Determinación de La Demanda Bioquímica de Oxigeno y Oxigeno Disuelto

 

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO Y OXIGENO DISUELTO INTEGRANTES ● Laur Lauraa M Mil ilen enaa A Agu gude delo lo R Rui uizz [email protected] ● Ay Aylin lin Ta Tati tian anaa L Lez ezme mess O Osp spit itia ia [email protected] ● Luis Luisaa F Fer erna nand ndaa M Mat ateu euss B Bar areñ eñoo [email protected] Escuela de Ciencias Químicas, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia – UPTC.

RESUME RESU MEN: N: La oxidación microbiana o mineralización de la materia orgánica es una de las  principales reacciones que ocurren en los cuerpos naturales de agua y esta constituye aproximadamente 75% de los sólidos en suspensión y el 40% de los sólidos disueltos en un efluente líquido de composición media. La DBO es una medida de la cantidad de oxígeno utilizado por los microorganismos en la estabilización de la materia orgánica biodegradable, en condiciones aeróbicas, en un periodo de cinco días a 20 °C.El un método electrométrico, en el que se determina el oxígeno disuelto consumido, en sus procesos metabólicos, por los microorganismos, en la degradación de la materia orgánica, incubando la muestra en la oscuridad a 20 ± 30ºC, por cinco días. Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro. PALABRAS CLAVES: Oxígeno, materia orgánica, sólidos. METODOLOGÍA:

 

ANÁLISIS DE RESULTADOS Para el desarrollo de la práctica en la cual se pretende determinar la cantidad de oxígeno disuelto, en el momento de tomar las muestras es de suma importancia prevenir el intercambio de oxígeno entre la atmosfera y la muestra. Se medir el oxígeno disuelto de cada muestra con el medidor de oxígeno digital a la mayor brevedad para tener la verdadera concentración de la muestra. Las muestras son recolectadas en frascos esmerilados, donde a estos se les agrega un mililitro de solución de MnSO4 seguido un mililitro reactivo alcalino Después de agregarhasta los reactivos; tapar los se frascos teniendo de cuidado de no de atrapar burbujas; agitar vigorosamente que el precipitado haya dispersado. Agregar un poco de parafina alrededor de la tapa, y guardar un frasco por cada muestra a incubar donde no reciban luz solar y tengan temperatura constante y fresca. Para la determinación de oxígeno disuelto inicial se utilizó el método de titulación de Winkler, para la determinación de OD para las muestras frescas tratadas anteriormente, como para las muestras guardadas, justo en el momento de la determinación, agregar un mililitro de H 2SO4  concentrado  pipeteando por debajo del cuello de la botella. Tapar de nuevo y agitar vigorosamente hasta que todo el precipitado se disuelva, y enseguida proceda a la determinación por el método Winkler. Estandarización del tiosulfato de potasio Diluya 20 mL de la solución tituladora 0.025 N hasta 250mL con agua destilada en un balón volumétrico, y proceda a estandarizar esta solución. C 1 V 1=C 2 V 2 C 2=

20 mL∗ 0.025 N  250 mL

  = 0.002 N 

Tomar en un Erlenmeyer 5 mL de solución estándar de K 2Cr 2O7, agregar aproximadamente 1g de KI, 50mL de agua y 5mL de H2SO4 a 10%. 1 mol K2Cr2O7 = 6 eq

 N =

 Eq −gramo  L sln

0.025 N ∗ 6 Eq − gramo= M 

0.15 M

Tabla N°1: Datos de parámetros de muestra 1 y 2 por triplicado. Parámetro

Muestra 1

Muestra 2

DO (ppm)

3.36 3.38 3.40

2.03 4.03 6.03

 pH

6.91 6.93 6.95

6.12 6.15 6.17

DO%

48

58.1

 

50 52

60.1 62.1

Conductividad (μS/cm)

279 281 283

33 35 37

ORP

--148.8 146.8 -150.8

-182.7 -184.7 -186.7

Tabla N°2: Volumen gastado de cada titulante.  Normalidad ácido titulador (Na2SO4) (Na2SO4)

0.0025 N

Volumen ácido titulador (Na2SO4)

6 mL

 Normalidad estándar (K2Cr2O7) (K2Cr2O7)

0.03 N

Volumen estándar (K2Cr2O7)

5 mL

Determinación para las muestras de agua: mg/L(O2) =

Donde: A = Normalidad del titulante. B = mL de ácido gastados en la titulación. C = volumen de la muestra en mililitros. D = Peso equivalente gramo de oxígeno.

