Manual de Analisis de Aguas Residuales i

MANUAL DE ANÁLISIS DE AGUAS

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ST SS SD SSV DBO DQO

ING. J. TRINIDAD OJEDA SUAREZ

MANUAL DE ANÁLISIS DE AGUAS RESIDUALES__________________ Ing. J Trinidad Ojeda Suárez

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 .......................................................... .......

3 4 11 14 20 27 34 38 44 47 52 62 67 70 73 79 85 89 94 97 102 107 113

INSTRUCTIVO GENERAL DE OPERACIÓN DEL MEDIDOR DE O.D. HI 8043 HANNA INSTRUMENTS ...................................................................................................................... .. 116 GLOSARIO DE TERMINOS RELACIONADOS CON EL ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE AGUAS ........................................................................................................................ ... 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: ƒ

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

ƒ

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

ƒ

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

ƒ

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.

ƒ

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

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PRACTICA No 1

DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS Y SALES DISUELTAS EN AGUAS RESIDUALES

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 -

1 2

Estufa eléctrica ( operar a 103- 105oC) Balanza analítica de precisión ( 0.1mg) Mufla eléctrica ( 500 ± 50 oC), bomba d vacío Desecador

De tal forma que se puedan acomodar en la única mufla que hay por el momento Si se usa filtro de celulosa, se quema en la determinación de SS, usar de fibra de vidrio

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Reactivos -

Muestras en envases de polietileno con un volumen de 500ml

-

Preservar la muestra a 4oC 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) Determinación para sólidos totales (ST):

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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)

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si la cápsula es chica o mediana tomar unos 15 y 30 ml respectivamente usar unos 30 ml de muestra o menos para que la filtración a vacío sea rápida

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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 G1 G V

son los sólidos totales, en mg/L; es el peso de la cápsula con el residuo, después de la evaporación, en mg; es el peso de la cápsula vacía, en mg a peso constante, y 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 G2 V

es la materia orgánica total, en mg/L; es el peso de la cápsula con el residuo, después de la calcinación, en mg, y 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 G3 G4 V

son los sólidos suspendidos totales, en mg/L; es el peso del crisol con el disco a peso constante, en mg; es el peso del crisol con el disco y el residuo seco, en mg, y es el volumen de muestra, en mL.

Calcular el contenido de sólidos suspendidos volátiles de las muestras como sigue: SSV = (G4 - G5) * 1 000 / V 7

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donde: SSV G5 V

son los sólidos suspendidos volátiles , en mg/L; es el peso del crisol con el residuo, después de la calcinación, en mg; es el volumen de muestra, en mL.

Calcular el contenido de sales disueltas totales de las muestras como sigue: SDT = ST - SST donde: SDT ST SST

son las sales disueltas totales, en mg/L son los sólidos totales, en mg/L 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. FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

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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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PRÁCTICA No 2

DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS SEDIMENTABLES EN AGUAS RESIDUALES

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.

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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:_____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ TIPO DE ALMACENAMIENTO DE LA MUESTRA:________________________________________ PROCEDIMIENTO USADO:____________________________________________________________ FORMA DE ALMACENAMIEMNTO DE RESULTADOS :__________________________________ Comentario:

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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 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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PRÁCTICA No 3

DETERMINACIÓN DE GRASAS Y ACEITES EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

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.

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MATERIAL o o o o o o

Probeta de 100ml y 2 vasos de pp de 500ml Embudo Buchner ( Adaptado para matraz de 500ml), matraz kitasato de 500ml Pinzas para crisol, guantes para temperaturas altas y guantes de látex Pinzas para matraz, pinzas de tres dedos, mangueras para el condensador Equipo de extracción Soxhlet ( condensador, matraz bola de 250ml y cuerpo de extracción) 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

Cuidado al usar solventes más volátiles el riesgo de aumenta y se tiene que controlar con mayor precaución la temperatura

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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. Controlar la temperatura en el número 2 o 3 , verificar que no existan fugas de solvente y que no se acumule en el ambiente, nunca dejar trabajar solo el extractor. 2

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RESULTADOS Y CÁLCULOS 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 ƒ

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

ƒ

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.

CONTROL DE CALIDAD: 17

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NOMBRE DEL O 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:

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 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 18

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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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PRÁCTICA No 4

DETERMINACIÓN DE ACIDEZ Y ALCALINIDAD EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

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-HCO3H2O(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. 20

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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, OHBicarbonatos, HCO3Carbonatos, CO3-2 Dióxido de carbono, CO2 Silicatos, SiO3-2 Bi-silicatos, HSiO3Boratos, BO3-3 Mono-boratos, HBO3-2 Bi- boratos, H2BO3Fosfatos, PO4-3 Mono-fosfatos, HPO4-2 Bi- fosfatos, H2PO4-

Aguas naturales, residuales industriales Aguas naturales y residuales Aguas naturales y residuales Aguas subterráneas, residuales y/o profundas Aguas subterráneas Aguas subterráneas Aguas subterráneas y residuales agrícolas Aguas subterráneas y residuales agrícolas Aguas subterráneas y residuales agrícolas Aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales Aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales 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 21

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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: A N= x 100 B x 53 donde: N = es la normalidad del ácido usado, equivalentes/L.; A = son los gramos de carbonato de sodio; B = son los mL de ácido utilizados, y 22

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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:

A x100 B x 204.5 donde: N=

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). Determinación de Alcalinidad

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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. RESULTADOS Y CÁLCULOS

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 Reportar la acidez y/o alcalinidad en mg CaCO3/L con la precisión correspondiente.

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FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O 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:

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. III. La preparación de todos los reactivos usados en este método debe efectuarse bajo una campana 25

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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 ƒ

Los desechos ácidos se deben neutralizar para su posterior desecho.

ƒ

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 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) 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. 7) Química Ambiental , Colin Baird, editorial Reverte 2001

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PRÁCTICA No 5

DETERMINACIÓN DE DUREZA EN AGUAS

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.

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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: Denominación Muy Suaves Suaves Medias Duras Muy Duras

CaCO3 (ppm) 0 a 15 16 a 75 76 a 150 151 a 300 Más de 300

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.

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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:

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

-

Ca++]

+

EDTA

-------->

[ EDTA (color púrpura)

Ca+2

]

+

Murexide

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.

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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:

0.25g 20ml 1000mg x x = 5mg 1000ml 1g factor EDTA: (

) ml gastados de EDTA ----------- 5 mg de CaCO3 1 ml de EDTA --------------- x

Factor =

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:

mg / L (Ca + Mg ) =

ml de EDTA x factor x 1000 ml de muestra

DUREZA DE CALCIO Estandarización para calcio

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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 :

mg / l (Ca) =

ml de EDTA x factor x 1000 ml de muestra

CÁLCULOS

RESULTADOS Muestra : 1: a) b) 2: a) b)

Dureza total (mg/L)

Dureza de Calcio(mg/L) Dureza de Magnesio(mg/L)

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

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CONCLUSIONES

. FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O 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) “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. 3) Siegert, G: Laboratorio Básico de Química. UCV.

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PRÁCTICA No 6

ANÁLISIS DE COLOR EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

OBJETIVO ƒ 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

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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 ON /OFF una línea indicará que esta listo para trabajar.

, en la pantalla aparecerá

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 SI P -0.0mostrará . 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: ƒ ƒ ƒ ƒ

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. 35

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ƒ

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 SI P = -0.0-

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

2 EA0

= una lectura a cero no fue tomada

“0.0.0”

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

“33.0”

= Indica que la muestra absorbe mucha luz , se tiene que diluir. (indicación intermitente)

=C A P

= Rango de luz excesiva .La cubeta no está bien puesta , se filtra mucha luz

L0 cero

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

V

25.0

-BA-

= La “v” indica que la batería esta baja y se recomienda reemplazarla = Indica que la batería esta se termino y es necesario reemplazarla.

RESULTADOS:

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FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O 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-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 Que establece los límites permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales. 5) NMX-AA-003-1980 Aguas residuales muestreo 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.

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PRÁCTICA No 7

OXÍGENO DISUELTO (OD) EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

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 O2 ( g ) ⇔ O2 (ac) la constante de equilibrio que debe considerarse es la constante de la ley de Henry , [O (ac)] = 1.3x10−3 mol L−1 atm −1 KH = 2 PO2 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.

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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:

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

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

o o o o o

1

Sol. de almidón ( 20 g almidón soluble más 2g de ácido salícilico como conservador , diluir a 1 L) Disolución de sulfato manganoso Disolución alcalina de yoduro-azida Disolución de biyodato de potasio Ácido sulfúrico concentrado

consultar la norma para OD

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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. 40

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III. Método de la norma NMX-012- SFCI-2001 Reactivos: Azida de sodio (NaN3) Sulfato manganoso (MnSO4.4H2O o MnSO4.2H2O o MnSO4.H2O) Almidón soluble Tiosulfato de sodio pentahidratado (Na2S2O3.5H2O) Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) Para valorar el tiosulfato: Hidróxido de potasio (KOH) Dicromato de potasio (K2Cr2O7) Biyodato de potasio (KH(IO3)2) Hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido de potasio (KOH) Ácido salicilico (C6H4(OH)COOH)

