Manual de Analisis de Aguas Residuales i

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ING. J. TRINIDAD OJEDA SUAREZ

MANUAL DE ANÁLISIS DE AGUAS

5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 D B O D Q O S T S S V S D S S

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INDICE página INTRODUCCIÓN ... PRÁCTICA No 1 DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS Y SALES DISUELTAS

EN AGUAS RESIDUALES ... PRÁCTICA No 2 DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS SEDIMENTABLES

EN AGUAS RESIDUALES ... PRÁCTICA No 3 DETERMINACIÓN DE GRASAS Y ACEITES EN AGUAS RESIDUALES

Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 4 DETERMINACIÓN DE ACIDEZ Y ALCALINIDAD EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 5 DETERMINACIÓN DE DUREZA EN AGUAS... .... PRÁCTICA No 6 ANÁLISIS DE COLOR EN AGUAS RESIDUALES

Y RESIDUALES TRATADAS... .. PRÁCTICA No 7 OXÍGENO DISUELTO (OD) EN AGUAS RESIDUALES

Y RESIDUALES TRATADAS... PRÁCTICA No 8 DETERMINACIÓN DE CLORO LIBRE Y TOTAL

EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 9 DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO)

EN AGUAS NATURALES, RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 10 DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO

EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 11 DETERMINACIÓN DE CLORUROS TOTALES EN AGUAS

RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 12 DETERMINACIÓN DE YODO Y BROMO EN AGUAS ... PRÁCTICA No 13 DETERMINACIÓN DE CROMO HEXAVALENTE EN AGUAS

RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 14 DETERMINACIÓN DE ION SULFATO EN AGUAS RESIDUALES

Y RESIDUALES TRATADAS ... PRÁCTICA No 15 DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO DE NITRATO

Y NITRITOS EN AGUAS ... . PRACTICA No 16 DETERMINACIÓN DE SÍLICE EN AGUAS ... ... PRÁCTICA No 17 DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD DEL AGUA ... PRÁCTICA No 18 DETERMINACIÓN DE FOSFATOS EN AGUAS POTABLES, RESIDUALES Y PARA CALDERAS ... PRÁCTICA No 19 DETERMINACIÓN DE METALES Zn, Ag, Ni, Al y Cu EN AGUAS... ... PRÁCTICA No 20 PRUEBAS DE COAGULACIÓN Y FLOCULACION ( Prueba de jarras ) ... ... PRÁCTICA No 21 DETERMINACIÓN DE HUEVOS DE HELMINTOS... ... PRÁCTICA No 22 DETERMINACIÓN DE COLIFORMES Y NPM ... ... INSTRUCTIVO GENERAL DE OPERACIÓN DEL MEDIDOR DE O.D.

HI 8043 HANNA INSTRUMENTS ... .. GLOSARIO DE TERMINOS RELACIONADOS CON EL ANÁLISIS

Y TRATAMIENTO DE AGUAS ... ... 3 4 11 14 20 27 34 38 44 47 52 62 67 70 73 79 85 89 94 97 102 107 113 116 118

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INTRODUCCIÓN

Prácticamente desde la aparición de las primeras células vivas hasta la época actual, la cantidad de agua en el planeta se ha mantenido casi constante, en equilibrio en los tres estados (ciclo hidrológico). El porcentaje de agua dulce (2.7%) con respecto a la oceánica es muy inferior, y del agua dulce el 75% se encuentra en forma de hielo glacial y el resto como agua subterránea.

Por otro lado, México no es un país muy abundante en recursos hidráulicos posee, aproximadamente, 0.1% del total anual de agua dulce en el mundo, lo que genera que un alto porcentaje del territorio esté catalogado como semidesértico. Por lo anterior, el agua es algo muy valioso, necesitado cada vez en forma creciente, pero no disponible en forma ilimitada. Su demanda en servicios, agua potable, industrial y riego agrícola demuestran su tendencia ascendente.

En el campo de la protección ambiental en nuestro país se tienen varias normas y leyes que rigen la disposición, utilización y deposición del agua. Por lo que, virtualmente todos los sectores están obligados a controlar la cantidad y naturaleza de las impurezas del agua.

El presente MANUAL DE ANÁLISIS DE AGUAS es un apoyo en la parte experimental de las asignaturas de tratamiento de aguas residuales y de manejo del agua en la industria, que son pieza clave de la especialidad de Tratamiento de Aguas en la carrera de Ingeniería Bioquímica. Sabemos que para diseñar adecuadamente cualquier sistema de tratamiento de aguas: en plantas tratadoras de aguas residuales municipales e industriales, tratamiento de aguas para calderas y torres de enfriamiento, procesos de intercambio ionico, procesos de ablandamiento de aguas, etc; se requiere en primera instancia una lista cuantitativa y cualitativa del contenido de la corriente de alimentación como del efluente. Esta lista se conoce como el análisis de agua y es imperativo interpretarla y cumplirla de manera adecuada para asegurar buenos resultados.

Los objetivos del Manual de Análisis de Aguas son:

Conocer los parámetros más importantes a medir en el tratamiento de aguas.

Realizar ensayos de aguas residuales y residuales tratadas en base principal a las normas mexicanas (NMX)

Utilizar el fotómetro ( Multiparameter Bench Photometers) C200 , marca Hanna Instruments, para la determinación cuantitativa de iones y metales en el agua.

Utilizar el medidor de Oxigeno Disuelto (O.D.) HI 8043 , como herramienta para determinación de este parámetro en aguas y en la prueba de DBO.

Como apoyo en la experimentación de proyectos de prototipos e investigaciones en sistemas de tratamiento biológico.

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OBJETIVO

Determinación de sólidos y sales disueltas en aguas naturales, residuales y residuales tratadas.

INTRODUCCIÓN

El principio de este método se basa en la medición cuantitativa de los sólidos y sales disueltas así como la cantidad de materia orgánica contenidos en aguas naturales y residuales, mediante la evaporación y calcinación de la muestra filtrada o no, en su caso, a temperaturas específicas, en donde los residuos son pesados y sirven de base para el cálculo del contenido de estos.

La mayor parte de los contaminantes de aguas se pueden clasificar como: sólidos, disueltos o suspendidos. En un concepto general, los sólidos se definen como la materia que permanece como residuo después de someter a evaporación una muestra de agua a una temperatura de 105 °C. El término “ sólido” involucra 10 determinaciones que representan un análisis completo del contenido de residuos de una muestra de agua:

Material

- 2 cápsulas de porcelana (chicas1), 2 crisol Gooch de 25ml

- Matraz kitasato de 500ml, adaptador de hule para para crisol Gooch, manguera para vacío - Filtro de fibra vidrio2_{( porosidad de 1.2 - 1.6µm ), tamaño adecuado al crisol}

- Pinzas para crisol o cápsula de porcelana , guantes para temperatura alta - 2 Vaso de precipitados de 500ml, probeta de 50 ml

Equipo

- Estufa eléctrica ( operar a 103- 105oC) - Balanza analítica de precisión ( 0.1mg)

- Mufla eléctrica ( 500 ± 50 o_{C), bomba d vacío} - Desecador

1_{De tal forma que se puedan acomodar en la única mufla que hay por el momento} 2

PRACTICA No 1

DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS Y SALES DISUELTAS EN AGUAS RESIDUALES

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Reactivos

- Muestras en envases de polietileno con un volumen de 500ml

- Preservar la muestra a 4o_{C hasta su análisis , tiempo máximo de almacenamiento de 7 días}

Procedimiento

Preparación de cápsulas de porcelana

a) Las cápsulas se introducen a la mufla a una temperatura de 550°C ± 50°C, durante 20 min como mínimo. Después de este tiempo transferirlas a la estufa a 103°C - 105°C aproximadamente 20 min.

b) Sacar y enfriar a temperatura ambiente dentro de un desecador. c) Pesar las cápsulas y registrar los datos.

d) Repetir el ciclo hasta alcanzar el peso constante, el cual se obtendrá hasta que no haya una variación en el peso mayor a 0,5 mg. Registrar como peso G.

