Determinación de Azufre en Aguas Residuales.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR de SAN MARCOS

UNIVERSIDAD del PERU, DECANA DE AMERICA

Universidad Pública, Emblemática, Acreditada Internacionalmente

ESCUELA DE PREGRADO

INGENERIA METALURGICA

DETERMINACION DE AZUFRE EN AGUAS RESIDUALES

CURSO: Laboratorio de Química Analítica Cuantitativa

NOMBRE DEL PROFESOR: Ing. Qco Pilar A. Avilés Mera

NOMBRE DEL ALUMNO: LUIS MIGUEL FLORES VENEGAS

FECHA DE ENTREGA:

Lima, 2015.

Determinación de Azufre en Aguas Residuales.

Determinación de Azufre en Aguas Residuales.

DEDICATORIA

Se la dedico a mis padres por darme

Su apoyo incondicional, que nunca

Me dejaron de apoyar en las buenas

Y en las malas y saber aprovechar

Todo su apoyo, no dejarme vencer

Y seguir adelante.

GRACIAS.

Determinación de Azufre en Aguas Residuales.

AGRADECIMIENTO.

Agradezco a mis amigos

Por su tolerancia ante mí

Cuando les decía que

Que tenía que estudiar y

Que no podía salir, por

Eso y por muchas cosas

Más les doy gracias ya

Que aun me siguen me

Llamando.

Determinación de Azufre en Aguas Residuales.

INTRODUCCION

Este trabajo tiene el fin de dar a conocer la determinación de azufre en aguas residuales, porque el agua y las actividades minero-metalúrgicas están íntimamente ligadas.

Las aguas residuales son fundamentalmente las aguas de abastecimiento de una población, como también de actividades productivas.

Estas aguas resultan de la combinación de los liquidos o desechos arrastrados por el agua, procedentes de las viviendas, instituciones, mas las aguas subterráneas, superficiales o de precipitación que pudieran agregarse.

En este trabajo hablaremos sobre las aguas de drenajes acidos de minas, valga la redundancia son generadas por la minería, que resultan de la oxidación de minerales sulfurados, principalmente por la pirita en presencia de aire, agua o bacterias que se alimentan de minerales sulfurosos.

Desde el punto de vista analítico, se distinguen tres categorías de sulfuros en el agua y aguas residuales:

A) Sulfuro total, que incluye H2 S y HS - disuelto, así como sulfuros metálicos solubles en ácido, presentes en la materia en suspensión. S 2- es despreciable, y supone menos de 0.5% a pH 12, a menos del 0.05% a pH 11, etc,. Los sulfuros de cobre y de plata son tan insolubles que no responden a las determinaciones ordinarias del sulfuro; pueden ignorarse a efectos prácticos.

B) Sulfuro disuelto, que permanece tras haber eliminado los sólidos en suspensión por floculación y depósito.

C) Sulfuro de hidrógeno no ionizado, que puede calcularse a partir de la concentración de sulfuro disuelto, el pH de la muestra y la cte. de ionización práctica de H2 S.

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RESUMEN

Bueno hablaremos sobre el método iodometrico, que es una norma establecida asi como también el azul de metileno, los dos trabajan en determinación de sulfuros cada uno con cierta escala o rango de magnitud a determinar.

Esta norma es aplicable en aguas naturales, residuales y estuarinas. El método iodometrico se aplica si el contenido de sulfuros es mayor de 1mg/L; este método se usa para aguas residuales y aguas que oxidan parcialmente el azufre y que están libres de interferencias.

El método del azul metileno se aplica para aguas que contengan hasta 20 mg/L de sulfuros.

El método del azul de metileno se basa en la reacción del sulfuro, el cloruro férrico y la dimetil - para - fenilendiamina para producir el azul de metileno. Una vez desarrollado el color, se añade fosfato de amonio para eliminar el color debido al cloruro férrico.

El método iodométrico se efectúa a partir de una titulación basada en la reacción del iodo con el sulfuro en solución ácida, oxidándolo hasta azufre.

El método iodométrico adolece de interferencias como las sustancias reductoras que reaccionan con el iodo, incluyendo sulfitos, tiosulfatos y varios compuestos orgánicos, sean sólidos o estén disueltos.