Material - 3 botellas Winkler, 4 matraz Erlenmeyer de 300ml,1 probeta de 100ml, 2 pipetas de 10ml, 1 gotero. - 1 vaso de precipitados de 500ml - Bureta de 25 ml, pinzas para bureta y soporte Disolución de sulfato manganoso. Disolver en agua 480 g de sulfato manganoso, filtrar y diluir a 1 L. Esta disolución debe usarse siempre y cuando no de color al adicionarle una disolución ácida de yoduro de potasio en presencia de almidón. Disolución alcalina de yoduro-azida de sodio. Disolver en agua 500 g de hidróxido de sodio, 700 g de hidróxido de potasio y 150 g de yoduro de potasio, diluir a 1 L con agua destilada. A esta disolución agregar 10 g de azida de sodio disueltos en 40 mL de agua. Esta disolución no debe dar color con la disolución de almidón cuando se diluya y acidifique. Disolución indicadora de almidón. Disolver en 1 L de agua destilada caliente, 20 g de almidón soluble y 2 g de ácido salicílico como conservador. Mantener en refrigeración siempre que no esté en uso. Disolución estándar de tiosulfato de sodio (aprox. 0,025M). Pesar aproximadamente 6,205 g de tiosulfato de sodio y disolver en agua destilada y diluir a un litro; agregar un gramo de hidróxido de sodio en lentejas. Se debe calcular la concentración de esta disolución con una disolución de biyodato de potasio 0,002 1 M o con una disolución de dicromato de potasio 0,025 N, usando la disolución de almidón como indicador (1 mL de la disolución valorada de tiosulfato 0,025 M es equivalente a 1mg de oxígeno disuelto). Disolución de biyodato de potasio (0,002 1M). Pesar aproximadamente y con precisión 812,4 mg de biyodato de potasio y aforar a 1 L con agua destilada Disolución de dicromato de potasio (0,025 N). Pesar aproximadamente y con precisión 1,226 g de dicromato de potasio previamente secado a 105°C durante 2 h y aforar a 1 L con agua destilada. Valoración de la disolución de tiosulfato de sodio. En un matraz Erlenmeyer, disolver 1 g de yoduro de potasio exento de yodato en 60 mL de agua. Agregar 0,5 mL de ácido sulfúrico concentrado y 10 mL de la disolución de dicromato de potasio o biyodato de potasio, diluir a 100 mL con agua y valorar el yodo con la disolución de tiosulfato, agregar el almidón hasta el final de la determinación, cuando se alcance un color amarillo pálido. N de tiosulfato= V(KH(IO3)2) X N(KH(IO3)2)/ mL gastados de tiosulfato donde: N V

es la normalidad, y es el volumen.

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1. En una botella Winkler de 300ml con muestra por analizar, agregar 2ml de disolución de sulfato de manganoso, para fijar el oxígeno, más 2ml de disolución de yoduro- azida, agitar vigorosamente la botella y dejar sedimentar el precipitado . 2. Posteriormente agregar 2ml de ácido sulfúrico concentrado, tapar y mezclar por inmersión hasta completa disolución del precipitado. 3. Tomar 100ml de la solución de la botella Winkler y colocarlo en un matraz Erlenmeyer y titular con tiosulfato de sodio 0.25 M hasta un amarillo claro, añadir 5 gotas de solución de almidón y seguir titulando hasta color transparente. OD (mg/L) =

(M x mL de tiosulfato de Na x 8 x 1000) 98.7

M= molaridad de tiosulfato de Na (0.025) 8= son los gramos /equivalente de oxígeno 98.7 = volumen corregido por desplazamiento de los reactivos agregados a la botella tipo Winkler

RESULTADOS Muestras de aguas Aguas residuales Aguas potables Agua oxigenada Agua desoxigenada

Oxígeno disuelto (mg/L)

CONCLUSIONES

FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

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NOMBRE DEL O 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:

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PRÁCTICA No 8

DETERMINACIÓN DE CLORO LIBRE Y TOTAL EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

OBJETIVO ƒ

Determinar el contenido de cloro libre y total en aguas residuales y residuales tratadas por medio del colorímetro y por el método de adaptación “ The EPA DPD “ con el reactivo N,Ndietil-p-fenilendiamina (DFD).

INTRODUCCIÓN Entre los principales factores que influyen en el proceso de desinfección y tratamiento del agua con cloro, destacan los siguientes: ƒ Naturaleza, concentración y distribución de los microorganismos que se van a destruir ƒ Concentración de la sustancia desinfectante ƒ Naturaleza y temperatura del agua a tratar ƒ PH del agua ƒ Tiempo de contacto entre el cloro y el agua Las reacciones que tienen lugar entre el cloro y el agua, aunque parecen muy simples, no siempre lo son, ya que en el agua existen diversas sustancias y materiales orgánicos disueltos. A manera general, la reacción del cloro con el agua:

CL2 + H 2O → HCLO + HCl

(1)

el HCl generalmente es neutralizado por la alcalinidad del agua y el ácido hipocloroso (HClO) se ioniza, descomponiéndose en iones hidrógeno e hipoclorito.

HCL → H + + CLO −

(2)

la constante de ionización de la ecuación 2) depende de la temperatura y la constante de la hidrólisis de la reacción 1) es detal orden que no existe eb el agua una concentración apreciable de Cl2 en el agua , a no ser que el pH del agua sea menor de 3 y haya una concentración total de cloruros mayor de 1.00 mg/L. El ácido hipocloroso tiene un mayor poder oxidante y bactericida que el ión hipoclorito, razón esta que es muy importante ya que la proporción de estos dos es función principal del pH, debiendo operar, a un pH idóneo para lograr mayor eficiencia ene le proceso de desinfección.

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La presencia de cloro residual en el agua provoca, con frecuencia, un fuerte rechazo de la misma por parte del consumidor. El umbral de detección de sabor es de 0,5 ppm. El cloro no sólo es un importante desinfectante, sino que también reacciona con el amoniaco, hierro, manganeso y sustancias productoras de olores y sabores; por lo que, en general, mejora notablemente la calidad del agua. Sin embargo, también presenta efectos adversos. La formación de compuestos orgánicos y derivados del fenol que pueden bajo ciertas condiciones intensificarse y formar compuestos carcinógenos. El cloro aplicado al agua sufre diversas reacciones para producir cloro libre que consiste en cloro molecular acuoso, ácido hipocloroso e ion hipoclorito. A su vez el cloro libre es capaz de reaccionar fácilmente con el amoniaco y ciertos compuestos de nitrógeno formando cloro combinado produciendo monocloraminas, dicloroaminas y tricloruro de nitrógeno (compuestos potencialmente cancerígenos). La concentración y presencia de las especies de cloro libre y combinado depende de la temperatura, pH, proporción Cl2/N y tiempo de reacción. Tanto el cloro libre como el combinado pueden presentarse simultáneamente en el agua. En aguas naturales, tratadas y residuales tratadas es posible determinar la concentración de cloro libre, cloro combinado y cloro total, en el caso de cloro combinado es posible hacer una diferenciación entre monocloraminas, dicloraminas y tricloruro de nitrógeno. En aguas residuales no se suele establecer diferenciación entre cloro libre y cloro combinado, debido a que la cloración de aguas residuales raramente alcanza el nivel suficiente para producir cloro libre. La determinación de cloro activo libre y combinado puede hacerse mediante: • • • • •

Clorómetros. Test rápido colorimétrico cuantitativo. Con patrones estables entre 0 y 1 ppm de cloro residual. Método de la ortotolidina. Test rápido de cloro mediante juegos de reactivos con escala de colores. Contenidos de cloro entre 0,1 y 1,5 ppm. Método iodométrico para la determinación del contenido de cloro activo en concentraciones elevadas, superiores a 1 mg/l. Determinación volumétrica mediante el reactivo N, N-dietil-p-fenilendiamonio, DPD. Adecuado para concentraciones de "cloro activo libre" entre 0,1 y 4 mg/l o ppm. Método colorimétrico de la ortotolidina para concentraciones entre 0,01 y 1 ppm de cloro libre residual.

La determinación volumétrica es un método aplicable a la determinación de cloro residual en aguas de consumo con concentraciones comprendidas entre 0.1 y 4 mg/L. En presencia de cloro , la DPD produce, entre 6.2 y 6.5 una coloración roja susceptible de valoración volumétrica . El método de la ortotolidina es aplicable a aguas de consumo público para las que se utiliza como desinfectante el cloro que queda en el agua en forma de cloro residual libre o combinado. El contenido de cloro debe estar entre 0 y 1 ppm. Al añadir ortotolidina a un agua que contenga cloro residual , libre o combinado , se produce una coloración amarilla, susceptible de medir espectrofotométricamente. El contenido de cloro en mg/L se obtiene directamente a partir de la curva patrón previamente tarazada. Interfieren en la determinación de cloro por este método concentraciones elevadas de hierro, manganeso y nitritos. En esta práctica se usará el método modificado de “ The EPA DPD “ con el reactivo N,N-dietil-pfenilendiamina (DFD).

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El principio de este método se basa en la reacción instantánea entre el cloro libre con el N,N-dietilp-fenilendiamina (DFD) en ausencia de iones yoduro, reacciona en su forma reducida para producir el DFD oxidado de color rojo, el cual se vuelve a reducir valorando con sulfato ferroso amoniacal hasta que el color rojo desaparece. La adición posterior de yoduro de potasio actúa catalíticamente produciendo la liberación de cloro de las cloraminas el cual vuelve a ser valorado en el sistema DFD/Fe(II). La adición se realiza de manera gradual para poder determinar las fracciones correspondientes a mono, dicloraminas y tricloruro de nitrógeno. Cuando no se desee ninguna diferenciación entre las especies de Cloro es posible realizar una simplificación del método determinando cloro total. DEFINICIONES : Cloraminas. Derivados de amonio por sustitución de uno, dos o tres átomos de hidrógeno con átomos de cloro (monocloraminas NH2CI, dicloraminas NHCI2 y tricloruro de nitrógeno NCI3) y todos los derivados de compuestos orgánicos nitrogenados, determinados por el método descrito en el procedimiento presente. Cloro combinado. Es la fracción de cloro total presente en forma de cloraminas y cloraminas orgánicas. Cloro libre. Es el cloro presente en forma de ácido hipocloroso (HOCI), ion hipoclorito (OCI-) y cloro molecular disuelto. Cloro residual. Este término se refiere al cloro presente en agua, cuando ha sido adicionado durante el proceso de cloración. Cloro total. Es el cloro presente en formas libre y combinada MATERIAL o 2 Cubetas para Fotómetro C200 de 10 mL con tapa roscada o 2 pipetas de 10mL o 2 vasos de precipitados de 250ml o papel filtro, embudo para filtración, soporte y anillo EQUIPOS o Multiparameter Bench Photometer REACTIVOS o sobre de reactivo para cloro libre y cloro total