Preparación de crisoles Gooch

a) Introducir el filtro de fibra de vidrio en el crisol con la cara rugosa hacia arriba, mojar el filtro con agua para asegurar que se adhiera al fondo del crisol.

b) Los crisoles se introducen a la mufla a una temperatura de 550°C ± 50°C, durante 20 min como mínimo. Después de este tiempo transferirlos a la estufa a 103°C - 105°C aproximadamente 20 min.Sacar y enfriar a temperatura ambiente dentro de un desecador.

c) Pesar los crisoles y repetir el ciclo hasta alcanzar el peso constante, el cual se obtiene hasta que no haya una variación en el peso mayor a 0,5 mg. Registrar como G3.

Preparación de la muestra

Sacar las muestras del sistema de refrigeración y permitir que alcancen la temperatura ambiente. Agitar las muestras para asegurar la homogeneización de la muestra.

Medición para sólidos totales (ST) y sólidos totales volátiles(SVT)

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a) En función de la cantidad de sólidos probables tomar una cantidad de muestra que contenga como mínimo 25 mg/L de sólidos totales, generalmente 100 mL1 de muestra es un volumen adecuado. Transferir la muestra a la cápsula de porcelana que previamente ha sido puesta a peso constante y Llevar a sequedad la muestra en la estufa a 103°C-105°C.

b) Enfriar en desecador hasta temperatura ambiente y determinar su peso hasta alcanzar peso constante. Registrar como peso G1.

Determinación para sólidos totales volátiles(SVT):

a) Introducir la cápsula conteniendo el residuo a la mufla a 550°C ± 50°C durante 15 minuto a 20 minuto, transferir la cápsula a la estufa a 103°C - 105°C aproximadamente 20 minutos, sacar la cápsula, enfriar a temperatura ambiente en desecador y determinar su peso hasta alcanzar peso constante. Registrar como peso G2.

b) Cuando se determinen muestras por duplicado o triplicado, los resultados como máximo pueden tener una variación del 5 por ciento del promedio de los resultados.

Sólidos suspendidos totales (SST) y sólidos suspendidos volátiles (SSV) Determinación de los sólidos suspendidos totales (SST):

a) Medir con una probeta, un volumen adecuado de la cantidad seleccionada de muestra previamente homogeneizada la cual depende de la concentración esperada de sólidos suspendidos2_.

b) Filtrar la muestra a través del crisol Gooch preparado anteriormente aplicando vacío , lavar el disco tres veces con 10 mL de agua, dejando que el agua drene totalmente en cada lavado. c) Suspender el vacío y secar el crisol en la estufa a una temperatura de 103°C a 105°C durante 1 h

aproximadamente. Sacar el crisol, dejar enfriar en un desecador a temperatura ambiente y determinar su peso hasta alcanzar peso constante registrar como peso G4.

Determinación de sólidos suspendidos volátiles (SSV):

Introducir el crisol que contiene el residuo y el disco a la mufla, a una temperatura de 550°C± 50°C durante 15 min a 20 min. Sacar el crisol, de la mufla e introducirlo a la estufa a una temperatura de 103°C - 105°C durante 20 min aproximadamente. Sacar y enfriar a temperatura ambiente en desecador y determinar su peso hasta alcanzar peso constante. Registrar como peso G5.

Sales disueltas totales (SDT)

1_{si la cápsula es chica o mediana tomar unos 15 y 30 ml respectivamente}

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La determinación de las sales disueltas totales es por diferencia entre los sólidos totales menos sólidos suspendidos totales.

CÁLCULOS

Calcular el contenido de sólidos totales de las muestras como sigue:

ST = (G1 - G ) * 1 000 / V

donde:

ST son los sólidos totales, en mg/L;

G1 es el peso de la cápsula con el residuo, después de la evaporación, en mg; G es el peso de la cápsula vacía, en mg a peso constante, y

V es el volumen de muestra, en mL.

Calcular el contenido de sólidos totales volátiles de las muestras como sigue:

SVT = (G1 - G2) * 1 000 / V

donde:

SVT es la materia orgánica total, en mg/L;

G2 es el peso de la cápsula con el residuo, después de la calcinación, en mg, y V es el volumen de muestra, en mL.

Calcular el contenido de sólidos suspendidos totales de las muestras como sigue:

SST = (G4 - G3) * 1 000 / V

donde:

SST son los sólidos suspendidos totales, en mg/L;

G3 es el peso del crisol con el disco a peso constante, en mg; G4 es el peso del crisol con el disco y el residuo seco, en mg, y V es el volumen de muestra, en mL.

Calcular el contenido de sólidos suspendidos volátiles de las muestras como sigue:

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donde:

SSV son los sólidos suspendidos volátiles , en mg/L;

G5 es el peso del crisol con el residuo, después de la calcinación, en mg; V es el volumen de muestra, en mL.

Calcular el contenido de sales disueltas totales de las muestras como sigue:

SDT = ST - SST

donde:

SDT son las sales disueltas totales, en mg/L ST son los sólidos totales, en mg/L

SST son los sólidos suspendidos totales, en mg/L

Reportar los valores obtenidos de la muestra control junto con los resultados del análisis. Reportar los resultados, en mg/L.

RESULTADOS Y CÁLCULOS:

INTERFERENCIAS

a) La heterogeneidad de la muestra que contiene una o más de dos fases puede provocar errores durante el muestreo en campo y en la toma de alícuotas de la misma para la determinación de sólidos. Se recomienda homogeneizar la muestra en lo posible antes de tomar la alícuota.

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b) Si parte de los sólidos de la muestra se adhieren a las paredes de los contenedores, ya sea en el material de muestreo o en los utensilios de trabajo, considerar lo anterior en la evaluación y en el reporte de resultados.

c) La temperatura a la cual el residuo se seca, tiene un efecto muy importante sobre los resultados, ya que pueden ocurrir pérdidas en el peso de la materia orgánica presente durante la etapa de secado y/o el desprendimiento de gases por descomposición química y/o por la oxidación del residuo, así como por la oclusión de agua.

d) El tipo de filtro, el tamaño del poro, el grosor del filtro, el tamaño de la partícula y la cantidad de material depositado en el filtro son los principales factores que afectan la separación de los sólidos suspendidos y las sales disueltas.

e) Los resultados para las muestras con alto contenido de grasas y aceites son cuestionables debido a la dificultad de secado a peso constante en un tiempo razonable.

SEGURIDAD

a) Este método puede no mencionar todas las precauciones de seguridad asociadas con su uso. El laboratorio es responsable de mantener un ambiente de trabajo seguro y un archivo de las normas de seguridad respecto a la exposición y manejo seguro de las substancias en este método.

b) Cuando se trabaje este método, debe usarse todo el tiempo equipo de seguridad, tal como: batas, guantes de látex, guantes de protección térmica, lentes de seguridad y careta de protección.

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NOMBRE DEL ANALISTA (S) :______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ FECHA DE ANÁLISIS:________________________ CANTIDAD DE MUESTRA :_______________ TIPO DE MUESTREO UTILIZADO:_____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________

TIPO DE ALMACENAMIENTO DE LA MUESTRA:________________________________________ PROCEDIMIENTO USADO:____________________________________________________________

FORMA DE ALMACENAMIEMNTO DE RESULTADOS :__________________________________ Comentario:

BIBLIOGRAFÍA

1) NMX-AA-034-SFCI –2001

Determinación de sólidos y sales disueltas en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. 2) NOM-001-ECOL-1996

Que establece los límites permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.

3) NMX-AA-003-1980 Aguas residuales muestreo

4) 2540 “Solids”, American Public Health Association, “Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater”, American Public Health Association, United States of America, Washington, DC 20005, 19th Edition 1995. pp. 2-53 - 2-58.

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OBJETIVO

Determinar la cantidad de sólidos sedimentables en aguas residuales usando el método volumétrico ( nota : esta prueba se puede llevar a cabo a la par con las de sólidos totales, por dos equipos designados por el instructor)

INTRODUCCIÓN

Las aguas naturales, residuales o residuales tratadas con altos contenidos de sólidos sedimentables no pueden ser utilizadas en forma directa por las industrias o las plantas potabilizadoras. De lo anterior, se deriva el interés por determinar en forma cuantitativa este parámetro.

