0 día valor corregido. No es necesario determinar el OD del agua de dilución en el día 0, a menos que se desee tener alguna medida de la cantidad de materia orgánica en el agua de dilución.Por lo menos 3 blancos deben incluirse con cada conjunto de muestras de DBO. Usualmente 3 blancos dan confianza estadística, pero cada analista deberá satisfacer sus requerimientos particulares.

Diluciones de desagüe (desechos)El laboratorio tiene la responsabilidad en decidir que diluciones debe determinar para la prueba de DBO. Usualmente es lo mejor preparar un conjunto de 3 diferentes diluciones. Cuando el grado de preparar un conjunto de 3 diferentes diluciones. Cuando el grado de intensidad o fuerza de la muestra es conocida con alguna

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seguridad, dos diluciones pueden ser suficientes. Cuando el contenido aproximado de las muestras no son conocidas, las diluciones deben cubrir un considerable rango y en algunos casos es necesario tener por lo menos 4 diluciones. En todo caso debe haber una sobre posición de DBO medible por diferentes diluciones.

Ha sido demostrado que la DBO no es influenciada por concentraciones de oxígeno tan bajas como 0.5 mg/litro. También se ha aprendido que no es estadísticamente importante fijar valores de DBO sobre diluciones que producen disminución de oxígeno menos que 2 mg/litro. Por lo tanto es costumbre basar los cálculos de DBO en muestras que producen una disminución de por lo menos 2 mg/litro y que tiene como mínimo 0.5 mg/litro de OD remanente al final del período de incubación. Esta restricción usualmente significa un rango de 2 a 7 mg/litro.

Con esta información a la mano es posible construir una tabla mostrando el rango de DBO medible por varias diluciones.La tabla siguiente presenta esa información para diluciones preparadas, en un porcentaje base y también para diluciones preparadas por pipeteo directo dentro de botellas de 300 mL de capacidad. Es usual el estimar la DBO de la muestra y establecer una dilución basada en este estimado. Otras dos diluciones una lata y la otra baja son también llevadas a cabo.

Medidas de DBO con varias diluciones de muestras.USANDO MEZCLAS EN % POR PIPETEO DIRECTO EN

BOTELLAS DE 300 mL.MEZCLA % RANGO DE DBO mL RANGO DE DBO

0.010.020.050.10.20.51.02.05.0

10.020.050.0

100.0

20000 – 7000010000 – 25000 4000 – 14000 2000 – 7000 1000 – 3500 400 – 1400 200 – 700 100 – 350 40 – 140 20 – 70 10 – 35 4 – 14 0 - 7

0.020.050.100.200.501.02.05.0

10.020.050.0

100.0300.0

30000 – 105.00012000 – 42.000 6000 – 21.000 3000 – 10,500 1200 – 4,200 600 – 2,100 300 – 1,050 120 – 420 60 – 210 30 – 105 12 – 42 6 – 21 0 - 7

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Por ejemplo se estima que una muestra tiene un DBO de 1,000 mg/litro. De acuerdo a la tabla se usará una mezcla al 0.5%. Si una dilución de 0.2 y 1.0% se incluye, el rango de la DBO medible es esteridida de 200 a 3500 mg/litro y podrá compensar de cualquier error en el cálculo original.

En la técnica del pipeteo directo deberán ser hechas diluciones en todas las muestras que requieren menos que 0.5 mL. De muestra, de manera que las cantidades añadidas a las botellas pueden ser medidas sin un error serio. Los volúmenes de todas las botellas debe ser conocidas de manera que permitan el cálculo de la DBO, cuando se usa este método.

BOTELLAS PARA INCUBACIÓNLas botellas usadas para análisis de DBO, deberán tener tapones de vidrio que no permitan el ingreso de aire cuando estos están colocados. Las botellas deben estar equipadas con un sello de agua para prevenir el ingreso de aire durante el período de incubación.

Es importante que las botellas usadas para trabajo de DBO, estén libres de materia orgánica. La limpieza puede ser mejor realizada por el uso de una solución de ácido Crómico.

Deberá tenerse mucho cuidado, para estar seguro de que todo el ácido crómico ha sido eliminado de la botella antes de usarla.Esta seguridad puede ser efectuada por cuatro lavados con agua del caño y un enjuague final con agua destilada.

OXIGENO DISUELTO GENERALCon muestras en que DBO es menor de 200 mg/litro es necesario usar cantidades de muestra mayores de 1%.

Pueden introducirse errores serios en los resultados si el O.D. de la muestra difiere materialmente de aquel del agua de dilución y no se hacer correcciones. En estos casos el O.D. de la muestra debe determinarse por separado.

Es menos laborioso en muchos casos y consume menos tiempo el ajustar la muestra a 20 ºC y airear a saturación.Esto elimina la necesidad de medir el OD de la muestra y también satisface cualquier demanda inmediata de oxígeno.

CALCULO DE LA D.B.O

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Para todos los propósitos prácticos el cálculo de la DBO por el método de dilución puede ser hecho por el uso de cualquiera de las dos fórmulas siguientes:

Para diluciones en %:

ODb = Oxígeno disuelto del blanco, al fin del período de incubación.OD i = Oxígeno disuelto en la dilución de muestra, al fin del período de incubación.ODs = Oxígeno disuelto presente en la muestra no diluida.

Por pipeteo directo

De estas dos fórmulas, es obvio que cuando ODs se acerca al valor de ODb debe ignorarse más aún sin ser necesario el corregir el OD de la muestra cuando la DBO excede 200 mg/litro, debido a que el valor de ODb-ODs rara vez excede al valor de 8. La prueba de la DBO se considera que tiene una exactitud de mas o menos 0.5% y 8 está dentro del error esperado y a esos niveles de DBO.

En análisis de DBO ocurre a menudo que más de una dilución de la muestra, dan resultados que muestran una disminución de oxígeno mayor que 2 mg/litro y que tiene un residual de más de 0.5 mg/litro. Así es posible hacer más de un cálculo de DBO. De acuerdo con los conceptos fundamentales sobre el cual, el método de dilución de basa, los valores calculados deben estar dentro de la variación normal experimental de más o menos 5%. Aunque éste no es el caso siempre, cuando ocurren las discrepancias la pregunta naturalmente llega a “cual valor es el más digno de confianza”.

Una respuesta puede ser obtenida por cálculo de un tercer valor de DBO de la información obtenida. Un ejemplo ilustra mejor esta situación. También se presenta un cuadro para determinar la DBO cuando se tenga una serie de diluciones.Asumiendo que los siguientes datos han sido acumulados u obtenidos al final del período de incubación.

MUESTRA O.D. DISMINUCIÓN DBOBlanco 8.2

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1% dilución2% dilución4% dilución

5.53.30.

2.74.98.5

270245

Los valores de 270 y 245 no están dentro de los límites que se esperan. Estadísticamente un valor es más aceptable que el otro; por tanto, no es buena práctica tomar promedio aritmético.

El tercer valor de DBO puede ser calculado por resta del O.D. residual del 2% mezcla del 1% mezcla.

La disminución de 2.2 mg/litro obtenida es debido al 1% incremento en la muestra y el DBO calculado sería 220.Este valor indica que el resultado 245 es el más aceptable. Si hubiera estado más cerca de 270, hubiera indicado que este valor fuera más aceptable.

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VII UNIDAD

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

7.1 DEFINICIÓNLa conductividad eléctrica, se define como la capacidad que tienen las sales inorgánicas en solución (electrolitos) para conducir la corriente eléctrica. El agua pura, prácticamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad.

En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad, este efecto continúa hasta que la solución está sobre saturada de iones que se restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentar, dándose casos de dos diferentes concentraciones con la misma conductividad. Todos los valores de conductividad están referidos a una temperatura de referencia de 25 ° C.

La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens/cm (S/cm), en millonésima (10-6) de unidades, es decir microSiemens/cm (µS/cm), o en milésimas (10-3) es decir miliSiemens/cm (mS/cm). 3 : LOSEn soluciones acuosas la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos, por lo tanto cuanto mayor sea dicha concentración, mayor será la conductividad.

La relación entre conductividad y sólidos disueltos se expresa, dependiendo de las aplicaciones, por la siguiente igualdad: 1,4 µS/cm = 1 ppm o 2 µS/cm = 1 ppm(partes por millón de CaCO3)donde 1 ppM = 1 mg/L es la unidad de medición para sólidos disueltos y CaCO3 (Carbonato de Calcio)

La conductividad de una solución se determina por un movimiento molecular. La temperatura afecta al movimiento molecular, por ello es necesario compensar la temperatura cuando se realizan mediciones de precisión.

