Métodos y técnicas químicas para determinar las propiedades fisicoquímicas del agua

MÉTODOS Y TÉCNICAS QUÍMICAS PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL AGUA

WILSON EDUARDO RADA ARIZA

BIOQUÍMICA

RAMÓN LOZADA DEVIA

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

FACULTAD CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN

LICENCIATURA EN BIOLOGÍA Y QUÍMICA

BARRANQUILLA ATLÁNTICO

2013

INTRODUCCIÓN

La composición química natural de las aguas puede verse alterada por actividades humanas: agrícolas, ganaderas e industriales, principalmente. La consecuencia es la incorporación de sustancias de diferente naturaleza a través de vertidos de aguas residuales o debido al paso de las aguas por terrenos tratados con productos agroquímicos o contaminados.

El aire, el suelo, la vegetación, el subsuelo, seres vivos en el medio acuático etc., incorporan sustancias externas de ellos por disolución, arrastre, intercambio o mediante diferentes procesos biológicos a las aguas naturales.

Debido a esto las aguas dulces posiblemente presenten una alta concentración de sustancias en su composición química natural, dependiendo de factores como las características de los terrenos atravesados, las concentraciones de gases disueltos, etc.

Algunos compuestos comunes encontrados en las aguas dulces están:

En su mayoría los carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, cloruros y nitratos.

Minoritariamente los fosfatos y silicatos, metales, gases disueltos como oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono.

El agua de lluvia presenta los cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+ los aniones: HCO3., Cl., Br., I., SO4, NO3., PO4. Además de dióxido de carbono, oxígeno, ozono, nitrógeno, argón, etc.

Estas incorporaciones ocasionan la degradación de la calidad del agua provocando diferentes efectos negativos como la modificación de los ecosistemas acuáticos la destrucción de los recursos hidráulicos riesgos para la salud incremento del coste del tratamiento del agua para su uso daño en instalaciones (incrustaciones, corrosiones, etc.) destrucción de zonas de recreo.

En el presente trabajo se conocerán las principales propiedades fisicoquímicas del agua y los métodos para su determinación.

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LAS AGUAS

Las principales propiedades fisicoquímicas del agua son:

Físicas:

Características organolépticas

Color, olor, sabor

Elementos flotantes

Temperatura

Sólidos

Conductividad

Radioactividad

Químicas:

pH

Materia Orgánica (Carbono orgánico total ,COT)

DBO

DQO

Nitrógeno y compuestos derivados (amoniaco, nitratos, nitritos, etc.)

Fósforo y compuestos derivados (fosfatos)

Aceites y grasas

Hidrocarburos

Detergentes

Cloro y cloruros

Fluoruros

Sulfatos y sulfuros

Fenoles

Cianuros

Haloformos

Metales

Pesticidas

Gases disueltos

Oxígeno

Nitrógeno

Dióxido de carbono

Metano

Ácido sulfhídrico

Biológicos

•Coliformes totales y fecales

Estreptococos fecales

Salmonellas

Enterovirus

MÉTODOS Y TÉCNICAS ANALÍTICAS

A continuación se enumeraran las técnicas mas frecuentes de determinación de las propiedades del agua:

Propiedades físicas:

Color

Las aguas superficiales pueden estar coloreadas 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.

Se pueden efectuar dos medidas de color en el agua: real y aparente. El color real del agua natural es el que presenta cuando se ha eliminado la turbidez (filtrando o centrifugando), siendo principalmente causado por materiales húmicos coloidales. Por el contrario, el color aparente es determinado directamente de la muestra original (sin filtración ni centrifugación), es debido a la existencia de sólidos en suspensión.

Para la determinación de color en el agua existen dos métodos:

1.- Método espectrofotométrico, que se usa principalmente en aguas industriales contaminadas que tienen colores poco usuales, y que no pueden ser igualados por el método colorimétrico.

El color se determina mediante un espectrofotómetro, cuyo esquema de funcionamiento se recoge en la figura, a tres longitudes de onda distribuidas por el conjunto del espectro visible: λ1 = 436 nm; λ2 = 525 nm y λ3 = 620 nm.

2.- El método del platino-cobalto: por comparación visual de la muestra con soluciones coloreadas de concentraciones conocidas o discos de cristal de color calibrados previamente con soluciones preparadas. 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.

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.

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 50.0 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, hay que diluir la muestra con agua destilada en proporciones conocidas, hasta que su valor se encuentre en el ámbito de las soluciones patrón.

Al final multiplicar por el factor de dilución correspondiente.

Cálculos

Calcular las unidades de color utilizando la siguiente fórmula:

unidades de color=(A x 50)/V

Donde:

A es igual a las unidades de color de la muestra diluida.

V es el volumen en mL de muestra tomados para la dilución.

Hay que anotar también el valor del pH del agua.

Olor

Se cuantifica mediante un test de dilución hasta desaparición del olor.

Turbidez

El método más empleado para determinar la turbidez del agua es la nefelometría.

Se basa en que al incidir en una muestra de agua un rayo luminoso, las partículas en suspensión dispersan parte de la luz que penetra en la muestra. Esa luz dispersada se recoge sobre una célula fotoeléctrica provocando una corriente eléctrica en función de su intensidad y, por lo tanto, del grado de turbidez de la muestra.

Nefelometría o turbidimetría. Turbidímetro de Jackson.

Unidades nefelométricas de formacina U.N.F. o unidades Jackson.

Temperatura

Existe una serie de métodos para medir la temperatura de forma continua.

La medida de este parámetro se puede hacer de manera sencilla y exacta mediante el empleo de sensores basados en el cambio de la resistencia de un resistor metálico o de un termistor. La termometría de resistencia se basa, pues, en el cambio en la resistencia de elementos conductores y semiconductores metálicos como una función de la temperatura.

Termometría.

Unidades: ºC.

Densidad

Densímetro.

Unidades: g/mL.

Sólidos en suspensión

Para su determinación se filtra la muestra de agua bien homogeneizada a través de un papel de filtro de 0.45 micrómetros que se seca a peso constante a temperatura de 105ºC. El incremento de peso del filtro antes y después de filtrar la muestra indicará el contenido en materias en suspensión de la muestra problema.

Gravimetría. Filtración,

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