La materia sedimentable se define como la cantidad de sólidos que en un tiempo determinado se depositan en el fondo de un recipiente en condiciones estáticas. El método propuesto es volumétrico.

MATERIAL

- Cono imhoff de plástico o vidrio capacidad de 1L - 2 vasos de precipitados de 500ml , agitador de vidrio - Soporte y anillo

- Cronómetro

REACTIVOS

- Usar frascos de vidrio o polietileno de 1L para recolectar las muestras de aguas residuales - Almacenarlas a una temperatura de 4oC. El tiempo máximo de almacenamiento previo al

análisis es de 7 días

- Las muestras deben estar a temperatura ambiente al momento del análisis.

PROCEDIMIENTO

a) Mezclar la muestra original a fin de asegurar una distribución homogénea de sólidos suspendidos a través de todo el cuerpo del líquido.

PRÁCTICA No 2

DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS SEDIMENTABLES EN AGUAS RESIDUALES

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b) Colocar la muestra bien mezclada en un cono Imhoff hasta la marca de 1 L. Dejar sedimentar 45 min, una vez transcurrido este tiempo agitar suavemente los lados del cono con un agitador o mediante rotación, mantener en reposo 15 min más y registrar el volumen de sólidos sedimentables del cono como mL/L. Si la materia sedimentable contiene bolsas de líquido y/o burbujas de aire entre partículas gruesas, evaluar el volumen de aquellas y restar del volumen de sólidos sedimentados.

c) En caso de producirse una separación de materiales sedimentables y flotables, no deben valorarse estos últimos como material sedimentable.

RESULTADOS Y CÁLCULOS

Tomar directamente la lectura de sólidos sedimentables del cono Imhoff. Reportar la lectura obtenida en mL/L.

FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O ANALISTA (S) :______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ FECHA DE ANÁLISIS:________________________ CANTIDAD DE MUESTRA :_______________ TIPO DE MUESTREO UTILIZADO:_____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________

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INTERFERENCIAS

Bolsas de líquido y/o burbujas de aire: Algunas veces pueden formarse bolsas de líquido y/o burbujas de aire entre partículas gruesas. Tomar en cuenta el volumen de éstas al hacer la medición.

BIBLIOGRAFÍA

1) NMX-AA-004-SCFI-2001

Determinación de sólidos sedimentables en aguas naturales, residuales y residuales tratadas

2) NOM-001-ECOL-1996

4) 2540 “Solids”, American Public Health Association, “Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater”, American Public Health Association, United States of America, Washington, DC 20005, 19th Edition 1995. pp. 2-53 - 2-58.

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OBJETIVO

Usando la técnica de extracción líquido –líquido con el equipo Soxhlet, determinar el contenido de material soluble en hexano en aguas residuales.

INTRODUCCIÓN

Las grasas son compuesto químico de glicerol con ácido graso, contiene C, H y 0; reserva principal de energía de los animales y algunas plantas. Es sinónimo de sebo y manteca.

Triglicérido o triéster de glicerol y ácidos grasos. Las grasas son sustancias lipófilas e hidrófobas, esto es, insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Las grasas animales suelen contener ácidos grasos saturados y ser sólidas a temperatura ambiente. Las grasas vegetales suelen contener ácidos grasos insaturados y tener menor punto de fusión, por lo que son líquidas a temperatura ambiente, en cuyo caso se les acostumbra a denominar aceites. En los seres vivos, las grasas son sustancias energéticas y de reserva. Son un componente importante de la dieta.

El método a seguir en la práctica permite una estimación del contenido de grasas y aceites en aguas naturales, residuales y residuales tratadas, al determinar en forma gravimétrica las sustancias son extraídas con el solvente hexano de una muestra acuosa acidificada. La determinación de grasas y aceites es indicativa de un grado de contaminación del agua por usos industriales y humanos.

En la determinación a efectuar no se mide una sustancia específica sino un grupo de sustancias con unas mismas características fisicoquímicas (solubilidad). Por lo tanto, la determinación incluye ácidos grasos, jabones, grasas, ceras, hidrocarburos, aceites y cualquier otra sustancia susceptible de ser extraída por el hexano.

La técnica de extracción se basa en la adsorción de grasas y aceites en tierra de diatomeas, los cuales son extraídos en un Soxhlet empleando hexano como disolvente. Una vez terminada la extracción se evapora el hexano y se pesa el residuo que ha quedado en el recipiente; siendo este valor el contenido de grasas y aceites.

PRÁCTICA No 3

DETERMINACIÓN DE GRASAS Y ACEITES EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

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MATERIAL

o Probeta de 100ml y 2 vasos de pp de 500ml

o Embudo Buchner ( Adaptado para matraz de 500ml), matraz kitasato de 500ml o Pinzas para crisol, guantes para temperaturas altas y guantes de látex

o Pinzas para matraz, pinzas de tres dedos, mangueras para el condensador

o Equipo de extracción Soxhlet ( condensador, matraz bola de 250ml y cuerpo de extracción) o Cartucho de extracción de celulosa , papel filtro de poro fino

EQUIPOS

o Unidad de calentamiento para seis extractores soxhlet o Desecador, bomba de vacío

o Estufa de calentamiento ( 103-105oC) o Medidor de pH

o Balanza analítica

REACTIVOS

o HCl o H2SO4 ( 1:1) ( 10 ml / equipo)

o Hexano ( puede ser recuperado , 150ml /equipo), si no hay el solvente, usar éter de petróleo o tetracloruro de carbono1.

o Suspensión de tierra de diatomeas-sílice o tierra Sílice de aproximadamente 10 g/L de agua

MUESTRA:

De la superficie del cuerpo de agua colectar un volumen de aproximadamente 1 L de muestra en un frasco de vidrio de boca ancha y tapa de cubierta de politetrafluoroetileno, poliamida, PVC polietileno o metálica. Ya que pueden ocurrir pérdidas de grasas y aceites por el equipo de muestreo, no se permite la colecta de una muestra compuesta. Dado que la muestra entera se ocupa en esta prueba, no se pueden tomar alícuotas de la muestra para realizar otro tipo de análisis.

En caso de existir la presencia de aceites emulsionados en el agua a muestrear, la muestra se toma de 20 cm a 30 cm de profundidad, cuando no haya mucha turbulencia para asegurar una mayor representatividad.

La muestra debe preservarse por acidificación con ácido clorhídrico 1:1 a un valor de pH menor a dos y refrigerarlas a 4°C.

El tiempo máximo de almacenamiento previo al análisis es de 28 días.

PROCEDIMIENTO

1

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a) Medir el pH de las muestras, el cual debe ser menor de 2, utilice ácido clorhídrico o sulfúrico 1:1. generalmente para muestras de un pH menor a 8 es suficiente adicionar unos 5ml de HCl 1:1 o 2ml de H2SO4 1:1.1

b) Preparar los matraces de bola ( 250ml ) del equipo soxhlet introduciéndolos a la estufa a una temperatura de 103°C - 105°C, enfriar en desecador y pesarlos, repetir el procedimiento hasta obtener el peso constante de cada uno de los matraces. Peso inicial del matraz A:____________

c) Preparar el material filtrante colocando un papel filtro en el embudo Büchner, colocar el embudo en un matraz Kitazato y agregar 100 mL de la suspensión de tierra de diatomeas-sílice sobre el filtro, aplicar vacío y lavar con 100 mL de agua.

d) Transferir el total de la muestra acidificada al embudo Büchner preparado aplicando vacío hasta que cese el paso de agua. Medir el volumen de la muestra.

e) Con ayuda de unas pinzas, transferir el material filtrante a un cartucho de extracción. Limpiar las paredes internas del embudo y el frasco contenedor de la muestra, así como la parte interna de la tapa del frasco con trozos de papel filtro previamente impregnados de disolvente (hexano) tener cuidado en remover la película de grasa y los sólidos impregnados sobre las paredes; colocar los trozos de papel en el mismo cartucho. Secar el cartucho en una estufa a 103°C - 105°C por un período de 30 min. Transcurrido este período colocar en el equipo Soxhlet.