Generalmente, para realizar mediciones comparativas, la temperatura estándar es de 25 ºC. Para corregir los efectos de la


temperatura, se utiliza un coeficiente de compensación ß. Se expresa ß en %/ ºC y varía de acuerdo con la solución que se está midiendo. En la mayoría de las aplicaciones se usa un valor 2 % por grado Celsius como valor aproximado de ß.

La conductividad específica y la conductancia son una medida de la habilidad de la solución, metal o gas para conducir corrienteEn solución la corriente es transportada por los aniones y cationes, mientras que en los metales es transportada por los electrones

Si una sustancia tiene una alta conductancia G, esta tiene una baja resistencia R. La conductancia es la inversa de la resistencia.G=1/RLa unidad de resistencia es el Ohm y la unidad de conductancia es el Siemens.

7.2 COMPENSACIÓN DE LA TEMPERATURALa conductividad es un parámetro que depende fuertemente de la temperatura.A 20 °C una solución de 0,01 M de KCl tiene una conductividad de 1,278 uS/cm, mientras que a 25 °C 1,413 uS/cm.

Por este motivo se debe usar una temperatura de referencia, Usualmente 20 o 25 °C.Usualmente se hace una medición a una temperatura dada y luego se aplica una función de compensación:

Los equipos modernos permiten aplicar directamente las diferentes funciones de compensación

CONDUCTIVIDAD DEL AGUAAgua ultrapura ..............................................0,055 µS/cmAgua destilada .............................................. 0,5 µS/cmAgua de montaña ......................................... 1,0 µS/cmAgua doméstica ............................................ 500 a 800 µS/cmMax. para agua potable .................................1055 µS/cmAgua de mar ................................................. 56 mS/cmAgua salobre ................................................ 100 mS/cm

TABLA # 7-1VALORES DE CONDUCTIVIDAD DE ALGUNAS MUESTRAS TÍPICASTemperatura de la muestra a

25 ° CConductividad, µS/cm

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Agua ultrapura 0,05Agua de alimentación a calderas

1 a 5

Agua potable 50 a 100Agua de mar 53 000NaOH 5 % 223 000NaOH 50 % 150 000HCl 10 % 700 000HNO3 31 % 865 000

Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada ácido, base o sal tienen su curva característica de concentración vs conductividad.

SON BUENOS CONDUCTORES los ácidos, bases y sales inorgánicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3, etc.

SON MALOS CONDUCTORESLas moléculas de sustancias orgánicas que por la naturaleza de sus enlaces son no iónicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos, alcohol etílico, urea, etc. Estas sustancias, no se ionizan en el agua y por lo tanto no conducen la corriente eléctrica. Un aumento en la temperatura, disminuye la viscosidad del agua y permite que los iones se muevan más rápidamente, conduciendo más electricidad. Este efecto de la temperatura es diferente para cada ion, pero típicamente para soluciones acuosas diluidas, la conductividad varía de 1 a 4 % por cada ° C. Conociendo estos factores, la medición de la conductividad nos permite tener una idea muy aproximada de la cantidad de sales disueltas.

7.3 MEDIDA DE LA CONDUCTIVIDADEs posible diferenciar los distintos conductivímetros según el método de medición que utilicen, es decir amperimétrico o potenciométrico.

EL SISTEMA AMPERIMETRICOaplica una diferencia potencial conocida (V) a dos electrodos y mide la corriente (I) que pasa a través de ellos. Según la ley de Ohm: I = V/R.Donde R es la resistencia, V es el voltaje conocido e I es la corriente que va de un electrodo (sonda) a otro. Por lo tanto, cuanto más elevada sea la corriente obtenida, mayor será la conductividad.

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La resistencia depende de la distancia entre los dos electrodos y sus superficies, las cuales pueden variar por posibles depósitos de sales u otros materiales (electrólisis). Por esto se recomienda el sistema amperimétrico para soluciones con baja concentración de sólidos disueltos, generalmente hasta un gramo por litro (aproximadamente 2000 µS/cm).

EL SISTEMA POTENCIOMÉTRICOde cuatro anillos se basa en el principio de inducción. Los dos anillos externos aplican voltaje alternativo e inducen un bucle de voltaje en la solución. Los dos anillos internos miden las bajadas de voltaje inducidas por el bucle de corriente, que depende de la conductividad de la solución.Una capa de PVC mantiene el campo de corriente fijo y constante. Utilizando el método de 4 anillos es posible medir la conductividad con rangos de hasta 200 000 µS/cm y 100g/L.

CAMPO DE APLICACIÓN.Este método de prueba es aplicable a la detección de impurezas y en algunos casos a la medición cuantitativa de los constituyentes iónicos disueltos presentes en el agua: Verificación de la pureza del agua destilada y desionizada.

Verificar en forma rápida la variación del contenido de sales disueltas en aguas superficiales, de uso doméstico e industrial.

Analizar cuantitativamente los sólidos totales disueltos en una muestra de agua. Esto se puede obtener, multiplicando el valor de la conductividad por un factor de correlación empírico que puede variar de 0,5 a 0,9, dependiendo de los componentes solubles y la temperatura de la muestra.

Este factor se puede determinar mediante análisis comparativos de sólidos disueltos totales por evaporación y determinaciones del valor de la conductividad correspondiente. Este factor de correlación solo es válido cuando la muestra tiene un pH entre 5 y 8 a valores mayores o menores del pH, los resultados no serán confiables.

PRINCIPIOS.La conductividad eléctrica es el recíproco de la resistencia A-C en ohms, medida entre las caras opuestas de un cubo de 1.0 cm de una solución acuosa a una temperatura especificada. Esta solución se comporta como un conductor eléctrico donde se pueden aplicar las leyes físicas de la resistencia eléctrica. Las unidades de la

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conductividad eléctrica son el Siemens/cm (las unidades antiguas, eran los mhos/cm que son numéricamente equivalentes al S/cm ).

En la práctica no se mide la conductividad entre electrodos de 1 cm3 sino con electrodos de diferente tamaño, rectangulares o cilíndricos, por lo que al hacer la medición, en lugar de la conductividad, se mide la conductancia, la cual al ser multiplicada por una constante (k) de cada celda en particular, se transforma en la conductividad en S/cm.

Conductividad = Conductancia de la muestra k = d/A k: Constante de la celda d: distancia de la separación de los electrodos A: Área de los electrodos

Así, un electrodo de 1 cm de separación y con área de 1 cm , tendrá una k=1 La medición eléctrica se efectúa mediante un puente de Wheastone para medir resistencias.

Las resistencias R1 y R2 son fijas y su valor va de acuerdo al intervalo de conductividad que se pretende medir. La resistencia Rx es la que proporciona la solución a la cual se le va a medir la conductividad. La resistencia R3 se varía en forma continua hasta poner en equilibrio el puente, de tal forma que no pase corriente hacia el medidor.

INTERFERENCIAS. La exposición de la muestra al aire atmosférico, puede causar cambios en la conductividad, debido a pérdida o ganancia de gases disueltos, en especial el CO2. Esto es especialmente importante

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para aguas de alta pureza, con concentraciones bajas de gases y sustancias ionizables. Para evitar esto se debe tener una atmósfera inerte de nitrógeno o helio sobre la muestra. Sustancias no disueltas o materiales que precipiten lentamente en la muestra, pueden causar ensuciamiento en la superficie de los electrodos y causar lecturas erróneas. El ensuciamiento por sustancias orgánicas, bioensuciamientos y corrosión de los electrodos, causan lecturas inestables o erróneas. El factor de correlación para obtener los valores cuantitativos de los sólidos totales disueltos solo es válido cuando la muestra tiene un pH entre 5 y 8, a valores mayores o menores de pH, los resultados no serán confiables. Se tendrá que ajustar el valor del pH a cerca de 7.0 utilizando un ácido o una base débil según sea necesario. APARATOS.

Conductímetro manual o automático que se base en un puente de Wheastone para medir la conductividad o la conductancia de la muestra, deberá tener corrección automática o manual para la temperatura Ya que las lecturas se refieren a 25 °C. La lectura puede ser analógica o digital.

Celdas del tipo de inmersión de constante de celda de acuerdo con el circuito del aparato. Es necesario leer el instructivo de operación del equipo.

MATERIALES.Termómetro de 0 a 110 °C Vaso de precipitado de forma larga, de 100 mL

REACTIVOSAlcohol etílico del 95 % ( Para el lavado de los electrodos ) Agua destilada ultra pura, especificación ASTM D1193 Tipo I

Cloruro de potasio: de 100 % +/- 0.1 de pureza. Secarlo a 150 °C durante 2 horas, guardarlo en un desecador.

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Solución estándar (1) de cloruro de potasio KCl : Disolver 0,7440 g de KCl en agua destilada ASTM tipo I y diluir a 1 litro. Esta solución tiene una conductividad de 1408,8 µS/cm.