Valoraciones con ácido titulador  Muestra 1 →

[ 0.0025 N ∗6 mL ]   ∗7,999 g / mol∗1000 mg / g =2,39 mg / L

 Muestra 2 →

[ 0.0025 N ∗6 mL ]   ∗7,999 g / mol∗1000 mg / g=2,39 mg / L

50 L

50 mL

Valoraciones con solución estándar  Muestra 1 →

[ 0.025 N ∗ 4,19 mL ]   ∗7,999 g / mol∗1000 mg / g=16 . 76 mg / L

 Muestra 2 →

[ 0.025 N ∗ 4,09 mL ]   ∗7,999 g / mol∗1000 mg / g=16 . 36 mg / L

50 mL

50 mL

Diferencia de los promedios iniciales (OD1) y finales (OD2) de oxígeno como DBO5

 

mg/L DBO5 = OD1 – OD2 DBO5 para soluciones tituladas con ácido MUESTRA 1 DBO5= 3,38 -2,39 DBO5= 0,99mg/L

MUESTRA 2 DBO5= 4,03- 2,39 DBO5= 1,64 mg/L

 DBO5 para soluciones tituladas con solución estándar MUESTRA 1 DBO5= 3,38 -16.76 DBO5= -13.38 mg/L

MUESTRA 2 DBO5= 4,03- 16-36 DBO5= -12.33 mg/L

Se define la Demanda Química de Oxígeno (DQO) como la cantidad de O2 químicamente equivalente al Cr2O7 2− consumido en este proceso. Dicha equivalencia queda establecida a partir de las reacci rea ccione oness de red reducc ucción ión-ox -oxida idació ciónn cor corres respon pondie diente ntess (en med medio io áci ácido) do):: Semir Semirrea reacci cción ón par paraa el dicromato:  Cr 2O7 2− + 14 H+ + 6e− → 2 Cr 3+ + 7 H2O (Naranja) (Verde) Semirreacción para el oxígeno: O 2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O Como se puede observar, cada Cr 2O7 2− consume 6 electrones al reducirse, mientras que cada molécula de oxígeno consume 4 electrones. Los resultados de DBO5 fueron obtenidos a partir de muestras diluidas en agua oxigenada, es una medida indirecta del contenido de materia orgánica e inorgánica oxidable, mediante el uso de un fuertee oxida fuert oxidante nte en una muestra de agua. Sus unidades son miligramos de oxíg oxígeno eno disuelto por litro (mg O2/L). La demanda de oxígeno disuelto de aguas residuales, industriales, se debe a tres diferentes clases de materia: 1. Ma Mate teri rial al or orgá gáni nico co carb carbon onos oso, o, ut util iliza izabl blee como como fu fuen ente te de alim alimen ento to para para los los or orga gani nism smos os aeróbicos. 2. Nitróg Nitrógeno eno oxid oxidable, able, der derivado ivado de ni nitritos tritos,, amoniac amoniacoo y compue compuestos stos de nit nitrógen rógenoo orgáni orgánico co que sirven como alimento a bacterias específicas 3. Cie Cierto rtoss com compue puesto stoss quí químic micos os re reduc ductor tores es

 

“En aguas residuales domésticas, gran parte de la demanda de oxígeno se debe a la primera clase de materiales y se determina por la prueba de DBO (cinco días). En efluentes tratados biológicamente, la oxidación de los compuestos de la segunda clase y también determinarse por la misma prueba. El oxígeno disuelto: Es una medida del oxígeno que se encuentra disuelto en el agua debido a la solubilidad que este gas presenta en este elemento vital” [1]. Al realizar los cálculos de oxígeno disuelto se observa que dan valores superiores a 10 ppm, aunque se presenta una alta diferencia entre los l os valores teóricos y los experimentales. [ Valor teorico−Valor experimental ]   × 100 %E = Valor teorico

%E = %E =

3.38−16.76 3.38 4.03 − 16.36 4.03

× 100=395.86 × 100 = 305.96

Los porcentajes de error que se presentan son muy elevados, lo que quiere decir que al momento de realizar la muestra no se tomaron las muestras con la debida precaución, además que al momento de realizar el proceso analítico no se desarrollo de la mejor manera. En los parámetros analíticos en los que se puede fallar es el tiempo de incubación de la muestra, la temperatura a la que se debe dejar la muestra. Al momento de realizar el muestro se cometió el error de dejar un burbujeo o el haber dejado la contaminación entre el oxigeno atmosférico y el oxigeno que presenta la muestra de agua. Se sabe que la demanda biológica de oxigeno se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). Como el proceso de descomposición varía según la temperatura, este análisis se realiza en forma estándar durante cinco días a 20 ºC; esto se indica como D.B.O5. A continuación se observa unos de los parámetros para cada tipo de agua y se observa que las dos muestra de agua presentadas en este informe no cumplen con los parámetros de DBO5, ya que se  presenta un porcentaje de error error alto . La D. B. O. proporciona una medida sólo aproximada de la materia orgánica biodegradable presente en las aguas residuales.     