f) Adicionar el volumen adecuado de hexano al matraz de bola previamente puesto a peso constante y preparar el equipo soxhlet. Evitar tocar con las manos el cartucho y el matraz de extracción, para ello usar pinzas o guantes de látex. Colocar el equipo de extracción sobre la parrilla de calentamiento, conectar los seis extractores en serie compartiendo el agua de enfriamiento. Encienda cada parrilla a distintos tiempos ( para evitar una baja de voltaje y se bote la pastilla ).

g) Controlar la temperatura del reflujo y extraer a una velocidad de 20 ciclos / hora durante u periodo de 4 horas2. Una vez terminada la extracción, y en el último ciclo deje que el solvente quede en el cuerpo de extracción y un poco (15ml) con la grasa en el matraz de bola, suspenda el calentamiento y eleve el equipo de extracción para que no este en contacto con la parrilla. Deje enfriar por 15 minutos y evapore el disolvente en la campana extractora o recupérelo en el mismo extractor.

h) Una vez que el matraz de bola con la grasa este libre de disolvente se coloca en el desecador hasta que alcance la temperatura ambiente

i) Pesar el matraz y determinar la concentración de grasas y aceites recuperables. Peso final del matraz. B:_________________

1_{Usar ácido o sosa de la concentrada que generalmente tiene preparada el encargado.}

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GRASAS Y ACEITES ( mg/L) = ( B-A) / V

donde:

A = es el peso inicial del matraz de extracción (mg) B = es el peso final l del matraz de extracción (mg) V = es el volumen de la muestra, en litros.

INTERFERENCIAS

1) Los hexanos tienen la facilidad de disolver no solamente las grasas y aceites minerales y vegetales, sino también otras sustancias como azufre elemental, tintes y otros compuestos orgánicos.

2) Existen pérdidas importantes de hidrocarburos de cadena corta y aromáticos simples con puntos de ebullición menores a 150°C.

3) Puede obtenerse interferencia positiva durante el secado del residuo debido a la adsorción de humedad si no se utiliza un desecador.

SEGURIDAD

I. Debido a que se trabaja con temperaturas altas y superficies calientes es necesario manipular con el uso de guantes respectivos y lentes de seguridad.

II. El ácido clorhídrico concentrado puede ser nocivo si se inhala, ingiere o entra en contacto con la piel. Puede causar irritación en las mucosas y en las vías respiratorias altas. Una exposición prolongada o repetida puede causar reacciones alérgicas en individuos sensibles.

III. Mientras que trabaje con cualquiera de los reactivos químicos descritos en este método, deberá usarse: bata, lentes de protección , guantes antiácidos y mascarilla contra disolventes.

MANEJO DE RESIDUOS

El hexano se puede reciclar en el laboratorio o con un prestador de este tipo de servicios autorizado. Etiquetar el reactivo recuperado para posteriores prácticas

Todas las muestras que cumplan con la norma de descarga o alcantarillado pueden ser descargadas en el mismo sistema. Neutralizar las aguas acidificadas para su posterior vertido al drenaje.

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CONCLUSIONES:

BIBLIOGRAFÍA

1) NMX-AA-005-SCFI-2000

Determinación de grasas y aceites recuperables en aguas naturales, residuales y residuales tratadas

2) NOM-001-ECOL-1996

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4) Método D 3921 - 85, “Standard Test Method for Oil and grease and Petroleum Hydrocarbons in Water”, American Society for Testing and Materials, USA, ASTM Committee on Standards, Philadelphia PA, 1994 pp. 58 - 62.

5) Método 9070, “ Total Recoverable Oil and Grease (Gravimetric, Separatory Funnel Extraction)” Environmental Protection Agency 1986.

6) Método 5520 E “Soxhlet Extraction Method”. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, USA, American Public Health Association (APHA), Washington, DC 20005, 19th Edition 1995, pp 5-34.

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OBJETIVO

Determinación de acidez y alcalinidad en aguas residuales y residuales tratadas, usando el método de valoración con un ácido o un hidróxido de concentración conocida por titulación.

INTRODUCCIÓN

La acidez de una muestra de agua es por definición, su capacidad para reaccionar con una base fuerte hasta un determinado valor de pH. La acidez se expresa como la concentración en “mili equivalentes por gramo” de iones hidrógeno o como la cantidad equivalente de carbonato de calcio que se requiere para neutralizar esta acidez.

La acidez en el agua residual puede estar asociada a la presencia de ácidos débiles tales como el dióxido de carbono, a la presencia de ácidos fuertes como el sulfúrico, clorhídrico y nítrico y a la presencia de sales fuertes que provienen de bases débiles, tales como las de amonio, Fe3+, Al3+, etc. Aunque la acidez del CO2 tiene poco importancia desde el punto de vista de la potabilidad, desde el punto de vista industrial es muy importante debido a su alto poder corrosivo.

La mayoría de las aguas naturales, domésticas e industriales residuales poseen un pH neutro , esto debido a la acción de equilibrio entre el CO2-HCO3

-H2O(l) + CO2 (g) ⇔ H2CO3 H2CO3 ⇔ H+_{(ac) + HCO3}

(ac) HCO3- ⇔ H+ + CO3–2(ac)

En las reacciones anteriores interviene principalmente el CO2 de aire y en menor proporción el CO2 producido por la oxidación o metabolismo de los organismos vivos.

Un exceso de CO2 disuelto es la principal causa de la acidez en aguas naturales, sin embargo, la lluvia ácida proporciona aumento de acidez, en menor proporción las lixiviaciones de residuos de minas y oxidación de bacterias de azufre.

Debido a que el pH del agua en saturación con el CO2 es del orden de 4.5, cualquier sistema acuoso cuyo pH sea inferior a 4 deberá contener una sustancias adicional al CO2. La acidez debida al CO2 se le llama acidez carbonácea y se mide mediante titulación con NaOH a un pH=8.2 ( fenolftaleína). Cuando se tiene una acidez adicional se conoce como acidez mineral y se mide con NaOH hasta pH=4.5 ( anaranjado de metilo ). La sumatoria de las dos mediciones anteriores se conoce como acidez total. La acidez se mide y se controla en los procesos biológicos d e tratamiento de aguas, piscicultura, análisis de suelos, vertido de aguas residuales y en horticultura.

PRÁCTICA No 4

DETERMINACIÓN DE ACIDEZ Y ALCALINIDAD EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

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La alcalinidad de un agua natural es causada por la presencia de bases débiles y en menor proporción por bases fuertes como hidróxidos de sodio y potasio. Por ende, la alcalinidad es el resultado d ela presencia principalmente de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos y en menor grado por los boratos, fosfatos y silicatos, que pueden estar presentes en la muestra.

Hidróxidos, OH- _{Aguas naturales, residuales industriales} Bicarbonatos, HCO3- Aguas naturales y residuales

Carbonatos, CO3-2 Aguas naturales y residuales

Dióxido de carbono, CO2 Aguas subterráneas, residuales y/o profundas Silicatos, SiO3-2 Aguas subterráneas

Bi-silicatos, HSiO3- Aguas subterráneas

Boratos, BO3-3 Aguas subterráneas y residuales agrícolas Mono-boratos, HBO3-2 Aguas subterráneas y residuales agrícolas Bi- boratos, H2BO3- Aguas subterráneas y residuales agrícolas Fosfatos, PO4-3 Aguas residuales domésticas, agrícolas e

industriales

Mono-fosfatos, HPO4-2 Aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales

Bi- fosfatos, H2PO4- Aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales

Los límites razonables de la alcalinidad están entre 30 mg/L y 250 mg/L . Cada compuesto produce su alcalinidad específica, pero para los fines de calidad y/o tratamiento del agua se considera la suma de todas ellas (Alcalinidad Total), de cuyo procedimiento de análisis hablaremos más adelante. Si todas las sustancias básicas que constituyen la alcalinidad son sales de calcio y magnesio, entonces la alcalinidad será igual a la dureza del agua. Una alcalinidad inferior a 10 mg/L no es deseable porque convierte el agua en muy corrosiva.