Solución estándar (2) de cloruro de potasio KCl : Diluir 100 mL de la solución estándar (1) a 1 000 mL en un matraz aforado y a 20 °C. Esta solución tiene una conductividad específica de 146.9 µS/cm.

ESTANDARIZACIÓN.Para verificar el estado general del conductímetro, se deben hacer mediciones de la conductividad de las soluciones estándar 1 y 2 y en su caso calibrar la lectura del instrumento a que den los valores especificados.

PROCEDIMIENTO.Ya que hay un gran número de marcas y modelos de conductímetros en el mercado, para un detallado procedimiento habrá que referirse al manual de manejo del instrumento que se este usando. A continuación algunas recomendaciones para la medición que aparecen en el instructivo de operación del conductímetro Yellow Spring Instruments (YSI) modelo 32 (medidor de conductancia): Después de escoger la celda de la constante adecuada, observe los siguientes pasos para obtener resultados exactos y repetitivos:

La celda deberá estar limpia antes de hacer cualquier medición. La celda debe de estar suspendida en la solución de tal manera, que los orificios de venteo estén sumergidos. La cámara del electrodo no debe tener aire entrampado ( esto se logra inclinando ligeramente la celda y golpeando suavemente los lados ). La celda deberá estar separada de las paredes y el fondo del recipiente, por lo menos 0,5 cm.

Si es posible, el recipiente o el sistema en donde se va a hacer la medición deberá estar aislado del potencial de la tierra. Si no es posible , el medidor YSI modelo 32 deberá operarse sin conexión a tierra.

La presencia de campos eléctricos y corrientes espurias causadas por agitadores magnéticos, calentadores, etc., pueden causar dificultad para obtener lecturas adecuadas. El usuario deberá evaluar estos efectos y hacer las correcciones necesarias, utilizando cableado blindado o desconectándolos por un momento al hacer la lectura.

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Manejar la celda con cuidado, para evitar que se rompa o que pierda su calibración. La celda no se deberá transferir de una solución a otra, no sin antes lavarla cuidadosamente.

No guarde la celda sucia o contaminada. No debe lavarse la celda con Agua regia, ya que esta disolverá la soldadura de oro que se utiliza en la construcción de las celdas del medidor YSI modelo 32.

CÁLCULOSSi el instrumento da lecturas en conductancia: Conductividad = Conductancia * k k = Constante de la celda Si el instrumento da lecturas en conductancia, anotar el valor tal como se observa en la escala. Para ambos casos el valor de la conductividad está en micro Siemen/cm; referido a una temperatura de 25 °C.

PRECISIÓNDentro del intervalo de 10 a 2 000 microSiemen/cm, la precisión es de +/- 0,2 % de escala completa.

7.4 CONDUCTIVIDAD Y DUREZA DEL AGUALa causa principal del agua dura es la presencia de iones de calcio o magnesio disueltos.La unidad de medición de dureza más común es el grado Francés (ºf), definido como: 1°f = 10 ppM de CaCO3 (Carbonato de Calcio)Dividiendo la medición ppm de sólidos disueltos por 10 da el valor de dureza del agua con error de 2 – 3 ºf. Como se apuntaba con anterioridad, 1 ppM = 2 µS/cm de conductividad, por lo tanto: 1°f = 20 µS/cmIMPORTANTE: La medición de la dureza del agua con conductivímetros o medidores de sólidos disueltos(TDS) debe ser realizado antes de los tratamientos de descalcificación del agua. Durante los procesos de descalcificación de agua, los carbonatos son sustituidos por sodio, lo que no altera la concentración total de sólidos disueltos pero disminuye la dureza del agua.

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VIII UNIDAD

DETERMINACIÓN DE pH

8.1 DEFINICIÓN

Existen varias definiciones sobre el pH, entre ellas citamos:pH es la unidad de medida la cual nos describe el grado de acidez o basicidad de una solución. Es medida en una escala de 0 a 14.

Matemáticamente es la expresión negativa del logaritmo de la concentración de los iones hidrógeno (H+), pH = -log[H+].El valor de pH esta definido como el logaritmo negativo de la actividad del ión hidrógeno.

Como el pH es una función logarítmica, por cada disminución en una unida de pH hay un aumento de 10 veces en la acidez.

Más ácido 3 4 5 6 7

10 100

El pH de un sistema es generalmente dinámico y un cambio en la naturaleza química del sistema se refleja en el cambio del pH. Por este fenómeno, es esencial monitorear el pH para controlar el proceso.

8.2 EFECTOS DEL pH:El pH afecta otras propiedades químicas, especialmente la solubilidad de metales y gases en solución.También afecta la actividad de los macro y microorganismos en el agua.

VALORES TÍPICOS DE pH- pH 0 ácido hidroclórico al 37 %- pH 1 ácido hidroclórico al 1,4 %- pH 2 jugo de limón- pH 3 cerveza- pH 5 queso- pH 7 aguas pura- pH 10 leche de magnesia


- pH 11 amoniaco al 1,7 %- pH 14 soda caústica al 4 %

Otra definición práctica surge de la medición con los electrodos de pH. Cuando dos electrodos se sumergen en una solución se desarrolla una diferencia de potencial que puede ser medida. Un electrodo Eref (de referencia) siempre desarrolla un potencial constante mientras el potencial del segundo Emeas(de medición) es función del pH

La diferencia de potencial puede ser calculada de acuerdo a la ecuación de Nerst

Claramente se muestra que el voltaje medido tiene una dependencia de la temperatura

En las mediciones practicas la diferencia de voltaje medido U es convertido a pH Mediante los datos de calibraciónDependencia de la Temperatura

La ecuación de Nerts se puede escribir como:La siguiente es la dependencia del voltaje aplicado el la ecuación de Nerts con la temperatura

8.3 DEPENDENCIA DE LA TEMPERATURALa dependencia del voltaje de la temperatura, hace absolutamente necesaria, la medición de la temperatura, cuando se mide el pH, idealmente el aparato de medición debería hacer esto automáticamente

El electrodo y la muestra deben estar a la misma temperatura. Después de sumergir el electrodo se debe esperar hasta que este se aclimate.

En 1909, el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno (pH) como el logarítmo negativo de la concentración molar (mas exactamente de la actividad molar) de los iones hidrógeno. Esto es:

pH = - log [H + ]

Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando así el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1x10-8 M ( 0,00000001) es simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10-8] = 8.

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Como las reacciones que se realizan en Química analítica se realizan en solución acuosa, el agua es un electrolito débil que ioniza aunque en grado insignificante, según la ecuación:

H20 H+ + 0H-

Por ello que la solución analizada además de los iones de las sustancias disueltas contienen siempre H+ + 0H- del agua ionizado lo cual debe ser tomado en consideración por el analista.

El grado de ionización del agua es muy pequeño así a temp, de 25 °C en un litro de agua se disocia en iones solamente 1:10 000 000 (10-7 mol) de agua. Dado que cada molécula de agua durante la ionización se obtiene en ion H+ y 0H-, sus concentraciones en el agua pura son: [H+] = [0H-] = 10-7 ion g/L a 25 °C

Keq [H20] = [H+] [0H-]

[H+] [0H-] = KH20. Esta constante se denomina PRODUCTO IÓNICO DEL AGUA.

A 25 C en el agua pura [H+]= [0H-]= 10-7 esto quiere decir que a esta temperatura Keq [H20] = 10-7 x 10-7 =10-14.

Si añadimos un poco de ácido al agua pura, aumentamos la concentración de iones H+ en la solución, se hace mayor de 10-7 y la concentración de iones 0H- disminuye más o menos en la misma medida y se hará menor de 10-7, por tanto, en una solución ácida.

[H+] 10-7 [0H-]De la misma manera de una solución alcalina [0H-] 10-7 [H+]Y en las soluciones neutras[0H-]= [H+] = 10-7.

De este análisis, toda solución acuosa independientemente de la reacción que tenga debe contener tanto iones H+ como iones 0H-,dado que sus concentraciones son inversamente proporcionales.

Entonces, la reacción de cualquier solución puede ser caracterizada cuantitativamente indicando la concentración de [H+] que tiene. Pero

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en vez de la concentración de [H+]es más cómodo utilizar el logaritmo negativo de esta magnitud llamado índice de hidrógeno que se designa como pH.pH = -log[H+], pH = -log[0H-], pH = -log[H30+].

pH = Logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno o ión hidronio.p0H = -log[0H-] tomando logaritmos:[0H-] [H+] = 10-14 log[0H-] + log [H+] = log K.-log[0H-] - log [H+] = -log K.PH + p0H = pK a 25 °C K = 1,0 x 10-14

Por tanto:pK = 14pH + p0H = 14 a 25 °C Entonces las soluciones pueden ser:Soluciones ácidas pH 7Soluciones alcalinas pH 7Soluciones ácidas pH = 7Los valores extremos de pH corresponden a la concentración de iones hidrógeno de una solución aproximadamente:

HCl 1N pH = 0Na0H 1N pH = 14Desde este punto de vista pueden existir tanto soluciones más ácidas con pH menores que cero, como soluciones más alcalinas con pH mayores de 14, en este caso la acidez o alcalinidad de estas soluciones se expresan en moles/litro de las soluciones correspondientes.