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RECOLECCIÓN, PRESERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS

a) Para aguas residuales o naturales el muestreo debe de realizarse de acuerdo a lo indicado en las normas mexicanas NMX-AA-003 y NMX-AA-014 . b) Deben colectarse al menos 500 mL de muestra en un frasco de vidrio o polietileno. c) El análisis de cloro residual debe de hacerse inmediatamente después de que la muestra es colectada evitando exceso de luz y agitación. d) Las muestras no deben ser almacenadas para su posterior análisis. PROCEDIMIENTO PARA CLORO LIBRE ( 0.00 – 2.5 mg/L)1

a) Seleccionar el número de programa para la determinación de cloro libre “ P5” b) Llenar la cubeta hasta la marca con la muestra sin reactivo, coloque el tapón. Poner la cubeta en el instrumento de forma correcta, presione “ZERO”, aparece “SIP” y en segundos “-0.0-“, ahora el instrumento ya tiene el blanco de referencia. Remueva la cubeta del instrumento. c) Adicionar a la cubeta con la muestra un sobre de reactivo de DPD ( HI 93701-0), vuelva a tapar y agitar por 20 segundos. Espere un minuto para que todo el reactivo no disuelto se precipite e inserte la cubeta en el instrumento. d) Presione READ DIRECT y aparecerá “SIP”, en algunos segundos el instrumento dará la concentración en mg/L de cloro libre en la pantalla. INTERFERENCIA

1) Puede haber interferencia por la presencia de : Bromo, Yodo, Ozono, y formas oxidadas de cromo y manganeso. 2) En caso de agua con una dureza mayor de 500 mg/L CaCO3, agitar la muestra aproximadamente por 2 minutos después de la adición del reactivo. 3) En el caso de que el agua contenga una alcalinidad mayor de 250 mg/L CaCO3 o una acidez mayor que 150 mg/L CaCO3, el color de la muestra puede desarrollar un rápido decoloramiento, para resolver este problema, se neutraliza la muestra con HCl o NaOH diluidos. FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

1

Es importante notar que en un método colorimétrico, el agua por analizar debe estar filtrada, eliminado el color previamente, de otra forma habrá interferencia.

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NOMBRE DEL O 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:

PROCEDIMIENTO PARA CLORO TOTAL ( 0.00 – 3.5 mg/L)

1) Seleccionar el número de programa para la determinación de cloro libre “ P6” 2) Llenar la cubeta hasta la marca con la muestra sin reactivo, coloque el tapón. Poner la cubeta en el instrumento de forma correcta, presione “ZERO”, aparece “SIP” y en segundos “-0.0-“, ahora el instrumento ya tiene el blanco de referencia. Remueva la cubeta del instrumento. 3) Adicionar a la cubeta con la muestra un sobre de reactivo de ( HI 93711), vuelva a tapar y agitar por 20 segundos. Espere un minuto para que todo el reactivo no disuelto se precipite e inserte la cubeta en el instrumento. 4) Presione TIMER y esperar al contador del instrumento el tiempo indicado 5) Presione READ DIRECT y aparecerá “SIP”, en algunos segundos el instrumento dará la concentración en mg/L de cloro libre en la pantalla.

BIBLIOGRAFÍA :

1) NMX-AA-073 –SCFI-2001 2) MANUAL DEL FOTOMETRO C200 , PRUEBAS PARA CLORO LIBRE Y TOTAL , páginas : 3) Tratamiento Biológico de Aguas residuales M.A. Winkler , Ed. Limusa 4) http://www.fundacion-ica.org.mx/RESIDUALES/CAPITULO2.pdf 5) Tratamiento de Aguas Residuales , Ramalho R.S. , Editorial Reverte España 6) Ingeniería de Aguas Residuales : Tratamiento , vertido y Reutilización , Metcalf & Hedí, Editorial McGraw-Hill 48

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PRÁCTICA No 9

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO) EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

OBJETIVOS

• •

Llevar a la práctica los conocimientos teóricos y desarrollar habilidades respecto a determinación de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) en aguas residuales. Observar, analizar y comprobar el método del reflujo abierto con un oxidante fuerte para la determinación de la DQO.

INTRODUCCIÓN

La demanda química de oxígeno (DQO) es una medida del consumo de oxígeno por materiales orgánicos e inorgánicos presentes ene el agua o en agua residual. Se expresa como la cantidad de oxígeno consumido en la oxidación química, en una prueba específica. Usando como oxidantes sales inorgánicas de permanganato o dicromato en un ambiente ácido y a altas temperaturas. La DQO estima la materia oxidable presente en el agua cualquiera que sea su origen, orgánico o inorgánico. Las aguas no contaminadas tienen valores de DQO de 5 ppm. Las aguas residuales domésticas suelen contener entre 250 y 600 ppm, y en las residuales industriales la concentración depende del proceso de fabricación. Generalmente se espera que el valor de DBO (demanda bioquímica de oxígeno) último o DBO20 se aproxime al valor de DQO. La DQO es de utilidad para determinar las diluciones necesarias en el ensayo de DBO. En presencia de materia orgánica en la muestra se tiene: 2 K 2Cr2O7 + 8 H 2 SO4 + 3C → 2 K 2 SO4 + 2Cr2 ( SO4 )3 + 3CO2 cuando la ebullición es muy prolongada y en ausencia de materia orgánica puede ocurrir la siguiente reacción: 2 K 2Cr2O7 + 8 H 2 SO4 → 2 K 2 SO4 + 2Cr2 ( SO4 )3 + 8 H 2O + 3O2 El principio general el método es: las sustancias orgánicas e inorgánicas oxidables presentes en la muestra, se oxidan mediante reflujo en solución fuertemente ácida (H2SO4) con un exceso conocido de dicromato de potasio (K2Cr2O7) en presencia de sulfato de plata (AgSO4) que actúa como agente catalizador, y de sulfato mercúrico (HgSO4) adicionado para remover la interferencia de los cloruros. Después de la digestión, el remanente de K2Cr2O7 sin reducir se titula con sulfato ferroso de amonio; se usa como indicador de punto final el complejo ferroso de ortofenantrolina (ferroina). La materia orgánica oxidable se calcula en términos de oxígeno equivalente.

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Para muestras de un origen específico, la DQO se puede relacionar empíricamente con la DBO, el carbono orgánico o la materia orgánica; la prueba se usa para controlar y monitorear después que se ha establecido la correlación. El método es aplicable a muestras de aguas residuales domésticas e industriales que tengan DBO superiores a 50 mg O2/L. Para concentraciones más bajas, tales como muestras de aguas superficiales, se puede usar el método modificado para bajo nivel en un intervalo entre 5 y 50 mg O2/L. Cuando la concentración de cloruro en la muestra es mayor de 2 000 mg/L, se requiere el método modificado para las aguas salinas. refrigerante Friedrich

pinzas de tres dedos

salida de agua

entrada de agua

matraz de reacción pinzas para matraz perlas de ebullicion

7

6

5

7

4

8

3 2

9 1 0

1

6

8 9

11 10

5

4 3 2

1

Equipo a reflujo como digestor para DQO MATERIAL o Matraz de bola esmerilado de 500ml o Condensador Friedrich , Allihn o Liebig o Pinzas para matraz, soporte, pinzas de tres dedos, mangueras para refrigerante o Parrilla de calentamiento, 1 probeta de 50ml, 1 probeta de 100ml o 2 vasos de precipitados de 250ml, varilla de vidrio Protección: Guantes de hule, guantes para temperaturas altas, lentes de seguridad y campana extractora REACTIVOS

I. Disolución estándar de dicromato de potasio (para concentraciones altas), (0,041 7 M). Pesar aproximadamente y con precisión 12,259 g de dicromato de potasio, previamente secado durante 50

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2 h a 105°C ± 1°C, disolver y aforar a 1 L con agua y homogeneizar. Se puede preparara unos 500ml para seis equipos. II. Disolución estándar de dicromato de potasio (para concentraciones bajas), (0,004 17 M). Si se va a realizar esta parte, realizar la dilución correspondiente con la solución anterior para unos 500ml. III. Disolución de sulfato ferroso amoniacal (0,25 M); disolver en aproximadamente 800 mL de agua aproximadamente 98,0 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado , agregar cuidadosamente 20 mL de ácido sulfúrico concentrado, enfriar, llevar a 1 L con agua y homogeneizar. IV. Normalización de la disolución de sulfato ferroso amoniacal (0,25 M) . Tomar una alícuota de 10 mL de la disolución estándar de dicromato de potasio 0,041 7 M . Diluir con agua hasta 100 mL, agregar cuidadosamente 30 mL de ácido sulfúrico concentrado y homogeneizar, enfriar y valorar con la disolución de sulfato ferroso amoniacal 0,25 M, utilizando 3 gotas de 1,10-fenantrolina como indicador, hasta el cambio de color de azul verdoso a café rojizo. Esta disolución debe normalizarse cada vez que se utilice. V. Disolución de sulfato ferroso amoniacal (0,025 M). Diluir 100 mL de la disolución de sulfato ferroso amoniacal 0,25 M a 1 L. Valorar con la disolución de dicromato de potasio 0,004 17 M . VI. Disolución de ácido sulfúrico-sulfato de plata. Disolver cristales o polvo de sulfato de plata , en ácido sulfúrico concentrado en una relación 5,5 g Ag2SO4 /Kg H2SO4. Se requieren de 1 a 2 días para que se disuelva completamente el sulfato de plata. Por ejemplo para preparar unos 500ml de esta disolución , disolver 5 g de Ag2SO4 en 500ml de H2SO4 VII. Disolución indicadora de 1,10-fenantrolina. Pesar aproximadamente y con precisión 1,485 g de 1,10-fenantrolina y aproximadamente 0,695 g de sulfato ferroso heptahidratado, diluir y aforar a 100 mL con agua y homogeneizar. VIII. Disolución estándar de biftalato de potasio (500 mg O2/mL). Pesar aproximadamente y con precisión 0,425 g de biftalato de potasio patrón primario previamente secado a 120°C durante 2 h, disolver y aforar a 1 L con agua. El biftalato tiene una DQO teórica de 1,176 mg O2/mg de Biftalato, por lo que la DQO teórica de esta disolución es de 500 micro g O2/mL. Esta disolución es estable hasta por 3 meses si se mantiene en refrigeración y en ausencia de crecimiento biológico visible1. Procedimiento Parte I Método del reflujo para DQO mayores de 50 mg/L

a) Colocar 50 ml de muestra en el matraz de bola , ( para muestras con valores que se estiman con DQO>900 mg/L, usar una pequeña porción de la muestra (5ml) y diluir con agua destilada hasta los 50ml ). Agregar 1 g de sulfato mercúrico y algunas perlas de vidrio. Adicionar una alícuota de 25ml de la disolución estándar de dicromato de potasio 0.0417 M y mezclar con 1