Es importante analizar la alcalinidad en el tratamiento de aguas potables, aguas residuales, piscinas, en el calentamiento y enfriamiento de los sistemas de limpieza de alimentos y bebidas, análisis de suelos y medio ambiente así como en agricultura, ganadería y piscicultura

MATERIAL

o 1 Pipeta de 1ml y 1 Pipeta de 5ml, 4 matraz Erlenmeyer de 250ml, 2 vasos de precipitados de 150ml

o 2 buretas de 25ml , soporte para buretas y pinzas dobles para buretas o 2 cápsulas de porcelana, barra magnética y parrilla magnética o Mechero, anillo, tela de asbesto y soporte

(22)

o Probeta de 100ml, gotero, espátula

EQUIPOS

o Estufa de calentamiento a 105oC o Medidor de pH

REACTIVOS

o Agua destilada libre de CO2 ( recientemente destilada ,15 minutos antes, pH ≥6, conductividad < 2µS/cm)

o Biftalato de potasio (KHC8H4O4)

o Carbonato de sodio anhidro ( Na2CO3), patrón primario o Peróxido de hidrógeno al 30% v/v

o Disolución de tiosulfato de sodio pentahidratado (0.1M). pesar 25 g y diluir en 1L con agua y agregar 5ml de cloroformo como conservador.

o Disolución de H2SO4 o HCl ( 0.1 N). Diluir 8,3 mL de ácido clorhídrico concentrado ó 2,8 mL de ácido sulfúrico concentrado en 1L con agua libre de CO2.

o Disolución de H2SO4 o HCl ( 0.02 N). Diluir 200 mL de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico 0,1 N ) a 1 L de agua.

o Disolución de NaOH (0.1N). Pesar aproximadamente y con precisión 4,0 g de hidróxido de sodio disolver y diluir a 1 L con agua.

o Disolución de hidróxido de sodio (0,02 N). Transferir 200 mL de la solución de NaOH 0,1 N a un matraz volumétrico de 1L. Diluir a 1L con agua.

o Disolución indicadora de naranja de metilo. Pesar aproximadamente y con precisión 0,5 g del colorante naranja de metilo y aforar a 1L con agua. Filtrar la disolución fría para remover cualquier precipitado que se forme.

o Disolución indicadora de fenolftaleína. Pesar aproximadamente y con precisión 5,0 g de fenolftaleína y disolver en 500 mL de etanol, añadir 500 mL de agua con agitación constante. Filtrar si hay formación de precipitado

PROCEDIMIENTO

Valoración de las soluciones:

a) Valoración del ácido sulfúrico o ácido clorhídrico (0,02 N). Pesar aproximadamente y con precisión 0,0265 g del patrón primario de carbonato de sodio, secado 105°C añadir unos 25 mL de agua y unas gotas de la disolución de naranja de metilo, valorar con el ácido hasta el vire del indicador (de canela a amarillo). Calcular la normalidad del ácido con la siguiente fórmula:

100 53 x x B A N = donde:

N = es la normalidad del ácido usado, equivalentes/L.; A = son los gramos de carbonato de sodio;

(23)

53= son los gramos por equivalente de carbonato de sodio.

b) Valoración del hidróxido de sodio (0,02 N) (ver inciso 5.15). Pesar aproximadamente y con precisión 0,102 g de biftalato de potasio secado a 105°C , añadir unos 25 mL de agua y unas gotas de la disolución de fenolftaleína (ver inciso 5.18), titular con la disolución de hidróxido de sodio (ver inciso 5.15) hasta el vire del indicador (de incoloro a rosa). Calcular la normalidad del hidróxido con la siguiente fórmula:

100 5 . 204 x x B A N = donde:

N = es la normalidad del hidróxido de sodio, equivalentes/L; A = son los gramos de biftalato de potasio;

B = son los mL de hidróxido de sodio utilizados, y

204,2 = son los gramos por equivalente de biftalato de potasio.

Determinación de acidez

Pretratamiento de la muestra

a) En caso de detectarse la presencia de cloro residual, eliminar la interferencia añadiendo 0,1 mL de la disolución de tiosulfato de sodio 0,1 M.

b) Si la muestra se encuentra libre de iones metálicos hidrolizables y cationes polivalentes en su forma reducida, proceder como se indica a partir del inciso c) . Las muestras de desechos industriales y drenajes que contengan concentraciones mayores a 1 mg/L de iones metálicos, tales como hierro, aluminio, manganeso, deben tratarse con peróxido de hidrógeno caliente. Este tratamiento con peróxido caliente consiste en pasar 100 mL de muestra a un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Medir el pH, si el pH está alrededor de 4,0 adicionar alícuotas de 5,0 mL de ácido sulfúrico (0,02 N) valorada hasta reducir el pH a menos de 4. Adicionar 5 gotas de peróxido de hidrógeno al 30 % y hervir la muestra de 2 min a 5 min. Registrar el volumen total de ácido sulfúrico (0,02 N) agregado. Enfriar a temperatura ambiente y titular de acuerdo al procedimiento descrito en el inciso c).

c) Transferir 100 mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Adicionar 2 gotas de disolución indicadora de fenolftaleína e introducir la barra magnética. Titular con disolución de hidróxido de sodio valorada hasta el vire del indicador (de incoloro a rosa), registrar el volumen empleado en la titulación (acidez total).

d) Transferir 100 mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Adicionar 2 gotas de disolución indicadora de naranja de metilo (ver inciso 5.17) e introducir la barra magnética. Iniciar la agitación y titular con disolución de hidróxido de sodio valorada (ver inciso 9.1.2) hasta el vire del indicador, registrar el volumen empleado en la titulación. Calcular la acidez, tomando en cuanta el vire del indicador (de amarillo a canela) (acidez al anaranjado de metilo).

(24)

a) Transferir 100 mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Adicionar 2 gotas de disolución indicadora de fenolftaleína .

b) Titular con la disolución valorada de ácido (0,02 N) hasta el vire de la fenolftaleína (de rosa a incoloro), registrar los mililitros gastados (alcalinidad a la fenolftaleína). Adicionar 2 gotas de la disolución indicadora de naranja de metilo . Continuar con la titulación hasta alcanzar el vire del naranja de metilo. (de canela a amarillo), alcalinidad total.

c) Registrar los volúmenes para ambos puntos finales.

d) Calcular la alcalinidad, tomando en cuenta el vire de los indicadores.

Calcular la acidez total como CaCO3 en mg /L mediante la siguiente fórmula:

Acidez total como CaCO3 en mg /L = [(A x B) - (C x D)] (50) (1 000)

100

donde:

100= es el volumen de la muestra en mL;

A = es el volumen de NaOH utilizado al vire de la fenolftaleína; B = es la normalidad de la disolución de NaOH;

C = son los mL de H2SO4 utilizados en el tratamiento con peróxido; D = es la normalidad del H2SO4 utilizado;

50 = es el factor para convertir eq/L a mg CaCO3/L, y 1 000 = es el factor para convertir mL a L.

Calcular la alcalinidad total como CaCO3 en mg /L, mediante la siguiente fórmula:

Alcalinidad total como CaCO3 en mg /L = AXN (50)(1 000)

100

donde:

A = es el volumen total gastado de ácido en la titulación al vire del anaranjado de metilo en mL; N = es la normalidad de la disolución de ácido;

100 = es el volumen de la muestra en mL;

50 = es el factor para convertir eq/L a mg CaCO3/L, y 1 000 = es el factor para convertir mL a L.

Reporte de resultados

(25)

INTERFERENCIAS

1) No deben eliminarse los sólidos suspendidos de la muestra, ya que pueden contribuir a su acidez o alcalinidad.

2) Las muestras que contienen iones oxidables o hidrolizables como: Hierro (ferroso y férrico), aluminio y manganeso en concentraciones altas, causan desviaciones en los puntos finales.

SEGURIDAD

I. No ha sido determinada la carcinogenicidad de todos los reactivos, por lo que cada sustancia química debe tratarse como peligro potencial a la salud. La exposición a estas sustancias debe reducirse al menor nivel posible. Se sugiere que el laboratorio realice inspecciones de higiene ocupacional de cada reactivo a los que pueda estar expuesto el analista y que dichos resultados estén a su disposición.