ALMACENAJE DE LA MUESTRA Las muestras para determinar pH, deberán ser tomadas en recipientes de polipropileno y asegurándose que estén bien tapadas, se recomienda analizar el pH lo más pronto posible y evitar la exposición al aire, en especial las muestras de aguas alcalinas, ya que el CO2 del aire, tiende a reaccionar con la alcalinidad de la muestra y variar su pH.

8.4 DETERMINACIÓN DE PHLa medición de pH se puede realizar por métodos colorimétricos y electrométrico:

MÉTODO CALORIMÉTRICO

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Este presenta dificultades por las interferencias por el color, turbiedad, contenido salino, materia coloidal, cloro libre y por agentes oxidantes y reductores.Los indicadores pueden deteriorarse como los patrones de color con los que se comparan. Por ello solo se emplean para determinaciones rápidas y aproximadas.INDICADORES MÁS USADOS PARA MEDIR pHINDICADOR RANGO COLORAzul de bromofenol 3,0-4,4 amarillo- azul violetaAnaranjado de metilo 3,1-4,4 rojo-naranjaVerde bromocresol 3,8-5,4 amarillo-azulRojo de metilo 4,4-6,2 rojo-amarilloRojo clorofenol 5,4-6,8 amarillo-rojoAzul bromotimol 6,2-7,6 amarillo-azulAzul bromotimol 6,2-7,6 amarillo-azulRojo fenol 6,4-8,0 amarillo rojoRojo cresol 7,2-8,8 amarillo-rojoAzul timol 8,0-9,6 amarillo-azulFenolftaleina 8,2-10,0 incoloro-rojoTimolftaleina 9,3-10,5 incoloro-azul

MEDICIÓN POR EL MÉTODO ELECTROMÉTRICOEste método de prueba se utiliza para la determinación rutinaria del pH en agua, a condiciones controladas de laboratorio.

PRINCIPIOS.La determinación del pH en el agua es una medida de la tendencia de su acidez o de su alcalinidad. No mide el valor de la acidez o alcalinidad (vea el método de determinación de alcalinidad). Un pH menor de 7,0 indica una tendencia hacia la acidez, mientras que un valor mayor de 7.0 muestra una tendencia hacia lo alcalino.

La mayoría de las aguas naturales tienen un pH entre 4 y 9, aunque muchas de ellas tienen un pH ligeramente básico debido a la presencia de carbonatos y bicarbonatos. Un pH muy ácido o muy alcalino, puede ser indicio de una contaminación industrial.

El valor del pH en el agua, es utilizado también cuando nos interesa conocer su tendencia corrosiva o incrustante, y en las plantas de tratamiento de agua. Este método determina el pH, midiendo el potencial generado (en milivoltios) por un electrodo de vidrio que es sensible a la actividad del ión H+ , este potencial es comparado contra un electrodo de referencia, que genera un potencial

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constante e independiente del pH. El electrodo de referencia que se utiliza es el de calomel saturado con cloruro de potasio, el cual sirve como puente salino que permite el paso de los milivolts generados hacia al circuito de medición. La cadena electroquímica de este sistema de medición es: Hg / Hg2Cl2-Sol Sat KCl // Vidrio/HCl 0.1N/Ag-AgCl En el siguiente esquema se muestran los electrodos utilizados:

INTERFERENCIAS.El electrodo de vidrio es relativamente inmune a las interferencias del color, turbidez, material coloidal, cloro libre, oxidantes y reductores. La medición se afecta cuando la superficie de la membrana de vidrio esta sucia con grasa o material orgánico insoluble en agua, que le impide hacer contacto con la muestra, por lo anterior se recomienda la limpieza escrupulosa de los electrodos.

En muestras de un pH mayor a 10, se presenta el error del sodio, el cual puede ser reducido utilizando electrodos especiales de bajo error de sodio y haciendo las correcciones indicadas en el instructivo del electrodo.

La temperatura tiene dos efectos de interferencia, el potencial de los electrodos y la ionización de la muestra varían. El primer efecto puede compensarse haciendo un ajuste en el botón de la " temperatura" que tienen todos los aparatos. El segundo efecto es inherente de la muestra y solo se toma en consideración, anotando la temperatura de la muestra y su pH; para más exactitud, se recomienda que la muestra esté a 25 °C, que es la temperatura de referencia para la medición del pH. APARATOS.Medidor de pH de laboratorio:

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La tabla siguiente, muestra las características típicas más importantes de cuatro tipos de aparatos. Cualquier aparato, junto con sus electrodos asociados (vidrio y referencia), pueden ser usados, la elección será de acuerdo a la precisión deseada en la medición.

MATERIAL.Material común de laboratorio para contener la muestra y las soluciones para calibrar: Vasos de precipitado, probetas ya sean de vidrio o de plástico.

REACTIVOS Solución amortiguadora de pH 4,00 a 25 °C Disolver 10,12 g de biftalato de potasio (KHC4H4O6) en agua destilada y diluya a un litro.

Solución amortiguadora de pH 6,86 a 25 °C Disolver 3,39 g de Fosfato monopotásico (KH2PO4) y 3,53 g de Fosfato disódico anhidro (Na2HPO4) en agua destilada y diluya a un litro.

Solución amortiguadora de pH 9,18 a 25 ° C Disolver 3,80 g de Tetraborato de sodio decahidratado (Na3B4O7.10H2O) en agua destilada y diluya a un litro.

Estas soluciones deben prepararse con agua destilada y recién hervida durante 15 minutos y enfriada, lo anterior es para eliminar la contaminación del CO2 disuelto en el agua y evitar crecimientos microbianos. Los fosfatos de sodio y potasio y el biftalato de potasio se deben secar a 110 °C durante 2 horas antes de pesarlas.

El tetraborato de sodio decahidratado (Bórax) no debe ser secado a la estufa. Las soluciones amortiguadoras preparadas, se deben guardar en frascos de vidrio o de polipropileno, bien tapadas y prepararse cada mes.

ESTANDARIZACIÓN

• Prenda el medidor de pH y permita que se caliente

• Mida la temperatura de la solución amortiguadora de pH 6,86 y ajuste el medidor con el botón de Temperatura

• Inserte los electrodos en la solución de pH 6,86 y ajuste el pH a este valor en el medidor con el botón de calibrar

• Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada

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• Inserte los electrodos en la solución de pH 4,00 y ajuste el pH a este valor en el medidor con el botón de Pendiente ( Slope )

• Elevar y enjuagar los electrodos con agua destilada.

PROCEDIMIENTOUna vez calibrado el aparato de medición de pH, se procede a la medición de la muestra:

• Mida la temperatura de la muestra y ajuste el medidor con el botón de Temperatura

• Inserte los electrodos en la muestra y lea el pH correspondiente

• Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada

• Almacenar los electrodos en solución amortiguadora de pH 7 o menor.

CÁLCULOSAnotar el valor del pH con las cifras significativas de acuerdo a la precisión del medidor de pH que se esté utilizando. Anotar también la temperatura de la muestra al determinarle el pH.

PRECISIÓNLa precisión que se puede obtener con una cuidadosa calibración del aparato y electrodos, será de +/- 0,05 unidades de pH.

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IX UNIDAD

TURBIDEZ

9.1 DEFINICIÓNUna muestra líquida turbia contiene material insoluble, suspendido, partículas (Ej. bacterias, sedimentos, lodos, etc.). La luz incidente será dispersada por este material y medida a 90° con un detector Nefelometrico. La Nefelometría es una forma de medir turbiedad.

La Turbiedad se refiere a que tan clara o turbia es el agua. Agua clara tiene un bajo nivel de turbiedad y agua turbia tiene un alto nivel de turbiedad.

La turbiedad se mide en Unidades Nefelométricas de Turbidez NTU (Nephelometric Turbidity Units). El agua potable tiene aprox. 0,5 NTU, aguas residuales aprox hasta 2 000 NTU.