Agua Pura............................................................ Pura............................................................ 0 - 20 mg/l Agua Levemente Contaminada....................... 20 - 100 mg/l Agua Medianamente Contaminada ................100 - 500 mg/l Agua Muy Contaminada ............................. 500 - 3000 mg/l Agua Extremadamente Contaminada .... 3000 - 15000 mg/l

TRATAMIENTO ESTADÍSTICO Tabla N°3: Tratamiento estadístico para la muestra 1. Parámetro

Promedio

Varianza

DO (ppm)

 p= 3.36 + 3.38 + 3.40 =3.   σ  =¿ ¿=2.67E-4

Desviación estándar

2

3

 

DE =√ ( 2.67E-4 )=0.0

 

 pH

DO%

Conductivid   ad ORP

6.91 + 6.93 + 6.95

 p=  p=

3  48 + 50 + 52 3

=50

2

= 6.   σ  =¿ ¿=2.67E-4  

279 + 281 + 283

p=  p=

 

σ  =¿ ¿=2.67

 

DE =√ ( 2.67 )=1.63

2   σ  =¿ ¿=2.67

 

DE =√ ( 2.67 )=1.63

 

DE =√ ( 2.67 )=1.63

2

=281

3

146.8 + 148.8 + 150.8

DE =√ ( 2.67E-4 )=0.0

2

σ  =¿ ¿=2.67

3

Tabla N°4: Tratamiento estadístico para la muestra 2. Parámetro DO(ppm)

Promedio  p=

2.03 + 4.03 + 6.03 3

 p=

Conductivid   ad ORP

2

=4.   σ  =¿ ¿=2.67

6.12 + 6.15 + 6.17

 pH

DO%

Varianza

 p= p=  p=

Desviación estándar

2

  σ  =¿ ¿=4.33E-4

 

=6.

3 58.1 + 60.1 + 62.1 3 33 + 35 + 37 3

=35

182.7 + 184.7 + 186.7 3

DE =√ ( 4.33E-4 )= 0.

2

 

DE =√ ( 2.67 )=1.63

2

 

DE =√ ( 2.67 )=1.63

2

 

DE =√ ( 2.67 )=1.63

= 60.  σ  =¿ ¿=2.67  

DE =√ ( 2.67 )=1.63

 

σ  =¿ ¿=2.67 σ  =¿ ¿=2.67

El objetivo del análisis estadístico es identificar tendencias, para esta práctica se hizo un análisis estadístico en el cual incluye el promedio de los datos, varianza y desviación estándar. El promedio es la medida de posición central, se obtiene de la suma de los datos y se divide en el número de estos, se observa que para las dos muestras cada parámetro presenta un promedio coherente además que en la mayoría de estas se encuentra el promedio en el dato central. La varianza es una medida de dispersión que representa la variabilidad de una serie de datos respecto a su promedio, se calcula como la suma de los residuos al cuadrado dividido entre el total de observaciones , el resultado que se obtiene en las muestras está elevado al cuadrado ,por esta razón se calcula la desviación estándar para poder obtener el resultado ,el tratamiento de desviación estándar   para las dos muestras problemas se encuentra en valores cercanos, realizando todo el tratamiento estadístico se puede concluir que cada uno de los datos por triplicado que presenta cada una de las muestras no se encuentran tan alejados. Ya que el dato central en la mayoría de los parámetros se encuentra en el centro de los datos por triplicado .

CUESTIONARIO

 

1. Menciona diferentes industrias en las que por sus vertimientos de agua residual sea necesario determinar DBO5. ● Ind Indus ustri triaa de las bbebi ebidas das:: es nec necesa esario rio ddete etermi rminar nar eell DBO5 ya que los vertimientos producidos del lavado de botellas, producción de jarabes, tratamiento de agua y lavado de suelos, son muy alcalinos. ● Indu Indust stri riaa te text xtil il:: se hace hace nece necesa sari rioo dete determ rmin inar ar el DB DBO O 5  debido a que sus residuos son ● ● ● ● ●