II. Cuando se trabaje con cualquiera de los compuestos químicos descritos en este método, debe usar todo el tiempo equipo de seguridad, tal como: batas, guantes de látex y lentes de seguridad.

(26)

de extracción. Consulte las hojas de seguridad sobre manipulación y disposición de estos.

IV. El ácido sulfúrico es un compuesto químico debe manejarse con extremo cuidado. El adicionar acido sulfúrico concentrado al agua produce una fuerte reacción exotérmica por lo cual esto debe realizarse muy lentamente con agitación y enfriamiento externo.

V. Cuando se diluyen, ácidos y bases fuertes, debe evitarse el contacto con la piel y vías respiratorias.

MANEJO DE RESIDUOS

Los desechos ácidos se deben neutralizar para su posterior desecho.

Todas las muestras que cumplan con la norma de descarga a alcantarillado pueden descargarse en el mismo sistema.

BIBLIOGRAFÍA

1) NMX-AA-036-SCFI-2001

Determinación de acidez y alcalinidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas 2) NOM-001-ECOL-1996

4) Method 2310 - “Acidity”, “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”, American Public Health Association, Washington, DC 20005, 19th Edition., 1995, pp. 23-25.

5) Method 305.2, “Acidity”, Manual of Methods for Chemical Analysis of Water and Waste, Environmental Protection Agency, U.S.A., 1983.

6) Method 310.1, ”Alkalinity (Titrimetric)”, Manual of Methods for Chemical Analysis of Water and Waste, Environmental Protection Agency, U.S., 1983.

(27)

OBJETIVOS:

• Determinar la dureza total del agua por el método volumétrico del el ácido etilendiaminotetracético (EDTA).

• Determinar la dureza de calcio y de magnesio de una muestra de agua

INTRODUCCIÓN

En la naturaleza no existe el agua químicamente pura, ya que, en su ciclo hidrológico ella disuelve, absorbe, almacena y arrastra minerales, gases, compuestos orgánicos, vegetales y microorganismos que le confieren características muy peculiares. La calidad del agua depende de la mayor o menor concentración de esas sustancias extrañas a su composición.

La 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.

La dureza de una muestra de agua puede ser definida como la concentración de todos los cationes metálicos no alcalinos presentes en dicha muestra, esta concentración se expresa en equivalentes de carbonato de calcio.

Una consecuencia de la dureza del agua se refleja de manera crítica en la industria en la formación de incrustaciones y sedimentos en unidades tales como calentadores y calderas, los cuales se ven sometidos a aumentos variables de temperatura.

Existen dos tipos de dureza:

Dureza Temporal: Esta determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullición del agua y posterior eliminación de precipitados formados por filtración, también se le conoce como "Dureza de Carbonatos".

Dureza Permanente: está determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullición del agua y también se le conoce como "Dureza de No carbonatos.

(28)

El ablandamiento es la transformación de los compuestos responsables de la dureza del agua en productos insolubles, para ello se utilizan resinas y compuestos químicos, con el objeto de remover los iones metálicos de las aguas. Los iones responsables de esta dureza son primordialmente los producidos por el calcio y el magnesio (Ca+2 y Mg+2) y las aguas que los contienen se denominan aguas duras.

De acuerdo a su dureza las aguas pueden clasificarse como:

PRINCIPIOS Dureza total

En el método complejométrico se utilizan sustancias indicadoras capaces de reaccionar con iones metálicos responsables de la dureza del agua, formando con ellos complejos quelatos y cambiando de coloración. Así por ejemplo, el negro de Eriocromo T o calcón, es un indicador que tiene coloración azul en soluciones acuosas a un pH 10, en presencia de cantidades mínimas de Mg +2y Ca+2, reaccionan con estos formando el complejo metálico correspondiente (M-indicador) el cual tiene un color vino tinto o rosado, dependiendo de la dureza del agua. Se produce una reacción de equilibrio dada por:

Por otra parte el ácido etilendiaminotetracético (EDTA), se emplea como titulante de esta experiencia, es capaz de reaccionar con los iones Ca+2 y Mg+2 formando el quelato correspondiente, según:

Si se observa la fórmula estructural del EDTA, figura 1, se puede notar que esta posee cuatro protones acídicos, de estos dos se donan con mucha facilidad y aunado a ello hay que considerar el par de electrones no apareado de los átomos de nitrógeno, de tal manera que la molécula de EDTA presenta seis lugares potenciales para enlazarse con el ión metálico, vea figura 2.

Denominación CaCO3 (ppm) Muy Suaves 0 a 15 Suaves 16 a 75 Medias 76 a 150 Duras 151 a 300 Muy Duras Más de 300

(29)

Figura 1: Estructura del ácido etilendiaminotetracético (EDTA)

Cuando a la muestra de agua que contiene al quelato entre el metal y el indicador y cuya

coloración es rojiza (vinotinto), se le añade el EDTA, se propicia una competencia entre éste y el indicador por los iones metálicos presentes, como el complejo formado con el EDTA es muchísimo más estable que el complejo con el indicador, el indicador es desplazado por el EDTA, quedando libre y apareciendo una coloración azul típica del indicador cuando no está formando quelatos con los metales ya mencionados, según la reacción:

Figura 2: Estructura propuesta para el quelato Metal-EDTA

Dureza de calcio Principio

Cuando se añade a una muestra de agua, el ácido etilendiaminotetracético (EDTA) o su sal disodica , los iones de calcio y magnesio que contiene el agua se combinan con el EDTA. Se puede determinar el calcio en forma directa , añadiendo NaOH para elevar el pH de la muestra entre 12 y 13 unidades , 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 se trata con NaOH 4N, para obtener un pH entre 12 y 13, enseguida se agrega el indicador muréxida que forma un complejo de color rosa con el calcio y se procede a titular con el EDTA hasta la aparición de un color rojo púrpura:

(30)

Reacciones :

Ca+2 + Mg+2 + NaOH (4N) ---> Mg (OH)2 + Ca+2 Ca+2 + Murexide ---> [Muréxide- Ca++] (color rosa)

[Muréxide - Ca++_{] + EDTA ---> [ EDTA - Ca}+2_{] + Murexide} (color púrpura)

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 .

Interferencias Con. máx. sin interferir Alumnio---20 ppm Cadmio--- * Cobalto---100 ppm Cobre--- 50 ppm Fierrro(+3)--- 50 ppm Fierro (+2)--- 50 ppm Plomo--- * Manganeso--- 1 ppm Níquel--- 100 ppm Zinc--- * Polifosfatos--- 10 ppm * Si están presentes son titulados como dureza. MATERIAL

- 2 matraces volumétricos de 1000ml, 2 matraces volumétricos de 100 ml ( para preparación de los reactivos )

- 3 Matraces Erlenmeyer de 125 o 100ml

- 2 Pipetas de 10 ml, gotero, jeringa como propipeta - Bureta con soporte y pinzas para bureta

- 2 muestras de aguas residuales de distinto origen, muestreada y recolectada en forma adecuada

REACTIVOS

Solución Buffer PH= 10

Disolver 6.56 g de NH4Cl y 57 ml de NH4OH en agua destilada y aforar a 100 ml. ( resulta con un pH poco arriba de 10)

Solución De Eriocromo Negro T

Disolver 0.5 g de Eriocromo negro T y 4.5 g de clorhidrato de hidroxilamina en 100 ml de etanol. (Si no se tiene el clorhidrato colocar únicamente el ericromo en el alcohol, dura 2 meses)

Solución De EDTA (sal disódica 0.01M)

Disolver 3.723 g de EDTA (sal disódica) más 0.093g de MgCl2.6H2O en agua destilada y aforar a 1000 ml.

Solución de CaCO 3. Disolver 0.25 g de CaCO3 secado a 110 ° centígrados durante 2 horas y disolverlo en 5 ml de HCl 3N y aforar a 1000 ml con agua destilada.