9.2 MÉTODOS ACTUALES PARA LA MEDICIÓN DE TURBIDEZ

USEPA Method 180.1 (Método Nefelométrico)Sección 2130 del Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Método Nefelométrico) ASTM Standard Method D1889-88 (Método Nefelométrico)ISO International Standard ISO 7027 : 1990 (Método Nefelométrico y Transmisión)EN 27027 (Método Nefelométrico y Transmisión)

LUZ BLANCA TUNGSTENO VS. INFRA ROJAMétodo Fuente de Luz requeridaUSEPA Método 180.1 Filamento de Tungsteno (luz blanca)ASTM D1889-88 Filamento de Tungsteno (luz blanca)ISO 7027:1990 LED Infra Rojo (860 nm)

EN 27027 LED Infra Rojo (860 nm)La fuente de luz de tungsteno es mas sensible a las partículas pequeñas pero el color de la muestra puede interferir con la medición. El LED a 860 nm no es tan sensible a las partículas pequeñas pero no es susceptible a tener interferencias por color.

UNIDADESUnidades Nefelométricas de Turbidez (NTU): Término general independiente de la calibración. La luz incidente es dispersada y medida a 90° con un detector Nefelometrico. La


Nefelometría es una forma de medida de la tubiedad. NTU es la unidad aceptada para la medida de tubiedad.

FTU = Unidades de Turbidez de Formazina Sólo si el instrumento es calibrado con Formazina.

FAU = Unidades de Atenuación de FormazinaUn haz de luz pasa a través de la muestra en la celda y la absorbancia es leída

CALIBRACIÓNEl estándar primario para la medida de turbiedad es Formazina. De acuerdo con DIN EN 27027 e ISO 7027.

Estándares Secundarios Soluciones listas para el uso que contienen partículas de polystrol. Usadas para chequeos de calibración periodicos.

Merck recomiendan calibrar el instrumento con Formazina. Entonces, los estándares secundarios son medidos y los valores en NTU registrados. Si hay una desviación > 2%, se debe realizar una nueva calibración con Formazina.

9.3 APLICACIONESLa turbidez es la expresión de la propiedad óptica de la muestra que causa que los rayos de luz sean dispersados y absorbidos en lugar de ser transmitidos en línea recta a través de la muestra. La turbiedad en el agua puede ser causada por la presencia de partículas suspendidas y disueltas de gases, líquidos y sólidos tanto orgánicos como inorgánicos, con un ámbito de tamaños desde el coloidal hasta partículas macroscópicas, dependiendo del grado de turbulencia. En lagos la turbiedad es debida a dispersiones extremadamente finas y coloidales, en los ríos, es debido a dispersiones normales. La eliminación de la turbiedad, se lleva a cabo mediante procesos de coagulación, asentamiento y filtración.

La medición de la turbiedad, en una manera rápida que nos sirve para saber cuando, como y hasta que punto debemos tratar el agua para que cumpla con la especificación requerida.

La turbiedad es de importante consideración en las aguas para abastecimiento público por tres razones:

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ESTÉTICA: Cualquier turbiedad en el agua para beber, produce en el consumidor un rechazo inmediato y pocos deseos de ingerirla y utilizarla en sus alimentos.

FILTRABILIDAD: La filtración del agua se vuelve más difícil y aumenta su costo al aumentar la turbiedad.

DESINFECCIÓN: Un valor alto de la turbidez, es una indicación de la probable presencia de materia orgánica y microorganismos que van a aumentar la cantidad de cloro u ozono que se utilizan para la desinfección de las aguas para abastecimiento de agua potable.

El límite máximo permisible en el agua potable es de 10 NTU (unidades de turbidez nefelométricas)

ALMACENAJE DE LA MUESTRA Determine la turbidez del agua el mismo día que fue muestreada.Si esto no es posible, las muestras se pueden conservar en la oscuridad hasta por 24 horas, refrigeradas a 4 °C. Para tiempos de almacenamientos más prolongados, la muestra se puede preservar con la adición de 1 g de cloruro mercúrico por litro.

9.4 CAMPO DE APLICACIÓN Este método de prueba es aplicable para la medición de turbidez en muestras de agua de uso doméstico, industrial y residual. El intervalo de medición es de 0,05 a 40 NTU.

Valores de turbidez mayores a 40 se pueden determinar, diluyendo la muestra proporcionalmente, con agua destilada.

PRINCIPIOS

El turbidímetro de Hellige, que es el utilizado en este método es del tipo nefelométrico, se basa en el efecto de Tyndall. Se compara un rayo de luz que se hace pasar hacia arriba por la muestra, con la luz dispersada hacia arriba por las partículas suspendidas de la solución turbia, la cual es iluminada lateralmente a 90 °. La unidad de turbiedad, fue definida "como la obstrucción óptica de la luz, causada por una parte por millón de sílice en agua destilada".

Unidad nefelométrica de turbiedad (NTU) = 7.5 ppM de Si02

Actualmente, la unidad utilizada es la NTU, Unidad Nefelométrica de Turbidez y que equivale a:

1 unidad nefelométrica de turbidez (NTU) = 1 ppm de formazina estándar

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Los valores de turbiedad pueden variar desde cero hasta varios miles de unidades en aguas altamente turbias, consecuentemente no hay un método de determinaciones que abarque tan amplio intervalo. Existen tres métodos comúnmente empleados.

a) Método del Turbidímetro Hellige.

b) Método del Nefelómetro Fotoeléctrico.

c) Método Turbidimétrico de Bujía de Jackson .

La unidad utilizada normalmente es la NTU (Unidades

nefelométricas de turbidez), otras unidades que aún se usan se

pueden trasformar utilizando la siguiente tabla:

Unidad JTU NTU SiO2 mg/LJTU 1,0 19 2,5NTU 0,053 1 0,3

SiO2 mg/L 0,4 7.5 1

INTERFERENCIAS La determinación de turbidez es aplicable a cualquier muestra de agua que este libre basuras y partículas gruesas que puedan asentarse con rapidez. Se obtienen resultados falsos por material de vidrio sucio, por la presencia de burbujas y por los efectos de vibración que puedan alterar la visibilidad en la superficie de la muestra de agua.

APARATOS Turbidímetro Hellige Material Recipientes para muestreo. Matraces de aforo de 1 000 y 100 mLPipeta volumétricas de 10 mLProbeta de 100 mL

REACTIVOS a) Agua destilada libre de turbidez b) Preparada filtrando el agua a través de una membrana de 0,2 m c) Solución patrón de turbidez, de 400 NTU

Solución I

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Disuelva 1 000 g de sulfato de hidrazina ( NH2 )H2SO4 en agua destilada y afore a 100 mL

Solución II Disuelva 10,00 g de hexametilenotetramina ( CH2)6N4 en agua destilada y afore a 100 mL.

En un matraz volumétrico de 100 mL, mezcle 5.0 mL de la solución I con 5 mL de la

solución II. Deje reposar por 24 horas a una temperatura de 25 +/- 3 °C. Diluya a la marca de 100 mL con agua destilada. Esta suspensión tiene una turbidez de 400 NTU. Estas soluciones se deben preparar cada mes.

Solución patrón de 40 NTU de turbidez En un matraz aforado de 100 mL, diluya 10 mL de solución patrón de 400 NTU y afore a la marca. Diluya proporcionalmente para obtener otros valores de turbidez. Esta solución se debe preparar semanalmente.

ESTANDARIZACIÓN Verifique dos o tres puntos de la tabla de calibración del turbidímetro para asegurar que las lecturas son confiables. Haga las correcciones correspondientes.

PROCEDIMIENTO Conectar el aparato a la corriente eléctrica Agitar la muestra problema y llenar el tubo hasta 120 mL. Prender el foco, mover la escala y observar por el visor hasta que desaparezca el punto central negro. Con la lectura de la escala y con la carta de turbidez, calcular las unidades de turbidez reales. Verificar la confiabilidad de las lecturas con las soluciones patrón diariamente.

CÁLCULOS Con la lectura de la escala del turbidímetro y con la carta de turbidez, calcular las unidades de turbiedad. Si se diluyo la muestra, multiplique por el factor de dilución correspondiente.

PRECISIÓN:

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La precisión de este método esta en estudio y aún no se cuenta con datos definitivos.

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X UNIDAD

COLOR

10.1 DEFINICIÓNUsualmente cuando se examina el agua, las primeras propiedades que se suelen considerar son las siguientes: Color, Sabor y Olor, características inherentes a ella. Considerando la primera de ellas, el Color: el agua de uso doméstico e industrial tiene como parámetro de aceptación la de ser incolora, pero en la actualidad, gran cantidad del agua disponible se encuentra colorida y se tiene el problema de que no puede ser utilizada hasta que no se le trata removiendo dicha coloración.

Las aguas superficiales pueden estar coloridas debido a la presencia de iones metálicos naturales (hierro y manganeso), humus, materia orgánica y contaminantes domésticos e industriales como en el caso de las industrias de papel, curtido y textil; esta ultima causa coloración por medio de los desechos de teñido los cuales imparten colores en una amplia variedad y son fácilmente reconocidos y rastreados.