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METODO CON YODO

El yodo es soluble en agua en la proporción de 0.001 moles por litro a la temperatura ambiente. Sin embargo, en presencia de yoduros solubles, como el de potasio, aumenta su solubilidad por formación del complejo triyoduro.

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El ion triyoduro constituye la especie principal que existe en las disoluciones de yodo, tanto en las utilizadas como reactivo valorante en métodos directos, como en las formadas por oxidación del ion yoduro en métodos indirectos.

El potencial normal del sistema

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Lo hace muy utilizable en volumetría. Los oxidantes fuertes de I- A I3- y los reductores fuertes reducen de I3- a I- .Por esta razón se dividen en dos grupos:

1. Metodos directos ( yodimetria), en que se utiliza una disolución patrón de yodo para valorar reductores fuertes, normalmente en disolución neutra o débilmente acida.

2. Métodos indirectos (yodometria), en que los oxidantes se determinan haciéndolos reaccionar con un exceso de yoduro; el yodo liberado se valora en disolución débilmente acida con un reductor patrón, como tiosulfato o arsenito sódicos; el primero de estos compuestos se utiliza con mas frecuencia:

Los métodos en que interviene el yodo no son aplicables en disolución fuertemente alcalina a causa de las siguientes reacciones de desproporcionamiento

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Ademas, la valoración del yodo con tiosulfato en disolución alcalina no transcurre según una reacción sencilla; parte del tiosulfato se oxida a sulfato :

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La cantidad de tiosulfato que se oxida a sulfato aumenta con la alcalinidad de la disolución.

El tiosulfato no puede utilizarse en disoluciones altamente acidas a menos que dichas disoluciones estén sometidad a una agitación intensa para que se oxide en seguida. El acido tiosulfurico sufre un desproporcionamiento :

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Pero esta reacción es muy lenta respecto a la oxidación con yodo. El H2SO3 es también un reductor del yodo, pero su equivalencia es diferente de la del tiosulfato.

En los métodos que utilizan yodo existen dos fuentes de error.

1. El yodo es algo volátil, pudiendo la disolución perder parte de el. Esta fuente de error se minimiza añadiendo a la disolución un exceso de yoduro potásico, para que se forme el triyoduro complejo, I3-. Además las valoraciones con yodo, sean directas o indirectas, no se efectua nunca en caliente, ya que ello incrementaría la perdida de yodo por volatilización.

2. El ion yoduro se oxida con el oxigeno del aire:.

Esta oxidación no es preceptible en disolución neutra, pero se hace mas apreciable a medida que aumenta la concentración de ion hidrogeno. La luz intensa acelera la oxidación atmosférica del ion yoduro y lo mismo actúan algunos catalizadores, tales como cobre (I), nitrato y óxidos de nitrógeno. El agua, que se utiliza para la dilución y para disolver el yoduro potásico en los métodos inderectos, debe estar recientemente hervida para eliminar el oxigeno disuelt , y el yodo liberado debe valorarse en seguida.

INDICADOR

Ventaja del método en que interviene el yodo es la facilidad y sensibilidad con que se detecta el punto final: en los métodos directos por aparición del primer exceso del yodo que se utiliza como reactivo valorante; en los métodos indirectos por la desaparición del yodo que se valora.

Yodo: Una gotita de disolución de yodo 0.1N comunica un color amarillo bien perceptible en 100-200ml de agua. Cuando los otros componentes de la mezcla reaccionante son incoloros, el yodo puede servir como su propio indicador

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como su propio indicador. Sin embargo, este método de detectar el punto final no es tan sensible como los que se indican a continuación.

Almidon: Cuando se calientan en agua gránulos de almidón, estos se rompen y originan diversos productos de descomposición, entre ellos b-amilosa, que da lugar a un color azul intenso con yodo en presencia de yoduro. El material coloreado es probablemente un complejo de adsorción de yodo, b-amilosa y yoduro. Dejada bastante tiempo en reposo, la disolución de almidón sufre descomposición y se hace insensible al yodo. El almidón no puede utilizarse como indicador en disolución fuertemente acida, pues su descomposición hidrolitica se ve acelerada por el acido.

Tiosulfato sódico: se prepara una disolución de concentración aproximada a la necesaria en agua destilada recién hervida y luego se normaliza la disolución.El dióxido de carbono disuelto en el agua (acido carbonico) puede ser suficiente para originar una descomposición incipiente de H2SO3 y S; además, ciertas bacterias actúan sobre el tiosulfato y dan lugar a disoluciones turbias. Estas acciones retardan mediante adicion de pequeñas cantidades de álcalis, tales como carbonato sódico o bórax.