(31)

Solución de NaOH 4 N . Pesar 16g de NaOH y colocar en un matraz volumétrico de 100ml , aforar con agua destilada.

Indicador de Murexide. Mezclar 0.5g de murexide ( purpurato de amonio) en 50g de (K2SO4), mezclarlos y triturarlos con mortero hasta una partícula que pase por un tamiz malla 40. También puede mezclar 0.3g de murexide con 100g de NaCl con el mismo procedimiento.

Estandarización para dureza total

Tomar 20ml de la solución patrón de CaCO3 en un matraz Erlenmeyer de 125 ml, añada 0.4 ml de la solución Buffer de pH =10 y 5 gotas de indicador de ericromo negro T, aparece un color púrpura con la presencia de iones calcio y magnesio, se procede a titular con la solución de EDTA hasta la aparición de un color azul.

Con los ml de EDTA gastados obtener la cantidad de mg de CaCO3 por ml de EDTA. La solución de CaCO3 tiene 0..25g/1000ml, si se toman 20 ml de la solución habrá:

mg

g

mg

x

ml

x

5

1 1000

20 1000ml

0.25g

₌

factor EDTA: ( ) ml gastados de EDTA --- 5 mg de CaCO3 1 ml de EDTA --- x

DUREZA DE LAS MUESTRAS.

a) Tomar unos 30 ml de muestra en un matraz Erlenmeyer de 125 ml, añadir 0.6ml de solución buffer de pH=10 y 5 gotas de indicador de ericromo negro T, titular con la solución de EDTA hasta vire de color púrpura a azul. ( Trabajar cada muestra por duplicado )

b) Calcular la dureza total como mg/L:

muestra

de

ml

1000

factor x

EDTA x

de

ml

)

Mg

(Ca

/

L

+

=

mg

DUREZA DE CALCIO

Estandarización para calcio

(32)

Colocar 20 ml de muestra de la solución de CaCO3 en un matraz erlenmeyer de 125 ml, añadirle 0.8ml de NaOH 4N, enseguida agregarle 80 mg de Murexide y finalmente titular con EDTA ( sal disódica ) hasta un cambio de vire de rosa a púrpura.

Encontrar el factor de EDTA como en la parte de dureza total :

- Dureza de calcio en muestras :

a) Tomar 30 ml de muestra en un matraz Erlenmeyer de 125 ml y añadir 1.2 ml de NaOH 4N más 0.12g de murexida, se torna rojo vivo, titular con el EDTA hasta el color púrpura b) Cálculos : muestra de ml 1000 factor x EDTA x de ml (Ca) /l = mg CÁLCULOS RESULTADOS

Muestra : Dureza total (mg/L) Dureza de Calcio(mg/L) Dureza de Magnesio(mg/L) 1: a) b) 2: a) b)

Este método tiene un error relativo de 1.9% y una desviación estándar relativa de 9.2 %, tal como se determinaron en un estudio interlaboratorios

(33)

CONCLUSIONES

.

BIBLIOGRAFÍA

1) “Determinación de dureza “ American Society for testing and Materials. Método ASTM D1126-92, 1994.

2) “Determinación de dureza en agua “ Standard methods for examination of water (APHA), Método 2340 C, 1995.

(34)

OBJETIVO

determinar el color en una muestra de agua residual y residual tratada por medio de un colorímetro en escala cobalto platino

INTRODUCCIÓN

El color de todos los objetos que vemos está determinado por un proceso de absorción y emisión de la radiación electromagnética (luz) por las moléculas de las que está compuesto. El análisis colorimétrico está basado ene l principio de que muchas sustancias reaccionan con otras y forman un producto cuyo color está determinado por la concentración de la sustancia medida.

El término color es normalmente para indicar el color “real”, es decir , el color del agua una vez extraída la turbidez. El término “ color aparente” e refiere al color debido tanto a las sustancias disueltas como las partículas en suspensión. El color aparente es obtenido sin filtrar la muestra original. El color en el agua es debido a iones naturales tales como hierro y manganeso, así como plactón, humus y materiales turbios. El desecho industrial, especialmente de procesos textiles, y pasta de papel pueden también contribuir a la presencia de color.

El medidor de color HI 93727 de HANNA Instruments tiene un microprocesador que mide tanto el color real como el aparente, de minerales y constituyentes naturales en agua desde 0 hasta 500 unidades de cobalto platino. El principio general del instrumento es el siguiente: un diodo que emite luz(LED) a 470nm proporciona al sistema una intensidad ( Io). Una porción de la radiación es absorbida por las moléculas de la sustancia y se emite una radiación de intensidad (I) más baja que (Io). Una célula fotoeléctrica recoge la radiación ( I ) y la convierte en corriente eléctrica, produciendo un potencial en la gama de mV. Un microprocesador utiliza este potencial para convertir el valor entrante en la unidad de medición deseada.

La preparación de la solución a medir se da en condiciones estándar, que son memorizadas en el microprocesador del medidor en forma de una curva de calibración. Esta curva es la base de referencia para esta medición .

MATERIAL

o Soporte, anillo, embudo y papel filtro con una membrana de 0.45 µm

o Colorímetro ( con dos tapas roscadas para celdas), Fotómetro C200 ( tapas para celdas ) o pipeta de 10ml, matraz kitasato, embudo buchner

o 3 cubetas de 10ml para las muestras y el blanco o probeta de 50ml, piseta con agua destilada

PRÁCTICA No 6

ANÁLISIS DE COLOR EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

(35)

Recolección, preservación y almacenamiento de la muestra

a) Tomar un mínimo de 100ml de muestra . pueden utilizarse muestras compuestas. No se requiere ningún tratamiento especial en campo

b) Preservar las muestras a 4oC hasta su análisis

c) Dado que la actividad biológica puede cambiar las características de color de un muestra , el tiempo máximo de almacenamiento previo al análisis es de 48 horas.

PROCEDIMIENTO

a) Encender el aparato colorímetro HI 93727 presionando , en la pantalla aparecerá una línea indicará que esta listo para trabajar.

b) Tomar una de las cubetas y agregar agua desionizada hasta la marca, colocar el tapón de plástico. Esta es la solución blanco de referencia.

c) En otra cubeta llenar hasta la marca con la muestra de agua sin filtrar y colocar la tapa de plástico. Esta muestra será el “color aparente”.

d) Tomar 50ml de la muestra y filtrar en embudo con papel filtro de poro fino (0.45µm), si es necesario utilice vacío para la filtración. Del filtrado tomar con pipeta 10 ml y llenar otra cubeta hasta la marca , coloque el tapón, este será el color verdadero.

e) Colocar el blanco ene le porta celdas en forma correcta, que coincidan la flecha del tapón con la ranura en el instrumento y presione cero, aparecerá y en unos segundos la pantalla mostrará . Ahora el aparato tiene su referencia en cero y está listo para realizar las mediciones.

f) Remover el blanco e insertar la cubeta con el color aparente y presionar READ y en algunos segundos aparecerá el valore del color aparente.

g) Retire la cubeta e insertar la muestra con el color verdadero y asegurarse de la colocación correcta, presionar Read y aparecerá la lectura.

Recomendaciones para el uso del colorímetro:

No tocar las cubetas con las manos

En necesario mantener las cubetas cerradas durante la lectura para evitar contaminación

Cuando las cubetas sean colocadas en la celda de medición deberán estar libres de huellas digitales, grasa o suciedad. Por lo que deben limpiarse con un pañuelo delgado.

Es importante descargar las muestras de las celdas después de cada lectura, ya que las cubetas pueden empezar a mancharse permanentemente.

ON /OFF

S I P

(36)

-0.0- Al agitar las cubetas se pueden generar burbujas en las muestras, causando errores de lectura. Para mejorar y optimizar las mediciones , remueva las burbujas abriendo un poco el tapón.