El color que en el agua produce la materia suspendida y disuelta, se le denomina "Color aparente", una vez eliminado el material suspendido, el color remanente se le conoce como "Color verdadero" siendo este último el se mide en esta determinación.

ALMACENAJE DE LA MUESTRA.La muestra debe ser recolectada en envases de plástico y debe almacenarse en el refrigerador.El análisis debe de llevarse a cabo en un lapso no mayor de 24 h.

10.2 DETERMINACIÓN DE COLOR ESCALA PT-CO.

CAMPO DE APLICACIÓN Este método es aplicable a la totalidad de las muestras de agua potable

Aguas contaminadas con ciertos desechos industriales, pueden producir colores poco usuales, que no pueden ser igualados por las soluciones de comparación utilizadas en este método. Esta determinación es muy importante en agua de abastecimiento doméstico por razones de higiene y salud. Para aguas industriales, la importancia es por razones económicas. Ya que existen gran


cantidad de industrias en cuyos procesos requieren agua perfectamente limpia y clara, por lo que, las aguas con color necesitan un tratamiento especial para su eliminación. Se recomienda que para las aguas de uso doméstico no excedan de 20 unidades de color en la escala platino cobalto.

Principios Para la determinación de color en el agua existen dos métodos: Por comparación visual de la muestra con soluciones coloridas de concentraciones conocidas o discos de cristal de color calibrados previamente con las soluciones anteriores. La unidad para medición del color que se usa como estándar, es el color que produce 1 mg/l de Platino en la forma de cloroplatinato. La relación de cobalto a platino, se puede variar para igualar el matiz. La proporción Pt-Co que se utiliza en este método es normalmente la adecuada para la mayoría de las muestras.

El color puede cambiar con el pH de la muestra, por lo que es necesario, que al medir el color, se reporte también el pH de la muestra. En caso necesario la muestra se centrifuga para eliminar la turbidez. La comparación se realiza con las soluciones que tengan colores de 5, 10, y hasta 70 unidades contenidas en tubos nessler. Existe también el método espectrofotométrico, el cual se usa principalmente en aguas industriales contaminadas que tienen colores poco usuales, y que no pueden ser igualados por este método.

Interferencias La causa principal de interferencias en el color del agua es la turbiedad, la cuál produce un color aparente más alto que el color verdadero. Para eliminar la turbidez, se recomienda la centrifugación, la filtración no se debe usar, ya que puede eliminar algo del color verdadero además de la turbidez.

Aparatos Este método no requiere de aparatos especiales. Material 1 gradilla para tubos nessler .14 tubos nessler forma alta, de 50 mL 1 matraz volumétrico de 1 litro

REACTIVOS Solución patrón de 500 unidades de color.

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Se disuelven 1,246 g de cloroplatinato de potasio K2PtCl6

(equivalente a 500 mg de platino metálico) y 1 g de cloruro cobaltoso hexahidratado CoCl2.6 H20 (equivalente a aproximadamente 250 mg de cobalto metálico) en 100 mL de HCl concentrado, aforar a 1000 mL con agua destilada, esta solución tiene un color estándar de ,

Estandarización En tubos Nessler prepare soluciones patrón de color de 5 a 70 unidades de color con ayuda de la siguiente tabla. Proteja las soluciones contra la evaporación y de los vapores de amoníaco, pues su absorción aumenta el color.

PREPARACIÓN DE SOLUCIONES PATRÓN DE COLOR

mL de Sol. De 500 Unid. diluida a 50 mL con agua

Color en Unidades de Pt-Co

0,5 51,0 101,5 152,0 202,5 253,0 303,5 354,0 404,5 455,0 505,5 556,0 606,5 657,0 70

PROCEDIMIENTO Se centrifuga el agua si es necesario y posteriormente se observa el color de la muestra, llenando un tubo nessler hasta la marca de 50 mL y se procede a comparar con la serie de estándares contenidos en tubos nessler del mismo tamaño.

Se deberán ver los tubos, verticalmente hacia abajo. Se ilumina la parte inferior de los tubos, reflejando la luz por medio de una superficie blanca o especular. Si el color de la muestra excede de 70 unidades, diluya la muestra con agua destilada en proporciones conocidas, hasta que su valor se encuentre en el ámbito de las

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soluciones patrón. Al final multiplicar por el factor de dilución correspondiente.

Cálculos Calcule las unidades de color utilizando la siguiente fórmula:

Unidades de color = A x 50 V Anote también el valor del pH del agua. Dónde: A = unidades de color de la muestra diluida. V = ml de muestra tomados para la dilución. Anote los resultados de color en números enteros de acuerdo a la siguiente tabla:

Unidades de color Redondear al valor mas cercano a

1 a 50 151 a 100 5

101 a 250 10251 a 500 50

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XI UNIDAD

TEMPERATURA

11.1 PRINCIPIO DE MEDICIÓNLa temperatura es una de las cualidades físicas más familiares en nuestra experiencia diaria. Se define como la propiedad de un cuerpo que determina la transferencia de calor hacia o desde otros cuerpos. Físicamente, la temperatura provoca variaciones en las cantidades macroscópicas de un cuerpo como son el volumen y la presión, entre otros.

La escala de temperatura fundamental es la escala absoluta, termodinámica o escala Kelvin. El Kelvin (K) se define como la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. El punto triple del agua es un punto fijo estándar al cual el hielo, el agua líquida y el vapor de agua están en equilibrio. La escala Kelvin tiene un cero absoluto de 0 K, que es la temperatura más baja teóricamente obtenible.

Normalmente se utilizan dos escalas de temperatura: La escala Celsius y la Fahrenheit. Estas escalas están basadas en dos puntos fijos. La escala de temperatura Celsius (oficialmente centígrado) utiliza la unidad de grado Celsius (ºC) definido como la fracción 1/100 de la diferencia entre la temperatura del punto de ebullición (100 ºC) y el punto de congelación (0 ºC) del agua. La relación entre las escalas Kelvin y la Celsius viene dada por la siguiente fórmula: °F = 9/5 °C + 32

La escala Fahrenheit utiliza la unidad de grado Fahrenheit (ºF), donde la temperatura del punto de ebullición se toma como 212 ºF, y el punto de congelación del agua como 32 ºF. La escala originalmente usaba la temperatura de una mezcla de hielo y sal común como 0ºF, y la temperatura del cuerpo del inventor como 96 ºF. La relación entre las escalasFahrenheit y Celsius se define como: ºF = 9/5 ºC+32

11.2 TIPOS DE TERMÓMETROSLos distintos tipos de termómetros que se utilizan, basan su principio de funcionamiento en las diferentes propiedades de un cuerpo (mecánicas, eléctricas, ópticas, etc.) que varían con la temperatura. Los principales tipos de termómetros son:


Termómetros líquidos, basados en la expansión térmica de los líquidos.Termómetros de gas, basados en las variaciones de volumen o presión en un gas.Termómetros de vapor, análogos a los termómetros de gas.Termómetros de metal, basados en la expansión térmica de los metales.Termómetros de resistencia, basados en la dependencia de la resistencia eléctrica de la temperatura.Termómetros Termopar, basados en la generación de una fuerza electromotriz cuando se calienta una unión de metales no similares.Termómetros Ópticos o pirométricos, basados en la relación entre la temperatura del cuerpo y la energía que irradia.

El termómetro de mercurio es uno de los instrumentos más antiguos para la medición de la temperatura, sin embargo las características de su principio de funcionamiento hacen que sea impreciso. Además el mercurio es nocivo para el medio ambiente.

Hanna Instruments tiene una línea de termómetros electrónicos compactos con una precisión de hasta 1/ 10 de grado Celsius (ºC) y un rápido tiempo de respuesta que ofrecen la mayor versatilidad. Los medidores están divididos en cuatro categorías: termómetros ópticos, termopar tipo K, Termistor y Pt100 RTD.

El termistor es un dispositivo semiconductor cuya resistividad ( p) varía en función de la temperatura (T), donde:

Los censores termistor son adecuados para una gama de temperatura de -50 ºC a 150 ºC (-58 ºF a 302 ºF), con el límite superior establecido principalmente por el posible daño que las altas temperaturas producirían al material del semiconductor. Las precisas mediciones de temperatura (±0,1 ºC) son posibles gracias a la alta sensibilidad del sensor.

Existen varios tipos de termopares identificados por un código ANSI que consiste en una letra del alfabeto.

11.3 MEDICIONES MEDIANTE INFRARROJOSTodos los objetos emiten una energía en el espectro de las radiaciones infrarrojas (RI), que se sitúa entre las radiaciones visibles y las ondas radio. Los orígenes de la medición de las radiaciones infrarrojas (RI) se remontan al prisma ideado por Newton para la descomposición de la luz solar en los distintos colores del espectro visible y en energía electromagnética.