Verificar si es necesario prepararla

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b) c)

d) e)

f)

movimientos circulares. Adicione 5 ml de la disolución H2SO4-Ag2SO4, se agita para disolver el sulfato mercúrico2. Conectar el matraz de bola a reflujo con el condensador tipo Friedrich de preferencia, sino se tiene usar el tipo Allinh, de tramo más alto, si no se tiene por última opción usar el tipo Liebig , y hacer circular el agua de enfriamiento, todavía no colocar la parrilla de calentamiento. Por el extremo superior del condensador agregar lentamente y con cuidado 70 ml de la disolución de H2SO4-Ag2SO4 y agitar en forma circular para homogeneizar. Precaución: agitar muy bien la mezcla antes de suministrar calor para prevenir el sobrecalentamiento en el fondo del matraz y la formación de espuma. Calentar el matraz a reflujo durante 2 horas a partir de que comience la ebullición. Deje enfriar y enjuagar el condensador desde la parte superior con 25ml de agua destilada. Desconectar el refrigerante y agregar agua destilada a la muestra al doble de su volumen. Enfriar a temperatura ambiente y agregar tres gotas de indicador de 1,10 fenatrolina como indicador y titular con la disolución de sulfato ferroso amoniacal 0.25M. tomar como punto final el primer cambio de color de azul verdoso a café-rojizo; el color azul-verdoso puede reaparecer. De la misma manera , someter simultáneamente un blanco o testigo que contenga los reactivos y un volumen de agua destilada igual al de la muestra.

Parte II Para niveles menores de DQO Prácticamente se realiza el mismo procedimiento, pero ahora se usa la disolución estándar de K2Cr2O7 estándar de 0.00417M y titular con sulfato ferroso amoniacal 0.025M. Tener cuidado extremo, ya que cualquier traza de materia orgánica en la vidriería o deposiciones desde la atmósfera pueden causar errores. CÁLCULOS

DQO =

V1 − V2 xMx8000 V3

donde, V1= es el volumen en mL de la disolución de sulfato ferroso amoniacal requerido para la valoración del testigo; V2=es el volumen en mL de la disolución de sulfato ferroso amoniacal requerido para la valoración de la muestra; V3=es el volumen en mL de la muestra, y M= es la molaridad de la disolución de sulfato ferroso amoniacal utilizada en la determinación. INTERFERENCIAS

1) 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 2

Nota: si la muestra en el matraza, al agregar el dicromato se colorea de un verde oscuro muy intenso, es evidente que la cantidad de oxidante es insuficiente, es necesario diluir la muestra.

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catalizador. Sin embargo, éste reacciona con los iones cloruro, bromuro y yoduro produciendo precipitados que son oxidados parcialmente. 2) 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 1 g de HgSO4 para 50 mL de muestra, se puede usar una menor cantidad cuando la concentración de cloruro sea menor de 2 000 mg/L, mientras se mantenga una relación HgSO4:Cl– de 10:1. La técnica no se debe usar para muestras que contengan más de 2 000 mg de Cl–/L; existen otros procedimientos diseñados para determinar la DQO en aguas salinas. 3) El nitrito (NO2–) tiene una DQO de 1,1 mg de O2/mg de NO2–-N, y como las concentraciones de NO2– en aguas rara vez son mayores de 1 o 2 mg NO2–-N/L, esta interferencia es considerada insignificante y usualmente se ignora. Para evitar una interferencia significante debida al NO2–, agregar 10 mg de ácido sulfámico por cada mg de NO2–-N presente en el volumen de muestra usado; agregar la misma cantidad de ácido sulfámico al blanco de agua destilada. 4) Las especies inorgánicas reducidas, tales como iones ferroso, sulfuro, manganoso, etc., se oxidan cuantitativamente bajo las condiciones de la prueba; para concentraciones altas de estas especies, se pueden hacer las correcciones al valor de DQO obtenido, según los cálculos estequiométricos en caso de conocer su concentración inicial. FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O 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:

Tratamiento de residuos:

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BIBLIOGRAFÍA 1) NMX-AA-030-SFCI Terminación de Demanda química de Oxígeno en aguas naturales, residuales y residuales tratadas. 2) Roider J. Análisis de Aguas, Omega, Barcelona, 1990

3) Standard Methods for The Examination of water . American Public Health association, American Water Works association, Water Pollution Control, 19 ed., New York , 1995 4) http://www.geocities.com/lab_sanitaria/practica.htm 5) NOM-001-ECOL-1996 Que establece los límites permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales. 6) R.S. Ramalho Tratamiento de Aguas Residuales , Ed. Reverté , 2003

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PRÁCTICA No 10

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

OBJETIVO

Realizar un análisis del agua para determinar la demanda bioquímica de oxígeno por el método de las diluciones INTRODUCCIÓN

Expresa la cantidad de oxígeno necesario para la oxidación bioquímica, de los compuestos orgánicos degradables existentes en el líquido residual. Fijando ciertas condiciones de tiempo y temperatura, por ej. en 5 días y a 20 º C. *Cantidad de oxígeno consumida durante un tiempo determinado, a una temperatura dada, para descomponer por oxidación las materias orgánicas. Es una característica cuantificable del grado de contaminación del agua a partir de su contenido de sustancias biodegradables. Ese contenido se expresa en función de la demanda de oxígeno de los microorganismos participantes en la degradación de la materia orgánica presente a 20 oC en un tiempo predeterminado. (Usualmente 5 días. DBO5) Una medida cuantitativa de la contaminación del agua por materia orgánica (sirve como nutriente y requiere oxígeno para su descomposición) es la determinación de la rapidez con que la materia orgánica nutritiva consume oxígeno por la descomposición bacteriana y se le denomina Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). La DBO es afectada por la temperatura del medio, por las clases de microorganismos presentes, por la cantidad y tipo de elementos nutritivos presentes. Si estos factores son constantes, la velocidad de oxidación de la materia orgánica se puede expresar en términos del tiempo de vida media (tiempo en que descompone la mitad de la cantidad inicial de materia orgánica) del elemento nutritivo. La DBO de una muestra de agua expresa la cantidad de miligramos de oxígeno disuelto por cada litro de agua, que se utiliza conforme se consumen los desechos orgánicos por la acción de las bacterias en el agua. La demanda bioquímica de oxígeno se expresa en partes por millón (ppm) de oxígeno y se determina midiendo el proceso de reducción del oxígeno disuelto en la muestra de agua manteniendo la temperatura a 20 ºC en un periodo de 5 días. Una DBO grande indica que se requiere una gran cantidad de oxígeno para descomponer la materia orgánica contenida en el agua. El agua potable tiene una DBO de 0.75 a 1.5 ppm de oxígeno y se considera que el agua está contaminada si la DBO es mayor de 5 ppm. Las aguas negra municipales contienen entre 100 y 400 ppm pero los desechos industriales y los agrícolas contienen niveles de DBO del orden de miles de ppm. La reducción de los niveles de DBO se hace mediante tratamiento de aguas negras. 55

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Valores típicos de Demanda Bioquímica de Oxígeno para aguas de diferente calidad. Tipo de agua Agua potable Agua poco contaminada Agua potable negra municipal Residuos industriales

DBO mg/L 0.75 a 1.5 5 a 50 100 a 400 5 00 a 10 000

Según la norma NOM-001-ECOL-1996, los valores máximos permitidos (mg/l) son: RIOS Uso riego agrícola (A) P.M. P.D. 150 200

Uso público urbano(B) P.M. P.D. 75 150

EMBALSES NATURALES Y ARTIFICIALES Protección de vida Uso en riego agrícola Uso público urbano (C) acuática(C) (B) P.M. P.D. P.M. P.D. P.M P.D. 30 60 75 150 30 60

AGUAS Explotación pesquera , navegación y otros (A) P.M. P.D. 150 200

SUELO

Recreación(B)

ESTUARIOS (B)

Uso en riego agrícola (A)

P.M. 75

P.M. 75

P.M. N.A.

P.D. 150

P.D. 150

P.D. N.A.

HUMEDALES NATURAES (B)

P.M 75

P.D. 150

P.D. = Promedio diario; P.M. = promedio mensual ; N.A.= No es aplicable (A), (B) y (C): tipo de cuerpo receptor según la ley Federal de derechos

La demanda bioquímica de oxígeno en las aguas residuales es el resultado de tres tipos de materiales : (1) materiales orgánicos carbónicos, utilizables como fuente de alimentación por organismos aeróbicos; (2) nitrógeno oxidable, derivado de la presencia de nitritos , amoniaco, y en general compuestos orgánicos nitrogenados que sirven como alimentación de para bacterias específicas ( nitrosomas y nitrobacter ); (3) compuestos químicos reductores ( ion ferroso ,sulfitos, sulfuros, que se oxidan con el OD. La utilización de oxígeno en el ensayo de DBO es muy lenta, alcanza su límite de DBO en más de 20 días. Este alcanzado se denomina DBOf. En la práctica el DBO se refiere a 5 días , lo cual se hace con la notación DBO5. Se puede decir que aun 5 días es un periodo demasiado largo para esperar resultados de un ensayo. La relación entre el DBO5 y DBOf varían de acuerdo a los materiales orgánicos presentes. Para aguas residuales urbanas se asume : DBO5/DBOf = 0.77. Generalmente el valor de DBO es menor al valor de DQO, las razones son las siguientes : 1) muchos compuestos orgánicos oxidados por el dicromato no son oxidables bioquímicamente 56

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2) ciertos iones inorgánicos tales como sulfuros (S-2), tiosulfatos ( S2O3-2), nitritos (NO2-1), y ion ferroso (Fe2+) son oxidados por el dicromato potásico , lo cual significa que son tomados en cuenta en la DQO, y sin embargo no son detectados en el ensayo de DBO.