CODIGO EN LA PANTALLA DEL COLORÍMETRO

= Indica que el medidor esta encendido y se puede empezar a colocar la lectura de referencia

= Muestra en progreso. Indica que el medidor esta efectuando una medición = = indica un estado en cero con el blanco

= una lectura a cero no fue tomada

= Rango bajo. La muestra absorbe menos luz que la referencia (cero)

= Indica que la muestra absorbe mucha luz , se tiene que diluir. (indicación intermitente) = = Rango de luz excesiva .La cubeta no está bien puesta , se filtra mucha luz

= Rango de luz baja. La muestra de referencia esta demasiado oscura para proporcionar el cero

= La “v” indica que la batería esta baja y se recomienda reemplazarla

= Indica que la batería esta se termino y es necesario reemplazarla.

RESULTADOS: -S I P -0.0-2 EA0 “0.0.0” “33.0” C A P L 0 V_25.0 B A

(37)

-FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

BIBLIOGRAFÍA :

1) NMX-AA-045-SCFI-2001

Determinación de acidez y alcalinidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas 2) Instruction Manual HI 93727 color of Water ISM

HANNA instruments

3) Catálogo General HANNA instruments 2001 Página 14-18

4) NOM-001-ECOL-1996

6) Method 2310 - “Acidity”, “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”, American Public Health Association, Washington, DC 20005, 19th Edition., 1995, pp. 23-25.

7) Method 305.2, “Acidity”, Manual of Methods for Chemical Analysis of Water and Waste, Environmental Protection Agency, U.S.A., 1983.

(38)

OBJETIVO

• Determinar la cantidad de oxígeno disuelto (OD) en aguas residuales y naturales por medio de un medidor directo y por colorimetría, adaptación de Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater .

• Determinación de oxígeno disuelto en aguas naturales y residuales utilizando las técnicas de azida modificada y la electrométrica (NMX-0120 -2001)

INTRODUCCIÓN

La concentración de oxígeno disuelto en el agua es pequeña a causa de su baja solubilidad y, por lo tanto, es precaria desde el punto de vista ecológico. Para la reacción

) ( ) ( ₂ 2 g O ac O ⇔

la constante de equilibrio que debe considerarse es la constante de la ley de Henry ,

[

2( )

]

₁_.₃ ₁₀ 3 1 1 2 − − − = = x mol L atm P ac O K O H

puesto que en el aire seco la presión parcial del oxígeno es de 0.21 atm, se tiene que la solubilidad del O2 es de 8.7 mg/ L de agua .

Debido a que la solubilidad de los gases aumenta al disminuir la temperatura , la cantidad de O2 que se disuelve a 0oC (14.7 ppm) es mayor que la que se disuelve a 35 oC (7 ppm). En aguas naturales superficiales no contaminadas la concentración de oxígeno es de 10 ppm.

Es necesario determinar la cantidad de oxígeno disuelto ene le agua por que es un indicador de la calidad del agua (grado de frescura). Así es importante, por ejemplo, controlar las aguas residuales municipales e industriales donde las concentraciones bajas de este parámetro son un signo de contaminación.

Una aplicación de los medidores de OD está en 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 importante está en la industria piscícola, donde el nivel de oxígeno debe ser controlado continuamente para obtener una reproducción óptima y evitar una alta mortalidad.

PRÁCTICA No 7

OXÍGENO DISUELTO (OD) EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

(39)

l OD determina en cierta manera el tipo de proceso biológico que se realizará , puede ser un sistema aerobio o anaerobio, por ende, la prueba de OD es de gran utilidad para los casos siguientes:

Realizar un monitoreo de los procesos biológicos que se llevaran a cabo en los sistemas de tratamiento de aguas

Monitorear el contenido de OD para mantener las condiciones óptimas de reproducción de sistemas vivos

La prueba es una medida indirecta para conocer un parámetro muy importante la demanda bioquímica de oxígeno (DBO)

Mantener un control de la corrosión del fierro y el acero, especialmente en sistemas de distribución y calderas.

Mantener un control de la capacidad de purificación de las aguas naturales

En los sistemas aerobios, para obtener la absorción del oxígeno y el costo de aireación

El medidor de OD normalmente utiliza dos escalas de medición: partes por millón (ppm); o porcentaje de saturación de (%), que se define como el porcentaje de oxígeno disuelto en un litro de agua . El primer método de medición se basa en la adaptación del Standard Methods for the Examination of Water and Wasterwater , 18 th_{edition , Azide modified Winkler}

method, el cual la reacción entre los reactivos y el oxígeno disuelto causa una coloración amarilla en la muestra.

MATERIAL

o Probeta de 100ml, 2 vasos de precipitados de 150ml o 1Frasco de 60ml o 1Frasco de dilución o Colorímetro o Oxímetro o Pipeta de 10ml REACTIVOS.

o HI 93732A, 5 gotas por prueba o HI 93732B , 5 gotas por prueba o HI 93732C, 10 gotas por prueba

o Muestras de aguas residuales, potables, muestras oxigenadas( utilice una bomba para adicionar aire ) y desoxigenadas ( para aguas con 9ppm de O.D. usar 85 mg de sulfito de sodio / Kg de agua ; utilizando como catalizador 3.3 mg de cloruro de cobalto , Co Cl2/Kg de agua como catalizador )

Soluciones para medir el OD con el método de titulación con tiosulfato1

o Sol. de almidón ( 20 g almidón soluble más 2g de ácido salícilico como conservador , diluir a 1 L) o Disolución de sulfato manganoso

o Disolución alcalina de yoduro-azida o Disolución de biyodato de potasio o Ácido sulfúrico concentrado

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PROCEDIMIENTO

I. Usando el Multiparameter Bench Photometers C 200

a) Seleccionar el número del programa que corresponda a OD , P29.

b) Llenar con 60ml de muestra sin reactivos la botella de reacción. Colocar la tapa y asegurarse que una pequeña parte del exceso se derrame.

c) Remueva la tapa del frasco y agregar 5 gotas de reactivo “A” ( HI 93732 A) y 5 gotas de reactivo “B” ( HI 93732B)

d) Si es necesario adicionar más muestra para llenar completamente la botella. Coloque el tapón de la botella asegurándose que se derrame el excedente y cerciorarse de que no se queden

atrapados burbujas que podrían afectar la lectura.

e) Invertir varias veces las botellas hasta que la muestra presente un color amarillo-naranja, y un agente floculante aparecerá. Deje la muestra en reposo y el agente floculante comenzará a sedimentar.

f) Después de aproximadamente 2 minutos , cuando la mitad superior de la botella llega a ser limpia o clara, agregue gota 10 gotas del reactivo “C” ( HI 93732C). Coloque la tapa e invierta la botella hasta que se disuelva el reactivo por completo. La muestra está lista cuando sea amarilla y completamente limpia.

g) Por otro lado, en una cubeta o celda coloque hasta la marca la muestra sin reactivos, colocar el tapón, este será el blanco. Colocar la cubeta en el porta celdas y presione “ZERO”, aparecerá “SIP”, esperar algunos segundos y la pantalla indicará “-0.0-“. Remueva la cubeta.

h) Con una pipeta tome 10ml de la muestra con reactivos el frasco e introdúzcala a una cubeta hasta la marca, coloque el tapón y ponerla en el porta celdas y presione READ DIRECT, aparecerá SIP y en unos segundos el instrumento dará la concentración de OD en mg/L en la pantalla.

Preservación y conservación de la muestra

a. El análisis de la muestra debe realizarse inmediatamente después de su recolección, por lo cual no es necesario adicionar ningún conservador.

b. Si la muestra tiene que ser transportada, se debe mantener a 4°C aproximadamente y no se debe almacenar por más de 8 h.

C. Si se va a utilizar el método yodométrico en laboratorio se recomienda fijar el OD en campo como se indica en el inciso.

II. Usando el medidor de OD HI 8043

a) Asegúrese que el medidor haya sido calibrado y la tapa de plástico (blanca ) retirada b) Poner el medidor en “STB” media hora antes de usarse para la polarización del sensor c) Realizar mediciones de O.D. realizando movimientos de agitación manual en el caso de

mediciones en campo, para mediciones en laboratorio puede usarse un agitador magnético para lecturas correctas

d) Para mayor información consultar en al final del presente manual el instructivo de uso del Dissolved Oxigen Meter Portable, para el uso, calibración y mantenimiento correcto.