generalmente coloreados, muy alcalinos, con elevada DBO, esta industria es una de las mayores consumidoras y contaminantes de agua. Indus Industria tria al alimenti imenticia: cia: se utiliz utilizaa gran canti cantidad dad de agua ppara ara re realizar alizar proces procesos. os. Indus Industria tria de gr grasas asas y ac aceites eites:: la produ producción cción de ggrasas rasas cconsu onsume me gran ccantida antidadd de agua qque ue no se pue puede de reu reutil tilizar izar,, estos estos res residu iduos os salen salen hac hacia ia el alc alcant antari arilla llado do altera alterando ndo pr propi opieda edades des fisicoquímicas y el agua residual. Indus Industria tria de pproduc roductos tos qu químicos ímicos:: se hac hacee neces necesario ario ddeterm eterminar inar el D DBO5 BO5 ya que se pproduc roducen en gran cantidad de vertimientos de sectores donde se preparan pesticidas, fertilizantes, industria de jabones, productos farmacéuticos, ceras, parafinas, etc. Indu Indust stri riaa de ma mate teri rial ales es:: es nec neces esar ario io det deter ermi mina narr DB DBO O 5 en diversos sectores como en la industria del caucho, vidrio, cemento, concreto, aluminio, pinturas, plásticos, etc. ya que  producen cantidades de desechos desechos considerables. Indu Indust stri riaa ag agro rope pecu cuar aria ia

2. Compare los resultados con la normatividad para verificar su cumplimiento. Según la normativa del ministerio de desarrollo económico “RESOLUCIÓN NO. 1096 de 17 de noviembre noviembre de 2000 "Por la cual se adopta el Regla Reglamento mento Técnic Técnicoo para el secto sectorr de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS.”” La cual en fuentes superficiales que, en promedio, mantengan los parámetros de DO mayores a 4 ppm para fuentes de agua aceptables. De acuerdo con los valores de DO obtenidos en esta práctica para la muestra 1 y 2 los valores obtenidos son 16.76 ppm y 16.36 ppm respectivamente. Lo que quiere decir que los valores de las muestras son aceptados por la resolución 1096 del 2000.Aunque al realizar los cálculos  para la determinación de DBO5 DBO5 este valor da negativo.

3.   Según el Sistema Globalmente Armonizado, ¿Cuál es la peligrosidad de los reactivos que se van a usar durante la práctica? En el sistema global armonizado, presenta diferentes ventajas como: ● Propo Proporcion rcionar ar un ma marco rco de cclasif lasificació icaciónn recon reconocido ocido para aq aquello uelloss país países es que ccarece arecenn del Sistema. ● Red Reduci ucirr la nec necesi esidad dad de efec efectua tuarr ensay ensayos os y eva evalua luacio ciones nes de los prod product uctos os quím químico icos, s, mediante la disponibilidad de información. ● Fac Facili ilitar tar el comer comercio cio int intern ernacio acional nal de aque aquello lloss prod producto uctoss que han sido eval evaluad uados os y clasificados según este Sistema. ● Me Mejo jora rarr la prot protec ecci ción ón de la salu saludd huma humana na y del del medi medioo ambi ambien ente te,, a trav través és de un sistema de comunicación de peligros ininteligible en el plano internacional. En la sección de FICHAS DE SEGURIDAD se encuentra la peligrosidad que presenta cada reactivo usado en esta práctica.

CONCLUSIONES

 

● El DBO DBO55 de una m muest uestra ra de agu aguaa expre expresa sa la can cantidad tidad ddee O2 di disuelto suelto m mgg por li litro tro de aagua, gua, qu quéé es cap capaz az de con consum sumirs irsee con confor forme me se deg degrad radaa los com compue puesto stoss org orgáni ánicos cos por efe efecto cto de  poblaciones bacterianas. En este sentido las pruebas de DBO se aplican para calcular el efecto que producen los efluentes comúnmente domésticos o industriales, sobre el contenido de oxígeno en los cuerpos de agua receptores y para evaluar la capacidad para asimilar  descargas.

● Con Contro trolar lar la temp tempera eratur turaa de incub incubaci ación ón a 20 °C ya que las var variac iacion iones es en la temperat temperatura ura  pueden afectar los valores obtenidos en la técnica determinación de la demanda bioquímica de oxígeno y oxígeno disuelto. Además de vigilar la formación de burbujas en los recipientes, controlando y teniendo cuidado al momento de llenarlos, para que no afecte en los valores obtenidos de los análisis

● Los méto métodos dos di diferen ferentes tes de ev evaluac aluación ión de co correla rrelaciones ciones ensay ensayados ados co confirm nfirman an la existenc existencia ia de correlación entre la DBO5, así como la baja correlación entre el factor de ensuciamiento y los  parámetros analizados inicialmente.