MATERIALES o botellas Winkler de 300ml (3) o incubadora a 20oC. Eliminar toda luz para evitar la posibilidad de producción de fotosintética de OD. o Medidor de OD, termómetro ( 0 a 80oC) o 2 Pipetas de 10ml, 2 vasos de pp 250 ml o Probeta de 100ml , vaso de pp de 250 ml o Bomba para saturar con aire REACTIVOS Disolución amortiguadora de fosfato. Pesar aproximadamente 8,5 g de fosfato monobásico de potasio 21,75 g de fosfato dibásico de potasio , 33,4 g de fosfato dibásico de sodio heptahidratado y 1,7 g de cloruro de amonio , disolver en 500 mL de agua y aforar a 1 L. El pH de la disolución debe ser de 7,2. Desechar el reactivo (o cualquiera de los siguientes reactivos) si hay algún signo de crecimiento biológico en el frasco de almacenamiento. Disolución de sulfato de magnesio. Pesar aproximadamente 22,5 g de sulfato de magnesio heptahidratado , disolver en agua y diluir a 1 L. Disolución de cloruro de calcio. Pesar aproximadamente 27,5 g de cloruro de calcio anhídro , disolver en agua y diluir a 1 L. Disolución de cloruro férrico. Pesar aproximadamente 0,25 g de cloruro férrico hexahidratado , disolver en agua y diluir a 1 L. Disolución de ácido sulfúrico (0,1N). Agregar aproximadamente 2,8 mL de ácido sulfúrico concentrado a 500 mL de agua, mezclar bien y diluir hasta 1 L. Disolución de hidróxido de sodio (0,1N). Pesar aproximadamente 4,0 g de hidróxido de sodio , disolver en agua y diluir a 1 L. Disolución de sulfito de sodio. Pesar aproximadamente 1,575 g de sulfito de sodio , disolver en agua y diluir a 1 L. Esta disolución no es estable; por lo que debe prepararse diariamente. Disolución patrón de glucosa-ácido glutámico. Secar glucosa y ácido glutámico a 103ºC durante una hora. Pesar aproximadamente y con precisión 150,0 mg de glucosa y 150,0 mg de ácido glutámico, diluir en agua y aforar a 1 L. Preparar inmediatamente antes de usarla. Esta disolución tiene una DBO5 de 198 mg/L.

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Disolución de cloruro de amonio. Pesar aproximadamente 1,15 g de cloruro de amonio y disolver en 500 mL de agua, ajustar el pH a 7,2 con disolución de hidróxido de sodio y aforar a 1 L. La disolución contiene 0,3 mg N/mL. RECOLECCIÓN, PRESERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS

a) En el caso de aguas naturales debe tomarse un mínimo de 1 L de muestra en un envase de polietileno o vidrio. En el caso de aguas residuales (DBO5 mayores a 50 mg/L) deben tomarse mínimo 100 mL. Pueden utilizarse muestras simples o compuestas. b) No se debe agregar ningún preservador a las muestras. Solo deben conservarse a 4ºC hasta su análisis. c) El tiempo máximo de almacenamiento previo al análisis es de 24 h. PROCEDIMIENTO

1.1 Preparación de agua para dilución Colocar el volumen requerido de agua en un frasco y añadir por cada litro de agua 1 mL de cada una de las siguientes disoluciones: disolución de sulfato de magnesio, disolución de cloruro de calcio , disolución de cloruro férrico y disolución amortiguadora de fosfatos. Preparar el agua de dilución diariamente. Analizar y almacenar el agua de dilución como se describe en los incisos 1.2 y 1.3, de tal forma que siempre tenga a mano agua de calidad garantizada. Antes de usar el agua de dilución debe ponerse a una temperatura aproximada de 20ºC. Saturar con oxígeno aireando con aire filtrado, libre de materia orgánica durante 1 h por lo menos. Si la muestra presenta alto contenido de biocidas como cloro o se sabe de su bajo contenido de materia orgánica, es necesario inocular la muestra. Si se requiere, sembrar el agua de dilución como se indica en el inciso 1.4 1.2 Control del agua de dilución Utilizar este procedimiento como una comprobación aproximada de la calidad del agua de dilución. Si la disminución de oxígeno disuelto del agua excede de 0,2 mg/L, obtener agua de mejor calidad mejorando la purificación o usar agua de otra fuente. Alternativamente si se requiere inhibir la nitrificación, almacenar el agua de dilución sembrada en una habitación oscura a temperatura ambiente hasta que la captación de oxígeno disuelto se haya reducido lo suficiente para cumplir los criterios de comprobación del agua de dilución. No se recomienda su almacenamiento cuando la DBO5 se va a determinar sin inhibir la nitrificación ya que pueden desarrollarse microorganismos nitrificantes durante ese tiempo. Si el agua de dilución no ha sido almacenada para mejorar su calidad, añadir suficiente inóculo como para un consumo de OD de 0,05 mg/L a 0,1 mg/L en cinco días a 20°C. Al Incubar en un frasco Winkler lleno de agua de dilución durante cinco días a 20°C, el consumo no debe ser mayor a 0,2 mg/L y preferiblemente no menor a 0,1 mg/L. 1.3 Control de la glucosa-ácido glutámico 58

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Comprobar en cada lote analítico la calidad del agua de dilución, la efectividad del inóculo y la técnica analítica mediante determinaciones de la DBO5 en muestras estándar de concentración conocida. Utilizar la disolución de glucosa-ácido glutámico como disolución madre de control. La glucosa tiene una tasa excepcionalmente alta y variable de oxidación, pero cuando se utiliza con ácido glutámico, dicha tasa se estabiliza y es similar a la obtenida en muchas aguas residuales municipales. Alternativamente, si un agua residual particular contiene un componente principal identificable que contribuya a la DBO5, utilizar este compuesto en lugar de la glucosa-ácido glutámico. Determinar la DBO5 de una disolución al 2 % de la disolución de control patrón de glucosa-ácido glutámico utilizando las técnicas expuestas en los incisos 1.4 a 1.10. 1.4 Inóculo Fuente de la siembra Es necesario contar con una población de microorganismos capaces de oxidar la materia orgánica biodegradable de la muestra. El agua residual doméstica, los efluentes no clorados o sin desinfección, los efluentes de las plantas de tratamiento de desechos biológicos y las aguas superficiales que reciben las descargas de aguas residuales que contienen poblaciones microbianas satisfactorias. Algunas muestras no contienen una población microbiana suficiente (por ejemplo, algunos residuos industriales no tratados, residuos desinfectados, residuos de alta temperatura o con valores de pH extremos). Para tales residuos, sembrar el agua de dilución añadiendo una población de microorganismos. La mejor siembra es la que proviene del efluente de un sistema de tratamiento biológico de aguas residuales. Cuando se usa como siembra el efluente de tratamiento biológico de sistema de aguas residuales se recomienda la inhibición de la nitrificación. Cuando no se disponga de ésta, utilizar el sobrenadante del agua residual doméstica después de dejarlo reposar a temperatura ambiente durante al menos 1 h, pero no más de 36 h. Determinar si la población existente es satisfactoria haciendo la prueba de la siembra en una muestra para DBO5. El incremento del valor de la DBO5 indica una siembra exitosa 1.5 Control del inóculo Determinar la DBO5 del material de siembra como para cualquier otra muestra. Esto es una siembra control. A partir de este valor y de uno conocido de la dilución del material de siembra (en el agua de dilución) determinar el consumo de OD de la siembra. Lo ideal es hacer disoluciones tales de la siembra que la mayor cantidad de los resultados presenten una disminución de al menos el 50 % del OD. La representación de la disminución del OD (mg/L) con respecto a los mililitros de siembra, tiene que ser una línea recta cuya pendiente corresponde a la disminución de OD por mililitro del inóculo. La intersección del eje de las abscisas (OD) representa el consumo del oxígeno causado por el agua de dilución y debe ser inferior a 0,1 mg/L (ver inciso 1.8). Para determinar el consumo de OD de una muestra, se resta el consumo de OD de la siembra, del consumo de OD total. La captación de OD total del agua de dilución sembrada debe oscilar entre 0,6 mg/L y 1,0 mg/L. 1.6 Pretratamiento de la muestra 1.6.1 Muestras con pH ácidos o básicos Neutralizar las muestras a un pH entre 6,5 y 7,5 con ácido sulfúrico o hidróxido de sodio de concentración tal que la cantidad de reactivo no diluya la muestra en más del 0,5 %. El pH del agua de dilución sembrada no debe verse afectado por la dilución de la muestra. 59