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La medición con termómetros de rayos infrarrojos está indicada en todos los casos en que sea conveniente una medición de la temperatura de la superficie por contacto con una sonda tradicional. Las posibles aplicaciones de termómetros de infrarrojos incluyen: la medición (sin penetración) de productos alimenticios, maquinaria en movimiento, o en superficies con temperatura muy alta o con voltaje elevado como cables de alta tensión.

ANEXOSTABLA A-2 REQUISITOS FISICOQUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS

PARA AGUA POTABLE(NORMA TECNICA INDECOPI 213.003)

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Parámetros-fisicoquímicos Unidades agua potableConstituyentes inorgánicos

Arsénico mL 0,05Bario mL 1,00Cadmio mL 0,005Cromo total mL 0,05Cianuro mL 0,1Plomo mL 0,05Mercurio mL 0,001Nitrato mL 45Selenio mL 0,01Constituyentes OrgánicosExtractable Cc13 mL 0,1Sustancias activas al azul de metileno

mLNegativo a espuma,

olor, saborFenol mL 0,1

Compuestos que afectan la calidad estética y organoléptica

Valor máx. recomendable Valor máx. admisibleTurbiedad:Agua tratada con filtración:Agua sin proceso de filtración:

3 NTU 5 NTU15 NTU

Color verdadero 15 UCOlor y sabor Inofensivos a la mayoría de los consumidoresResiduos totales mL 500PH 6,5 – 8.5Dureza CaCO3 mL 200Sulfatos SO4

2+ mL 250 400Cloruros Cl- mL Fluoruro F- mL 1,5Sodio Na+ mL 100Aluminio Al3+ mL 0,2Cobre Cu2+ mL 1Hierro Fe2+ mL 0,3Manganeso Mn2+ mL 0,1Calcio Ca2+ mL 75Magnesio Mg2+ mL 30Zinc Zn2+ mL 5Parámetros microbiológicos y biológicos

Unidades valores permisibles

Recuento de aeróbicos mesófilos

UCF/mL 500

Coliformes totales NMP/ 100 mL AusenciaColiformes fecales NMP/ 100 mL AusenciaParásitos y protozoarios Ausencia

TABLA A-3 EPA - Estándares Primarios Nacionales de Agua Potable

ContaminanteMNMC1 (mg/L) 4

NMC2

o TT3

(mg/L)4

Posibles efectos sobre la salud por exposición que supere el NMC

Fuentes de contaminación comunes en agua potable

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Químicos Inorgánicos

Antimonio 0,006 0,006

Aumento de colesterol en sangre; descenso de azúcar en sangre (aumento de colesterolhemia; hipoglucemia).

Efluentes de refinerías de petróleo; retardadores de fuego; cerámicas; productos electrónicos; soldaduras.

Arsénico Ningunos 0,05

Lesiones en la piel; trastornos circulatorios; alto riesgo de cáncer.

Erosión de depósitos naturales; agua de escorrentía de huertos; aguas con residuos de fabricación de vidrio y productos electrónicos.

Asbestos(fibras >10 micrómetros)

7 millones de fibras por litro (MFL)

7 MFL

Alto riesgo de desarrollar pólipos intestinales benignos.

Deterioro de cemento amiantado (fibrocemento) en cañerías principales de agua; erosión de depósitos naturales.

Bario 2 2Aumento de presión arterial. Aguas con residuos de perforaciones;

efluentes de refinerías de metales; erosión de depósitos naturales.

Berilio 0,004 0,004

Lesiones intestinales. Efluentes de refinerías de metales y fábricas que emplean carbón; efluentes de industrias eléctricas, aeroespaciales y de defensa.

Cadmio 0,005 0,005

Lesiones renales. Corrosión de tubos galvanizados; erosión de depósitos naturales; efluentes de refinerías de metales; líquidos de escorrentía de baterías usadas y de pinturas.

Cromo (total) 0,1 0,1Dermatitis alérgica. Efluentes de fábricas de acero y papel;

erosión de depósitos naturales.

Cobre 1,3Nivel de

acción=1.3; TT6

Exposición a corto plazo: molestias gastrointestinales. Exposición a largo plazo: lesiones hepáticas o renales. Aquellos con enfermedad de Wilson deben consultar a su médico si la cantidad de cobre en el agua superara el nivel de acción.

Corrosión de cañerías en el hogar; erosión de depósitos naturales; percolado de conservantes de madera.

Cianuro(como cianuro libre)

0.2 0,2Lesiones en sistema nervioso o problemas de tiroides

Efluentes de fábricas de acero y metales; efluentes de fábricas de plásticos y fertilizantes

Flúor 4,0 4,0

Enfermedades óseas (dolor y fragilidad ósea) Los niños podrían sufrir de dientes manchados

Aditivo para agua para tener dientes fuertes; erosión de depósitos naturales; efluentes de fábricas de fertilizantes y de aluminio.

Plomo 0Nivel de

acción=0.015; TT6

Bebés y niños: retardo en desarrollo físico o mental; los niños podrían sufrir leve déficit de atención y de capacidad de aprendizaje. Adultos: trastornos renales; hipertensión

Corrosión de cañerías en el hogar; erosión de depósitos naturales.

Mercurio (Inorgánico)

0,002 0,002

Lesiones renales Erosión de depósitos naturales; efluentes de refinerías y fábricas; lixiviados de vertederos y tierras de cultivo.

Nitrato (medido como nitrógeno)

10 10

Los bebés de menos de seis meses que tomen agua que contenga mayor concentración de nitratos que el NMC, podrían enfermarse gravemente; si no se los tratara, podrían morir. Entre los síntomas se incluye dificultad respiratoria y síndrome de bebé cianótico (azul).

Aguas contaminadas por el uso de fertilizantes; percolado de tanques sépticos y de redes de alcantarillado; erosión de depósitos naturales.

Nitrito (medido como nitrógeno)

1 1 Los bebés de menos de seis meses que tomen agua que contenga mayor concentración de nitritos que el NMC, podrían enfermarse gravemente; si no se los tratara, podrían morir. Entre los síntomas se incluye dificultad respiratoria y síndrome de bebé

Aguas contaminadas por el uso de fertilizantes; percolado de tanques sépticos y de redes de alcantarillado; erosión de depósitos naturales.

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cianótico (azul).

Selenio 0,05 0,05Caída del cabello o de las uñas; adormecimiento de dedos de manos y pies; problemas circulatorios.

Efluentes de refinerías de petróleo; erosión de depósitos naturales; efluentes de minas.

Talio 0,0005 0,002Caída del cabello; alteración de la sangre; trastornos renales, intestinales o hepáticos.

Percolado de plantas procesadoras de minerales; efluentes de fábricas de vidrio, productos

Químicos Orgánicos

Archilamida 0 TT7Trastornos sanguíneos o del sistema nervioso; alto riesgo de cáncer.

Se agrega al agua durante el tratamiento de efluentes y de agua de alcantarillado.

Alaclor 0 0,002Trastornos oculares, hepáticos, renales o esplénicos; anemia; alto riesgo de cáncer.

Aguas contaminadas por la aplicación de herbicidas para cultivos.

Atrazina 0,003 0,003Trastornos cardiovasculares o del sistema reproductor.


Benceno 0 0,005

Anemia; trombocitopenia; alto riesgo de cáncer.

Efluentes de fábricas; percolado de tanques de almacenamiento de combustible y de vertederos para residuos.

Benzo(a)pireno 0 0,0002Dificultades para la reproducción; alto riesgo de cáncer.

Percolado de revestimiento de tanques de almacenamiento de agua y líneas de distribución.

Carbofurano 0,04 0,04Trastornos sanguíneos, del sistema nervioso o del sistema reproductor.

Percolado de productos fumigados en cultivos de arroz y alfalfa.

Tetracloruro de carbono

0 0,005Trastornos hepáticos; alto riesgo de cáncer.

Efluentes de plantas químicas y de otras actividades industriales.

Clordano 0 0,002Trastornos hepáticos o del sistema nervioso; alto riesgo de cáncer.

Residuos de termiticidas prohibidos.

Clorobenceno 0,1 0,1Trastornos hepáticos o renales. Efluentes de plantas químicas y de

plantas de fabricación de agroquímicos.

2,4-D 0,07 0,07Trastornos renales, hepáticos o de la glándula adrenal.


Dalapon 0,2 0,2Pequeños cambios renales. Aguas contaminadas por la aplicación

de herbicidas utilizados en servidumbres de paso.

1,2-Dibromo-3- cloropropano (DBCP)

0 0,0002

Dificultades para la reproducción; alto riesgo de cáncer.