INFOGRAFÍA AG-CC-O1.. [1]  NORMA DE CALIDAD DEL AGUA Y CONTROL DE DESCARGAS AG-CC-O1 Extwprlegs1.fao.org. (2020). Retrieved 16 September 2020, from http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/dom60779.pdf .  RESOLUCIÓN N NO. 1096 de 17 de Noviembre de 2000 "Por la cual se adopta el Reglamento [2]  RESOLUCIÓ Técnico para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS." . Mins Minsalud.g alud.gov.co ov.co.. (2020 (2020). ). Retrieved 16 September 2020, from https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/Lists/BibliotecaDigital/RID v.co/sites/rid/Lists/BibliotecaDigital/RIDE/DE/DIJ/Resoluci E/DE/DIJ/Resoluci https://www.minsalud.go %C3%B3n_1096_de_2000.pdf .

[3]  DECRETO DECRETO 1594 DE 1984 Usos del agua y residuos líquidos líquidos.. Ideam.gov.co. (2020). Retrieved 16 September 2020, from http://www.ideam.gov.co/documents/24024/36843/Dec_ /documents/24024/36843/Dec_1594_1984.pdf/aacbcd5d 1594_1984.pdf/aacbcd5d-fed8-4273-9db7-fed8-4273-9db7http://www.ideam.gov.co 221d291b657f .

FICHAS DE SEGURIDAD

 Manganeso Pictogramas

Palabra de advertencia Atención

 

Indicaciones de peligro H290 Puede ser corrosivo para los metales.  H315 Provoca irritación cutánea. H319 Provoca irritación ocular grave.

Pictogramas

  Ioduro de potasio

GHS08 Palabra de advertencia Peligro Indicaciones de peligro H372 Provoca daños en los órganos (tiroides) tras exposiciones prolongadas o repetidas (en caso de ingestión)

Pictogramas

 Hidróxido de sodio

GHS05 Indicaciones de peligro  H290 Puede ser corrosivo para los metales H314 Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves

  Yoduro de sodio Pictogramas

Palabra de advertencia Atención Indicaciones de peligro  H400 Muy tóxico para los organismos acuáticos. Pictogramas

 

GHS05 Palabra de advertencia Peligro Indicaciones de peligro  H290 Puede ser corrosivo para los metales H314 Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves

Tiosulfato de sodio Pictograma

Palabra de advertencia: Atención Indicaciones de peligro H319 Provoca irritación ocular grave. H335 Puede irritar las vías respiratorias. H315 Provoca irritación cutánea.

 Dicromato de otasio Pictogramas

GHS03, GHS05, GHS06, GHS08, GHS09 Palabra de advertencia Peligro Indicaciones de peligro  H272 H301 Puede Tóxicoagravar en casoun deincendio; ingestióncomburente H312 Nocivo en contacto con la piel H314 Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves H317 Puede provocar una reacción alérgica en la piel H330 Mortal en caso de inhalación H334 Puede provocar síntomas de alergia o asma o dificultades respiratorias en caso de inhalación H335 Puede irritar las vías respiratorias H340 Puede provocar defectos genéticos H350 Puede provocar cáncer H360FD Puede perjudicar a la fertilidad. Puede dañar al feto H372 Provoca daños en los órganos tras exposiciones prolongadas o repetidas H410 Muy tóxico para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos

ANEXOS

 

Desechoo de res Desech residu iduos os:: Una vez con conclu cluida ida la det determ ermina inació ciónn de los res residu iduos os gen genera erados dos deb deben en neutralizarse antes de su disposición final. Es la responsabilidad del laboratorio cumplir con todos los reglamentos federales, estatales y locales referentes al manejo de residuos, particularmente las reglas de identificación, almacenamiento y disposición de residuos peligrosos. Los residuos de las titulaciones deben de almacenarse adecuadamente y ser dispuestos conforme lo señala la reglamentación aplicable para residuos peligrosos. Se Segú gúnn “D “DIR IREC ECCI CION ONAM AMIE IENT NTO O DE DEL L SIG SIG GU GUIA IA PA PARA RA LA GE GEST STIÓ IÓN N IN INTE TEGR GRAL AL DE RESIDU RES IDUOS OS CO CONV NVENC ENCIO IONAL NALES ES Y RES RESID IDUO UOS S PEL PELIGR IGROSO OSOS” S” de la UP UPTC. TC. Los res residu iduos os generados en esta práctica pueden ser desechados en el recipiente que se encuentra etiquetado como 1B ya que este recipiente contiene residuos de soluciones acuosas que contienen metales de transición y/o pequeños volúmenes de ácidos compatibles.