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1.6.2 Muestras que contienen cloro residual Si es posible, evitar las muestras que contengan cloro residual, tomándolas antes del proceso de cloración. Si la muestra ha sido clorada pero no hay residuo detectable de cloro, sembrar el agua de dilución. Si hay cloro residual, eliminar el cloro de la muestra y sembrar con inóculo (ver inciso 1.4). No se deben analizar las muestras cloradas sin sembrar el agua de dilución. En algunas muestras, el cloro desaparece en el lapso de 1 h a 2 h después de su exposición a la luz. Esto suele ocurrir durante el transporte o la manipulación de la muestra. Para las muestras en las que el residuo de cloro no se disipe en un tiempo razonablemente corto, eliminar el cloro residual añadiendo disolución de sulfito de sodio. Determinar el volumen requerido de disolución de sulfito de sodio cuantificando el cloro residual total. Añadir a la muestra neutralizada el volumen relativo de la disolución de sulfito de sodio determinada por la prueba anterior, mezclar y después de 10 min a 20 min, comprobar el cloro residual de la muestra. 1.6.3 Muestras sobresaturadas con OD En aguas frías o en aguas donde se produce la fotosíntesis (aguas de embalses), es posible encontrar muestras que contienen más de 9,0 mg OD/L a 20ºC. Para evitar la pérdida de oxígeno durante la incubación de tales muestras, reducir el OD por saturación, calentando la muestra aproximadamente a 20°C en frascos parcialmente llenos mientras se agitan con fuerza o se airean con aire limpio, filtrado y comprimido. 1.6.4 Ajustar la temperatura de la muestra a 20°C ± 1°C antes de hacer diluciones. 1.6.5 Inhibición de la nitrificación Si se requiere inhibir la nitrificación adicionar 3,0 mg de 2-cloro-6 (triclorometil) piridina a cada uno de los frascos antes de recolectar o bien adicionar la cantidad suficiente de agua para tener una concentración de 10 mg/L aproximadamente. Entre las muestras que requieren inhibición de la nitrificación se incluyen, los efluentes tratados biológicamente, las muestras sembradas con efluentes tratados biológicamente y las aguas superficiales entre otras. Debe hacerse la observación del uso de inhibición del nitrógeno cuando se presente el informe de los resultados 1.7 Técnicas de dilución 1.7.1 Las diluciones que dan lugar a un OD residual mayor de 1 mg/L y una captación de OD de al menos 2 mg/L después de 5 días de incubación, producen los resultados más confiables. Hacer varias diluciones (al menos 3) por duplicado de la muestra preparada para obtener una captación de OD en dicho intervalo. La experimentación con una muestra concreta permite el uso de un número menor de diluciones. Un análisis más rápido tal como la DQO, presenta una correlación aproximada con la DBO5 y sirve como una guía para seleccionar las diluciones. En ausencia de datos previos, utilizar las siguientes diluciones: de 0 % a 1 % para los residuos industriales fuertes, de 1 % a 5 % para las aguas residuales sedimentadas y crudas, del 5 % al 25 % para el efluente tratado biológicamente y del 25 % al 100 % para las aguas superficiales contaminadas. 60

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1.7. 2. Diluciones preparadas directamente en frascos tipo Winkler. Utilizando una pipeta volumétrica, añadir el volumen de muestra deseado a frascos Winkler individuales de 300 mL. Añadir cantidades adecuadas del material de siembra a los frascos tipo Winkler o al agua de dilución. Llenar los frascos con suficiente agua de dilución, sembrada si es necesario, de forma que la inserción del tapón desplace todo el aire, sin dejar burbujas. No realizar diluciones mayores de 1:300 (1 mL de la muestra en un frasco). Determinar el OD inicial en uno de los frascos de cada una de las diferentes diluciones. En los frascos de los duplicados de cada una de las diluciones, Ajustar herméticamente el tapón, poner un sello hidraúlico y la contratapa e incubar durante 5 días a 20ºC. 1.8 Determinación del OD inicial Método yodométrico La determinación del OD inicial se realiza por medio del método yodométrico de azida modificado, de acuerdo a lo establecido en la norma mexicana NMX-AA-012-SCFI o por el método ya realizado en el peresente manual . Método electrométrico La determinación del OD inicial se realiza por medio del método electrométrico con electrodo de membrana, de acuerdo a lo establecido en la norma mexicana NMX-AA-012-SCFI . Los aceites, grasas o cualquier sustancia que se adhiera a la membrana puede ser causa de baja respuesta en el electrodo. 1.9 Blanco del agua de dilución. Emplear un blanco del agua de dilución como un control aproximado de la calidad del agua de dilución no sembrada y de la limpieza de los frascos de incubación. Junto con cada lote de muestras, incubar un frasco de agua de dilución no sembrada. Determinar el OD inicial y final como se especifica en los incisos 1.7 y 1.10. El consumo de OD no debe ser mayor de 0,2 mg/L y preferentemente no menor a 0,1 mg/L. 1.10 Incubación Incubar a 20ºC ± 1ºC las botellas de DBO5 que contengan las muestras con las diluciones deseadas, los controles de siembra, los blancos de agua de dilución y el control de glucosa-ácido glutámico. En caso de no contar con contratapas, diariamente se debe verificar que el sello hidraúlico esté intacto en cada botella incubada, agregar agua si es necesario. 1.11 Determinación del OD final Después de 5 días de incubación determinar el OD en las diluciones de la muestra, en los controles y en los blancos. La medición del OD debe ser realizada inmediatamente después de destapar la botella de Winkler, para evitar la absorción de oxígeno del aire por la muestra. CALCULOS Y RESULTADOS

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a) Cuando no se utilice inóculo ni diluciones: DBO5 (mg/L) = ODi mg/L - OD5 mg/L

donde: ODi mg/L=es el oxígeno disuelto inicial, y OD5 mg/L=es el oxígeno disuelto al quinto día. Cuando se emplea una dilución: ODi mg/L - OD5 mg/L DBO5 (mg/L) = --------------------------------------------------------% de dilución expresado en decimales

b) Cuando se utiliza inóculo Sin dilución: DBO5 (m/L)= (ODi mg/L - OD5 mg/ L) - C1 (B1 - B2 ) (Vt ) C2(Vm)

Con dilución: DBO5 (m/L)=[ (ODi mg/L - OD5 mg/ L) - C1 (B1 - B2 ) (Vt )] C2(Vm)

donde: B1= es el OD del inóculo antes de la incubación, en mg/L; B2= es el OD del inóculo después de la incubación, en mg/L; C1= es el volumen de inóculo en la muestra; C2= es el volumen de inóculo en el inóculo control; Vt= es el volumen total del frasco Winkler, y 62

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Vm= es el volumen de muestra sembrada. Expresar los resultados como CDBO5 sí se inhibe la nitrificación. Reportar los resultados en mg/L de DBO5 con dos cifras significativas con la presición (media, desviación estándar) correspondiente. INTERFERENCIAS

1) El pH ácido o alcalino 2) Cloro residual 3) Nitritos: Es la interferencia más común en las muestras de DBO5 incubadas. Para eliminarla ver inciso 1.6.5. 4) Sustancias inorgánicas y orgánicas reductoras. 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. 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 químicas especificadas en éste método. Debe tenerse un archivo de referencia de las hojas de información de seguridad el cual debe estar disponible a todo el personal involucrado en estos análisis. III. 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. IV. La preparación de todos los reactivos usados en este método debe efectuarse bajo una campana de extracción. Consulte las hojas de seguridad sobre manipulación y disposición de éstos. V. El ácido sulfúrico es un compuesto químico debe manejarse con extremo cuidado. El adicionar ácido sulfúrico concentrado al agua produce una fuerte reacción exotérmica por lo cual esto debe realizarse muy lentamente con agitación y enfriamiento externo.

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MANEJO DE RESIDUOS ƒ

Es 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.

ƒ

Cada laboratorio debe contemplar dentro de su programa de control de calidad el destino final de los residuos generados durante la determinación.

ƒ

Los desechos ácidos se deben neutralizar para su posterior desecho.

ƒ

Todas las muestras que cumplan con la norma de descarga al alcantarillado pueden ser descargadas en el mismo.

FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O 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

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PRÁCTICA No 11

DETERMINACIÓN DE CLORUROS TOTALES EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

OBJETIVO Determinar la cantidad de cloruros totales en aguas residuales usando la valoración con nitrato de plata método de Mohr. INTRODUCCIÓN

El ión cloruro es uno de los iones inorgánicos que se encuentran en mayor cantidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas, su presencia es necesaria en aguas potables. En agua potable, el sabor salado producido por la concentración de cloruros es variable. En algunas aguas conteniendo 25 mg Cl/L se puede detectar el sabor salado si el catión es sodio. Por otra parte, éste puede estar ausente en aguas conteniendo hasta 1g Cl-/L cuando los cationes que predominan son calcio y magnesio. En un análisis típico de aguas residuales municipales 6 se tienen las siguientes concentraciones de cloruros : Concentración , mg/L Fuerte Media Débil Cloruros 100 50 30 El contenido de cloruros no suele plantear problemas de potabilidad en las aguas de consumo. Un contenido elevado de cloruros puede dañar las conducciones metálicas y evitar el crecimiento de vegetales. Las altas concentraciones de cloruro en aguas residuales, cuando éstas son utilizadas para el riego en campos agrícolas deteriora, en forma importante la calidad del suelo. La determinación de cloruros por este método se basa en una valoración con nitrato de plata utilizando como indicador cromato de potasio. La plata reacciona con los cloruros para formar un precipitado de cloruro de plata de color blanco. En las inmediaciones del punto de equivalencia al agotarse el ión cloruro, empieza la precipitación del cromato. La formación de cromato de plata puede identificarse por el cambio de color de la disolución a anaranjado-rojizo así como en la forma del precipitado. En este momento se da por terminada la valoración. El método anterior (Mohr) consiste en valorar una solución de nitrato de plata , con una solución de la muestra que contiene cloruros. A medida que el nitrato de palta supera el valor de Kps para el cloruro de palta se forma el precipitado de color blanco según las siguiente reacción: Ag + + Cl −1 ⇔ AgCl K ps = 1.78 x10−10 en el punto de equivalencia, cuando el ion plata agregado es equivalente al ion cloruro de la solución se cumple que la concentración en solución de Ag+ es igual a la concentración de Cl-1. En este punto la concentración de Ag+ es igual a 1.33x 10-5 M.

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La detección del punto de equivalencia se lleva a cabo por la formación de un segundo precipitado de cromato de plata de color anaranjado.