Aguas contaminadas/percolado de productos fumigados en huertos y en campos de cultivo de soja, algodón y piña (ananá).

o-Diclorobenceno

0,6 0,6Trastornos hepáticos, renales o circulatorios.

Efluentes de fábricas de productos químicos de uso industrial.

p-Diclorobenceno

0,075 0,075Anemia; lesiones hepáticas, renales o esplénicas; alteración de la sangre.


1,2-Dicloroetano 0 0,005Alto riesgo de cáncer. Efluentes de fábricas de productos

químicos de uso industrial.1-1-Dicloroetileno

0,007 0,007Trastornos hepáticos. Efluentes de fábricas de productos

químicos de uso industrial.cis-1, 2-Dicloroetileno


químicos de uso industrial.trans-1,2-Dicloroetileno


químicos de uso industrial.

Diclorometano 0 0,005Trastornos hepáticos; alto riesgo de cáncer.

Efluentes de plantas químicas y farmacéuticas.

1-2-Dicloropropano

0 0,005Alto riesgo de cáncer. Efluentes de fábricas de productos

químicos de uso industrial.Adipato de di-(2-etilhexilo)

0,4 0,4Efectos tóxicos generales o dificultades para la reproducción

Efluentes de plantas químicas.

Ftalato de di-(2-etilhexilo)

0 0,006Dificultades para la reproducción; trastornos hepáticos; alto riesgo de cáncer

Efluentes de plantas químicas y de fabricación de goma.

Dinoseb 0,007 0,007Dificultades para la reproducción Aguas contaminadas por la aplicación

de herbicidas utilizados en soja y vegetales.

Dioxina (2,3,7,8- 0 0,00000003Dificultades para la reproducción; alto

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TCDD) riesgo de cáncer

Diquat 0,02 0,02Cataratas Aguas contaminadas por la aplicación

de herbicidas.

Endotal 0,1 0,1Trastornos estomacales e intestinales. Aguas contaminadas por la aplicación

de herbicidas.Endrina 0,002 0,002 Trastornos hepáticos. Residuo de insecticidas prohibidos.

Epiclorohidrina 0 TT7

Alto riesgo de cáncer y a largo plazo, trastornos estomacales.

Efluentes de fábricas de productos químicos de uso industrial; impurezas de algunos productos químicos usados en el tratamiento de aguas.

Etilbenceno 0,7 0.7 Trastornos hepáticos o renales. Efluentes de refinerías de petróleo.

Dibromuro de etileno

0 0,00005Trastornos hepáticos, estomacales, renales o del sistema reproductor; alto riesgo de cáncer.

Efluentes de refinerías de petróleo.

Glifosato 0,7 0,7Trastornos renales; dificultades para la reproducción.

Aguas contaminadas por la aplicación de herbicidas.

Heptacloro 0 0,0004Lesiones hepáticas; alto riesgo de cáncer

Residuos de termiticidas prohibidos.

Heptaclorepóxido

0 0,0002Lesiones hepáticas; alto riesgo de cáncer

Descomposición de heptacloro.

Hexaclorobenceno

0 0,001Trastornos hepáticos o renales; dificultades para la reproducción; alto riesgo de cáncer.

Efluentes de refinerías de metales y plantas de agroquímicos.

Hexacloro- ciclopentadieno

0,05 0,05Trastornos renales o estomacales. Efluentes de plantas químicas.

Lindano 0,0002 0,0002Trastornos hepáticos o renales. Aguas contaminadas/percolado de

insecticidas usados en ganado, madera, jardines.

Metoxicloro 0,04 0,04Dificultades para la reproducción. Aguas contaminadas/percolado de

insecticidas usados en frutas, vegetales, alfalfa, ganado.

Oxamil (Vidato) 0,2 0,2Efectos leves sobre el sistema nervioso.

Aguas contaminadas/percolado de insecticidas usados en manzanas, papas y tomates.

Bifenilos policlorados (PCB)

0 0,0005

Cambios en la piel; problemas de la glándula timo; inmunodeficiencia;dificultades para la reproducción o problemas en el sistema nervioso; alto riesgo de cáncer.

Agua de escorrentía de vertederos; aguas con residuos químicos.

Pentaclorofenol 0 0,001Trastornos hepáticos o renales; alto riesgo de cáncer.

Efluentes de plantas de conservantes para madera.

Picloram 0,5 0,5Trastornos hepáticos. Aguas contaminadas por la aplicación

de herbicidas.

Simazina 0,004 0,004Problemas sanguíneos. Aguas contaminadas por la aplicación

de herbicidas.

Estireno 0,1 0,1Trastornos hepáticos, renales o circulatorios.

Efluentes de fábricas de goma y plástico; lixiviados de vertederos.

Tetracloroetileno 0 0,005Trastornos hepáticos; alto riesgo de cáncer.

Efluentes de fábricas y empresas de limpieza en seco.

Tolueno 1 1Trastornos renales, hepáticos o del sistema nervioso.

Efluentes de refinerías de petróleo.

Trihalometanos totales (TTHM)

Ninguno5 0,10Trastornos renales, hepáticos o del sistema nervioso central; alto riesgo de cáncer.

Subproducto de la desinfección de agua potable.

Toxafeno 0 0,003Problemas renales, hepáticos o de tiroides; alto riesgo de cáncer.

Aguas contaminadas/percolado de insecticidas usados en algodón y ganado.

2,4,5-TP (Silvex) 0,05 0,05 Trastornos hepáticos. Residuos de herbicidas prohibidos.1,2,4- Triclorobenceno

0,07 0,07Cambios en glándulas adrenales. Efluentes de fábricas de textiles.

1,1,1- Tricloroetano

0,20 0,2Problemas circulatorios, hepáticos o del sistema nervioso.

Efluentes de plantas para desgrasar metales y de otros tipos de plantas.

1,1,2- Tricloroetano

3 5Problemas hepáticos, renales o del sistema inmunológico.


Tricloroetileno 0 5 Trastornos hepáticos; alto riesgo de Efluentes de plantas para desgrasar

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cáncer. metales y de otros tipos de plantas.

Cloruro de vinilo 0 2Alto riesgo de cáncer. Percolado de tuberías de PVC;

efluentes de fábricas de plásticos.

Xilenos (total) 10 10Lesiones del sistema nervioso. Efluentes de refinerías de petróleo;

efluentes de plantas químicas.

Radionucleidos

Emisores de partículas beta y de fotones.

Ninguno54 milirems

por año (mrem/año)

Alto riesgo de cáncer. Desintegración radiactiva de depósitos naturales y artificiales de ciertos minerales que son radiactivos y pueden emitir radiación conocida como fotones y radiación beta.

Actividad bruta de partículas alfa

Ninguno5

15 picocurios

por litro (pCi/l)

Alto riesgo de cáncer. Erosión de depósitos naturales de ciertos minerales que son radiactivos y pueden emitir radiación conocida como radiación alfa.

Radio 226 y Radio 228 (combinados)

Ninguno5 5 pCi/lAlto riesgo de cáncer. Erosión de depósitos naturales.

Microorganismos

Giardia lamblia 0 TT8 Trastornos gastrointestinales (diarrea, vómitos, retortijones).

Desechos fecales humanos y de animales.

Conteo de placas de bacterias heterotróficas(HPC)

N/A TT8

El HPC no tiene efecto sobre la salud; es sólo un método analítico usado para medir la variedad de bacterias comúnmente encontradas en el agua. Cuanto menor sea la concentración de bacterias en el agua potable, mejor mantenido estará el sistema.

Con el HPC se determinan las diversas bacterias que hay en forma natural en el medio ambiente.

Legionella 0 TT8Enfermedad de los legionarios, un tipo de neumonía9.

Presente naturalmente en el agua; se multiplica en los sistemas de calefacción.

Coniformes totales (incluye coliformes fecales y E. coli)

0 5.0%10

Por sí mismos, los coliformes no constituyen una amenaza para la salud; su determinación se usa para indicar si pudiera haber presentes otras bacterias posiblemente nocivas11.

Los coliformes se presentan naturalmente en el medio ambiente; los coliformes fecales y la E. Coliprovienen de heces fecales de humanos y de animales.

Turbidez N/A TT8

La turbidez es una medida del enturbiamiento del agua. Una alta turbidez suele asociarse a altos niveles de microorganismos causantes de enfermedades, como por ejemplo, virus, parásitos y algunas bacterias. Estos organismos pueden provocar síntomas tales como náuseas, retortijones, diarrea y dolores de cabeza asociadas.

Agua de escorrentía por el terreno.

Virus (entéricos) 0 TT8 Trastornos gastrointestinales (diarrea, vómitos, retortijones).

Heces fecales de humanos y de animales.

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LIBRO DE ANALISIS DE AGUA F-Q

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