La reacción entre el tiosulfato sódico y el yodo es cuantitativa a lo largo de un amplio intervalo de pH. El yodo puede valorarse con tiosulfato en disoluciones bastante acidas (pH 1) si se agita enérgicamente durante la valoración.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Explicaremos la norma a tratar:

Determinacion de azufre por aguas residuales

1. Objetivo:Determinación de azufre en aguas residuales como una aplicación del método volumétrico por acido base “método iodimetrico”.

Determinación de Azufre en Aguas Residuales.

2. REACTIVOSLos reactivos que se mencionan en esta Norma deben ser grado analítico, a menos que se indique otra cosa. Cuando se hable de agua debe entenderse agua destilada.

2.1. Acetato de zinc 2NEn 870 cm³ de agua, disolver 220 g de Zn (C2H3O2). 2H2O, luego completar a un litro.

2.2. Solucion de Hidroxido de sodio, Na OH, 6N.2.3. Producemiento. En una botella de vidrio, de 100cm3 colocar 3 gotas de

solución de acetato de zinc 2N( algunas veces las sales de zinc son sustituidas con las de cadmio; pero el ZnS es mas resistente a la oxidación que el CdS), llenar con la muestra y agregar 2 gotas de solución de NaOH, 6N. Tapar la botella y mezclar por rotación y hacerlo en forma vigorosa transversalmente al eje longitudinal de la botella. Al usar el procedimiento iodometrico, la botella debe ser de 500cm3 o un tamaño apropiado, con proporcionalidad en los volúmenes de reactivos. Adicionar suficiente hidróxido de sodio para obtener un pH arriba de 9 y sedimentar durante 30 minutos. La muestra asi, es muy estable asi, esmuy estable y puede durar varias horas; sin embargo, si contiene mucho fierro puede ocurrir una oxidación rápida. Si se quiere usar el método iodometrico, el precipitado debe filtrarse sobre fibra de vidrio y continuar con la titulación de acuerdo al método.

2.4. Solucion de acido clorhídrico, HCl, 6N.2.5. Solucion estándar de iodo, 0.0250N. De 20 a 25g de KI de KI se disuelven en

agua y se añaden 3.2 g de iodo, después de que este se haya disuelto, diluir a un litro y valorarlo con solución de tiosulfato de sodio 0.0250N, usando almidon como indicador.

2.6. Solucion estándar de tiosulfato de sodio, 0.0250N. Disolver 6.205g de Na2S203.5H2O en agua, adicionar 1.5cm3 de solución de NaOH, 6N o 0.4g de NaOH solido y diluir a un litro. Titular con solución de bi-iodato de potasio.

2.7. Solucion estándar de bi-iodato de potasio, 0.0250N. Disolver 812.4 mg de KH(IO3)2 en agua y diluir a un litro.

2.8. Solucion de almidon. Disolver 2.0 g de almidon soluble y como preservador 0.2 de acido salicifico, en 100cm3 de agua.

3. PROCEDIMIENTO

Determinación de Azufre en Aguas Residuales.

3.1. En un frasco de 500cm3 se mide con bureta una cantidad de yodo en solución, tal que exceda a la concentración de sulfuros presentes. Si es necesario se adiciona agua para completar a 20cm3. Agregar 2cm3 de solución de HCl, 6N. medir con pipeta 200cm3 de muestra y descargar bajo la superficie de la solución que contiene el iodo. Si el color de este desaparece, adicionar mas iodo, hasta que permanezca su coloración. Titular con solución valorada de tiosulfato y almidon como indicador, hasta desaparecer el color azul.

3.2. Si el sulfuro de precipito con zinc y se filtro con ZnS, el filtro con el precipitado debe regresarse a la botella original y adicionar 100cm3 de agua. Añadir. Añadir HCl y la solución de iodo y titular con tiosulfato de sodio.

4. CALCULOS

mg S 2- / l = [ [ ( A * B ) - ( C * D ) ] * 16000 ] / ml de muestra

Donde: A = ml de solución de yodo. B = normalidad de la solución de yodo. C = ml de solución de tiosulfato sódico. D = normalidad de la solución de tiosulfato sódico.

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