2 Ag + + CrO4

−2

⇔ Ag 2CrO4 ↓

K ps = 2.45 x10−12

La solubilidad del Ag2CrO4 es mayor que la de AgCl, lo que asegura que en estas condiciones precipite primero el cloruro de plata. El método de Mohr puede llevarse a cabo si el pH de la solución a valorar está comprendido entre 6.5 y 10.0. por encima de pH 10 el ion plata tiende a formar el precipitado de hidróxido de plata, como consecuencia la cantidad efectiva de Ag+ disminuye, lo que trae como consecuencia que la solución valorante sea mayor a lo esperado. A un pH por debajo de 6.5, el ion cromato forma dicromato con lo cual la cantidad de cromato disminuye y la aparición del precipitado de Ag2CrO4 se da más allá del punto de equivalencia. MATERIALES o o o o o o

Bureta de 25ml, soporte y pinzas para bureta 2 vasos de precipitados de 250ml, probeta de 100ml pipeta de 5ml y pipeta de 10ml 2 matraz erlenmeyer de 125ml papel filtro, embudo de plástico , anillo y soporte gotero

EQUIPOS o Balanza analítica o Potenciómetro para pH o Preparar una muestra de sal (NaCl) 0.0822 g en 500ml ( 100 ppm) REACTIVOS

1. Disolución indicadora de cromato de potasio. Pesar aproximadamente y con precisión 50,0 g de cromato de potasio y disolver en 500 mL de agua y añadir disolución patrón de nitrato de plata hasta que se produzca un precipitado rojo claro. Proteger la disolución de la luz y dejar estabilizar durante 24 h después de la adición de la disolución de nitrato de plata. Filtrar la disolución para remover el precipitado y aforar a 1 L con agua. ( preparar unos 25- 50 ml) 2. Disolución estándar de nitrato de plata (0,014N). Moler aproximadamente 5,0 g de cristales de nitrato de plata y secar a 100°C durante 2 h. Pesar aproximadamente y con precisión 2,4 g de los cristales pulverizados de nitrato de plata disolverlos en aproximadamente 1 L. Valorar contra la disolución patrón de cloruro de sodio 0,014N. Guardar en frascos color ámbar ya que la solución es sensible a la fotodegradación. ( preparar unos 250 ml) 3. Disolución patrón de cloruro de sodio (0,014N). Secar aproximadamente 3,0 g de cloruro de sodio a 140ºC. Pesar aproximadamente y con precisión 824,1 mg de la sal seca disolver en 66

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agua y aforar a 1 L en un matraz volumétrico. Se acepta el uso de patrón certificado. ( para estandarizar el nitrato de plata ) 4. Disolución de hidróxido de sodio (0,1N). Pesar aproximadamente y con precisión 4,0 g de hidróxido de sodio disolver en 1 L de agua. 5. Disolución de ácido sulfúrico (0,1N). Tomar cuidadosamente 3 mL de ácido sulfúrico concentrado y llevar a 1 L. 6. Suspensión de hidróxido de aluminio. Pesar aproximadamente y con precisión 125,0 g de sulfato de aluminio y potasio o sulfato de aluminio y amonio, y llevar a 1 L con agua. Calentar a 60ºC y añadir 55 mL de amoniaco ( hidróxido de amonio) lentamente y agitando. Permitir reposar la disolución durante unas horas, decantar el agua sobrenadante y lavar el precipitado por adiciones sucesivas de agua, mezclando bien y decantando. Repetir el procedimiento anterior hasta eliminar el olor a amoniaco. Cuando está recién preparada, la suspensión ocupa un volumen aproximado de 1 L.1 RECOLECCIÓN, PRESERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS

1) Se deben tomar las muestras en envases limpios de polietileno o de vidrio. Pueden utilizarse muestras compuestas o simples. Tomar un volumen de 500 mL 2) Se debe preservar la muestra a 4°C hasta su análisis. 3) El tiempo máximo de almacenamiento previo al análisis es de una semana. PROCEDIMIENTO

Acondicionamiento de la muestra a) Utilizar un volumen de muestra de 100 mL. Ajustar el pH entre 7 y 10 utilizando las disoluciones de hidróxido de sodio (0,1N) y/o ácido sulfúrico (0,1N) . b) Si la muestra tiene mucho color, añadir de 3 mL a 5 mL de la suspensión de hidróxido de aluminio antes de acondicionar. Mezclar, dejar sedimentar y filtrar con papel filtro . c) Valoración. A 100 mL de muestra acondicionada, adicionar 1 mL de disolución indicadora de cromato de potasio . Valorar con la disolución patrón de nitrato de plata hasta el vire de amarillo a naranja rojizo, manteniendo un criterio constante en el punto final. d) Titular un blanco con las muestras. RESULTADOS Y CÁLCULOS

Calcular la concentración de iones Cloruro en la muestra original, en mg/L como sigue: 1

No es necesario preparar, filtrar con carbón activado granulado, filtrara a vació en gooch

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Cl- mg /L = [(A - B)x N x 35,450]/ mL de muestra

donde: A = son los mL de disolución de nitrato de plata gastados en la valoración de la muestra; B = son los mL de disolución de nitrato de plata gastados en la valoración del blanco, y N = es la normalidad del nitrato de plata. Reportar los resultados en Cl mg/L, con la precisión correspondiente.

INTERFERENCIAS

1) Los iones bromuro, yoduro y cianuro se registran como concentraciones equivalentes de cloruro. 2) Los iones sulfuro, tiosulfato y sulfito interfieren. 3) El ortofosfato en concentraciones mayores de 25 mg/L interfiere ya que precipita como fosfato de plata. 4) El hierro con concentraciones arriba de 10 mg/L interfiere porque enmascara el punto final de la valoración. SEGURIDAD

I. 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. II. La preparación de todos los reactivos usados en este método debe efectuarse bajo una campana de extracción. Consulte las hojas de seguridad sobre manipulación y disposición de estos. MANEJO DE RESIDUOS ƒ

Desecho de residuos: Una vez concluida la determinación de los residuos generados deben neutralizarse antes de su disposición final.

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ƒ

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.

ƒ

Los residuos de las titulaciones deben de almacenarse adecuadamente y ser dispuestos conforme lo señala la reglamentación aplicable para residuos peligrosos.

FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O 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-073-SFCI –2001 Determinación de cloruros totales en aguas naturales, residuales y residuales tratadas 2) NMX-AA-003-1980 Aguas residuales - Muestreo. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 25 de marzo de 1980 3) ASTM - D 512-89 “Standard Test Methods for Chloride Ion in Water”, American Society for Testing and Materials, USA, ASTM Committee on Standards, Philadelphia PA, Diciembre 1989, pp. 481-484. 4) Método 9253 “Chloride (Titrimetric, Silver Nitrate)”, Environmental Protection Agency, “Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes”, Environmental Monitoring and Support Laboratory, Office of Research and Development, Cincinnati, Ohio, 1994, pp. 1- 6. 5) htpp://www.ofite.com/instructions/Spanisch/144-70sp.pdf 69

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PRÁCTICA No 12

DETERMINACIÓN DE YODO Y BROMO EN AGUAS

OBJETIVO: Utilizar el método fotométrico para determinar la cantidad de yodo y bromo en una muestra de aguas.

INTRODUCCIÓN

El bromo es a menudo usado en lugar del cloro como desinfectante debido a su naturaleza menos volátil. Aunque como agente desinfectante tiene un coste más elevado que cualquier otro derivado del cloro. Sin embargo, su efecto es más duradero debido a su disolución más lenta, y a que no desaparece, se inactiva. Además, si su control es el adecuado, no provoca irritaciones en la piel ni en los ojos, ni tampoco provoca vapores ni olores fuertes. Su acción tiene resultados más efectivos cuando el valor del pH es superior a 7.4, y su mayor aplicación es en pozos, balnearios y depósitos calientes. Como todo parámetro químico usado para este propósito , la concentración debe estar dentro ciertos límites aceptables, la cual variará según la aplicación. Debido a su alta toxicidad y a sus propiedades oxidantes y cáusticas, constituye una amenaza para todo tipo de agua, especialmente para el agua potable, el agua servida y las aguas residuales. Los bromuros se encuentran como iones acompañantes en los depósitos de potasio y sodio. El contenido de bromuro aumenta a medida que se incrementa la salinidad. Las propiedades desinfectantes del yodo han conducido a su uso como una alternativa ante el cloro y el bromo. Sin embargo, sus propiedades tóxicas y corrosivas y la dificultad de disolverlo en el agua han limitado su utilización . una de las aplicaciones más comunes se encuentra en el proceso del agua en la industria avícola. La norma mexicana NOM-127 –SSA1-1994 relativa a agua para uso y consumo humano, reporta los límites permisibles de 0.2 – 1.5 para cloro residual y de 0.2-0.5 mg/L de yodo residual . MATERIAL o 2 cubetas para el fotómetro C200 o 2 pipetas de 10ml, 4 vasos de precipitados de 150ml o fotómetro C200 o Recipientes de 1 L para las muestras REACTIVOS HI 93716-0, para bromo HI 93718-0, para yodo

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I. Determinación de bromo Rango: 0.00 a 8.00 mg/L Método: es una adaptación de Standard Methods for the examination of water and wastewater, 18th edition, DPD method. La reacción entre el bromo y el reactivo origina un tinte rosa en la muestra . Procedimiento a) Seleccionar el número de programa correspondiente a la determinación de bromo “ 4”. b) Llenar una cubeta con 10ml de muestra sin reactivos y coloque la tapa negra . c) Introducir la cubeta en el instrumento de forma correcta y presionar ZERO y aparecerá “SIP” en la pantalla, en algunos segundos se mostrará el “-0.0-“. d) Remover la cubeta del medidor, quitar el tapón y adicionar el contenido de un sobre de reactivo de HI 93716. Colocar la tapa de plástico (blanca) y el tapón negro y agitar suavemente por 20 segundos hasta que se disuelva el reactivo. e) Reinsertar la cubeta en el instrumento y presionar TIMER , aparecerá un contador de 2 minutos y 30 segundos , al terminar presionar READ DIRECT, aparecerá un “SIP” y en algunos segundos dará la lectura de la concentración de bromo en mg/L. INTERFERENCIAS Las interferencias pueden ser causadas por : cloro, yodo, ozono y formas oxidadas de cromo y manganeso. En el caso de aguas con durezas mayor a 500 mg/L de CaCO3, agitar la muestra por dos minutos etermi de la adición del reactivo. En el caso de aguas con una alcalinidad de más de 250 mg/L CaCO3, o ácidez mayor que 150 mg/L CaCO3, el color de la muestra reactiva puede descomponerse en forma parcial o puede decolorarse rápidamente . Para resolver esto , neutralizar la muestra con HCl o NaOH diluido. II. Determinación de yodo Rango: 0.0 a 12.5 mg/L Método: es una adaptación de Standard Methods for the examination of water and wastewater, 18th edition, DPD method. La reacción entre el yodo y el reactivo origina un coloración rosa en la muestra . Procedimiento a) Seleccionar el número de programa correspondiente a la determinación de yodo “ 19”. b) Llenar una cubeta con 10ml de muestra sin reactivos y coloque la tapa negra . c) Introducir la cubeta en el instrumento de forma correcta y presionar ZERO y aparecerá “SIP” en la pantalla, en algunos segundos se mostrará el “-0.0-“. d) Remover la cubeta y adicionar el contenido de un sobre de reactivo HI 93718. coloque la tapa de plástico y el tapón negro y agitar suavemente por 30 segundos hasta disolver el reactivo. e) Reinsertar la cubeta en el instrumento y presionar TIMER, aparecerá un contador de 2 minutos y 30 segundos, al termino presionar READ DIRECT, aparecerá un “SIP” y en algunos segundos dará la lectura de la concentración de yodo en mg/L. INTERFERENCIAS Las mismas que en la parte del bromo.

