Determinación De Materia Orgánica En Agua

Determinación de materia orgánica en agua

Análisis general de la contaminación por materia orgánica:

La estimación de la contaminación orgánica es un problema complejo y delicado, que precisa de las determinaciones y de los test. Debido a la naturaleza muy diversa de la materia orgánica y los diversos estados de degradación, no es posible considerar un único método o un solo test que pueda permitir hacerse cargo de la situación del problema. El balance se hará por comparación y relación de los resultados asociados a la verificación de las medidas de los componentes de la materia orgánica.

La oxidación de la materia orgánica para dar anhídrido carbónico y agua, y la de los compuestos minerales del nitrógeno para las substancias cuaternarias, conducen a un consumo del oxigeno del agua, que es renovado por el oxigeno del aire. En principio, la materia orgánica se utilizan como nutriente de los gérmenes aerobios; el nitrógeno con estado de oxidación superior (nitritos y nitratos), sirve a las nitrobacterias y nitrosomas. Todo el conjunto de reacciones puede conducir en un medio muy pobre en O2, como en las aguas estancadas, las bacterias que necesitan oxigeno lo retienen a expensas no solamente de los nitratos y nitritos sino a partir de los sulfatos con desprendimiento de sulfuro de hidrogeno. Estos fenómenos de oxidación que pueden tener lugar en la naturaleza, son más difíciles de reproducir en el laboratorio y de obtener la degradación última de la materia orgánica. Sin embargo ciertas técnicas como la Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) o el ensayo del olor, permite una apreciación de los fenómenos por vía biológica, con sus inherentes dificultades de reproducibilidad.

No obstante, para conseguir una oxidación más completa de la materia orgánica, se han desarrollado métodos químicos que utilizan reactivos más o menos enérgicos con una metodología precisa. Entre los métodos utilizados; se suele utilizar el dicromato de potasio (Demanda Química de Oxigeno, DQO) y el permanganato de potasio (Índice de Oxidabilidad).

En general la degradación de las sustancias orgánicas por medio de los test químicos es diferente y los resultados son difíciles de comparar a los obtenidos en los test biológicos.

Índice de Oxidabilidad:

La oxidación química de las materias orgánicas y de las substancias oxidables se puede efectuar con el permanganato de potasio en caliente o en frío. Según la acidez del medio y la temperatura. La oxidación es más o menos enérgica. Este test convencional permite apreciar el contenido de materia orgánica al mismo tiempo que la presencia de otras sustancias reductoras.

Se denomina índice de oxidabilidad de un agua al equivalente en oxigeno del permanganato de potasio consumido cuando se calienta éste en un baño maría durante 30 minutos con el agregado de una cantidad determinada de permanganato de potasio, en medio sulfúrico.

La oxidabilidad es una medida aproximada de la cantidad de materia orgánica existente en el agua, si el agua contiene nitritos, sulfuros, ión ferroso o cualquier otra sustancia mineral reductora del permanganato, se debe efectuar una corrección.

Sin embargo existe la desventaja de que ciertas sustancias tales como aminoácidos, cetonas o ácidos carboxílicos no son oxidados

Para obtener resultados comparables es imprescindible seguir en forma rigurosa la técnica analítica empleando siempre las mismas cantidades de reactivos y efectuando el calentamiento en idénticas condiciones.

La solución de KMnO4 empleada es 0,0125 N, esto tiene por finalidad facilitar los cálculos por cuanto como es fácil demostrar, 1 mL de la misma equivale a 0.1 mg de O2.

En esencia es una determinación por retorno, el permanganato de potasio, que no reaccionó con la materia orgánica, se reduce por el agregado de un volumen conocido de ácido oxálico de la misma normalidad del permanganato y el exceso de aquel se titula con KMnO4 0.0125 N.

Esta titulación se debe realizar a una temperatura de 60-80 °C. Si la oxidabilidad sobrepasa de 3,5 mg/L, volver a empezar la determinación diluyendo la muestra.

La reacción se llevará fundamentalmente en medio ácido, en la cual el permanganato se reduce a Mn II. La hemi-reacción producida es:

〖Mn〗_4^-+8H^++5e^-→〖Mn〗^(2+)+4H_2 O (1)

Demanda Química de Oxigeno (DQO):

Principio: La mayor parte de la materia orgánica resulta oxidada por una mezcla a ebullición de los ácidos crómico y sulfúrico. Se somete a reflujo una muestra en una solución ácida fuerte con exceso conocido de dicromato de potasio (K2Cr2O7). Después de la digestión, el K2Cr2O7 no reducido que quede, se determina con sulfato de amonio ferroso (SAF) para determinar la cantidad de K2Cr2O7 consumido y calcular la materia orgánica oxidable en términos de equivalente de oxigeno. El tiempo estándar de reflujo de 2 horas puede reducirse si se ha demostrado que un período más corto produce los mismos resultados.

La demanda de oxigeno química (DQO) está en función de las características de las sustancias presentes, de sus proporciones respectivas, de la posibilidad de oxidación, etc. Por lo que es bien evidente que la reproducibilidad de los resultados y su interpretación no serán satisfechas más que en las condiciones de metodología bien definidas y estrictamente respetadas.

La hemi-reacción de reducción del dicromato es:

〖Cr〗_2 O_7^(2-)+14H^++6e^-→〖2Cr〗^(3+)+〖7H〗_2 O (2)

Limitaciones e interferencias

Los compuestos alifáticos volátiles de cadena lineal no se oxidan en cantidad apreciable, en parte debido a que están presentes en la fase de vapor y no entran en contacto con el líquido oxidante; tales compuestos se oxidan más efectivamente cuando se agrega Ag2SO4 como catalizador. Sin embargo, éste reacciona con los iones cloruro, bromuro y yoduro produciendo precipitados que son oxidados parcialmente.

Las dificultades causadas por la presencia de los haluros pueden superarse en buena parte, aunque no completamente, por acomplejamiento antes del proceso de reflujo con sulfato de mercurio (HgSO4), que forma el haluro mercúrico correspondiente, muy poco soluble en medio acuoso. Si bien se especifica 1g de HgSO4 para 50 ml de muestra, se puede usar una menor cantidad cuando la concentración de cloruro sea menor de 2000 mg/L, mientras se mantenga una relación HgSO4: Cl- de 10:1.

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