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RESULTADOS

TIPO DE AGUA Concentración de bromo (mg/L) Agua residual Agua potable Agua superficial de río Agua preparada ( testigo positivo)

Concentración de yodo (mg/L)

CONCLUSIONES

FORMATO DE CONTROL DE CALIDAD:

NOMBRE DEL O 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) Catalogo Hanna Instruments 2001 , página I8, A9 2) Multiparameter Bench Photometer C200, página 29,30,82, 83 3) NOM-127-SSAI-1994 4)

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PRÁCTICA No 13

DETERMINACIÓN DE CROMO HEXAVALENTE EN AGUAS RESIDUALES Y RESIDUALES TRATADAS

OBJETIVO

Determinar cuantitativamente cromo hexavalente en aguas naturales, tratadas y residuales, mediante la reacción con la 1,5-difenilcarbazida. INTRODUCCIÓN

Las sales de cromo hexavalente Cr (VI) se utilizan ampliamente en procesos industriales del acero, pinturas, colorantes y cerámicas. Las sales de cromo trivalente se utilizan en la industria textil para colorantes, en la industria de la cerámica y el vidrio, en la industria curtidora y en fotografía. El cromo en sus dos estados de oxidación se utiliza en diversos procesos industriales por tanto puede estar presente en las aguas residuales de dichas empresas. El estado hexavalente es tóxico para los humanos, los animales y la vida acuática. Puede producir cáncer de pulmón cuando se inhala y fácilmente produce sensibilización en la piel. Sin embargo no se conoce si se produce cáncer por la ingestión de cromo en cualquiera de sus estados de oxidación. El método se basa en una reacción de óxido reducción donde el cromo hexavalente Cr (VI) reacciona con la 1,5-difenilcarbazida en medio ácido para dar Cr3+ y 1,5- difenilcarbazona de color violeta que se lee espectrofotométricamente a 540 nm. La intensidad de color es directamente proporcional a la concentración de cromo hexavalente. MATERIAL

-

6 matraces volumétricos de 100ml, 7 matraces erlenmeyer de 250ml, papel filtro fino 1 pipeta de 10ml y 1 de 5ml, espátula, piseta, embudo, soporte y anillo 3 vasos de pp de 250ml, agitador de vidrio, medidor de pH, probeta de 100ml 7 celdas para espectroscopia, etiquetas, portaceldas ( puede usar vasos de 25ml) Espectrofotómetro Cary-50

REACTIVOS - Solución de H2SO4 4 N (preparar 500 ml para todos los equipos ) - HNO3 concentrado - Solución de 1-5 difenilcarbazida ( 5mg/ml). Pesar 250mg y disolverlos en 50ml de acetona. Guardar en frasco ámbar y en refrigeración. Si con el tiempo se pone amarillenta, ya no se debe utilizar. - Solución patrón de Cr(IV) ( 500µg/ml). Secar aproximadamente 1.5g de dicromato de potasio en estufa o mufla a 105oC por 1 hora, enfriar en el desecador. Posteriormente pesar exactamente 0.70716g de K2Cr2O7 y disolverlos en agua destilada en un matraz de 500ml y aforar. Etiquetar como 500µg/ml de Cr (IV). 73

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-

Muestras de agua residual , natural o tratada Muestra problema opcional de 1 µg/ml. ( Pipetear 5 ml de la solución de 5µg/ml de dicromato de potasio y colocar en un matraz volumétrico de 25 ml, aforar con agua destilada ). Nota: los reactivos tienen que prepararse y usarse lo más rápido posible, ya que el dicromato se va degradando.

-

Procedimiento

a) Recolección preservación y almacenamiento de la muestra. Se debe tomar como mínimo unos 300ml de muestra de agua en frascos de vidrio. Es necesario filtrar la muestra con papel de poro fino. Posteriormente acidificar con HNO3 hasta pH de 60% > de 60% Olor 0 a 20% Manganese 0 a 20% DQO Cobre 0 a 20% > de 60% COT Zinc 20 a 60% > de 60% +5 +3 DBO Arsenico ; As > de 60% > de 60%; 20 a 60% Nitrógeno total Cadmio 20 a 60% > de 60% +6 +3 Fenoles 0 Cromo ; Cr 0 a 20%; > de 60% Hidrocarburos aromáticos 20 a 60% Plomo > de 60% policiclicos Pesticidas Mercurio 20 a 60% > de 60% Cianuros 0 Minerales Turbidez Microorganismos Sólidos en suspensión Virus > de 60% Fosfatos Bacterias > de 60% Nitratos Algas 20 a 60% Cloruros Fluoruros 106

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MATERIAL o o o o o

6 vasos de precipitados de 1L o ½ L 5 agitadores magnéticos con barra magnética espátula, varilla de vidrio, termómetro 0-60oC Fotómetro C200 para determinar color, turbidimétro , medidor de pH 2 matraz erlenmeyer de 125 ml, 2 probetas de 100ml

REACTIVOS o sulfato de aluminio , cloruro férrico y sulfato férrico o ferroso. o reactivos para determinación de dureza, alcalinidad o reactivos para determinación de color o muestras de agua con dureza, residual , y agua de río PROCEDIMIENTO

a) Se toman 1 litro de muestra homogenizada a ensayar , determinando previamente el pH, alcalinidad , dureza , color y turbiedad. Ajustar el pH entre 6 y 7 con solución de NaOH o HCl 0.1N b) Coloque 5 vasos de precipitados de 1L en el aparato para pruebas de jarras ( si no se tiene por el momento usar agitadores magnéticos con barras ). Añada el coagulante de Al2( SO4)3 a diferentes concentraciones ( por ejemplo: 10, 20, 40, 60 y 80 mg/L) Nota: si no es suficiente la alcalinidad agréguese por cada mg/L de alumbre 0.35 mg/L de cal hidratada . dejar un sexto vaso con agua como control. c) Agitar por 1 minuto a 100 r.p.m. después de agregar el coagulante ( puede también usar una velocidad de 50 r.p.m. por 10 minutos ). d) Flocule las muestras a una velocidad de 20 r.p.m. durante 20 minutos. Tome nota del tiempo que tardan en formarse los primeros flóculos visibles para cada vaso. e) Después de la floculación saque los agitadores y deje sedimentar por 30 minutos. f) Mida el color , turbiedad , pH, alcalinidad y dureza de cada uno de los vasos con cuidado de no resuspender las partículas del sedimento de la muestra. g) Determine la dosis óptima del coagulante. h) Repita el procedimiento con otro coagulante como: cloruro férrico, cloruro de aluminio, sulfato ferroso, etc. Nota: para aguas residuales variar la dosis desde 50 , 80 , 100 , 130, 160 y 200 mg/L de coagulante sulfato de aluminio.

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RESULTADOS VASO

Dosis del coagulante mg/L

Cal mg/L

Resultado Color Dureza visible

turbiedad

Alcalinidad

pH

1 2 3 4 5 6(control) CONCLUSIONES

INTERFERENCIAS

Las mismas que en las determinaciones de color, turbiedad, pH, alcalinidad y dureza inicialmente y después de la clarificación, en cada prueba existen sus interferencias ya conocidas. Pero para esta prueba la principal interferencia que nos causaría llegar a resultados erróneos sería que no estuviera bien homogenizada la muestra, ya que ocasionaríamos la resuspensión de las partículas de sedimentación, al moverla bruscamente.

BIBLIOGRAFÍA :

1) 2) 3) 4) 5)

Manual Degrémont del tratamiento de aguas http://www.fisherci.com.mx http://www.iespana.es/potablewater/coagulacion-floculacion.htm Tratamiento de Aguas Residuales , Ramalho , R.S. , editorial Reverte, 2000 Ingeniería sanitaria .Tratamiento, Evacuación y Reutilización de Aguas Residuales , MetcalfEddy, 1985, Editorial Labor S.A. , segunda edición

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PRÁCTICA No 21

DETERMINACIÓN DE HUEVOS DE HELMINTOS

OBJETIVO:

Determinar la cantidad de huevos de helmintos en aguas residuales y residuales tratadas por medio del método bifásico. INTRODUCCIÓN

La contaminación microbiológica del agua ocurre por lo general a través de heces de origen humano o animal. La presencia de descargas de aguas residuales domésticas o pecuarias en las inmediaciones de una fuente de abastecimiento es una de las causas de la contaminación del agua. Por otro lado, debido a la escasez del agua, la explosión demográfica y desarrollo industrial , la utilización de las aguas residuales tratadas es una alternativa de suministro, en forma particular para el riego agrícola. Sin embargo, el suministro puede generar problemas de sanidad, presentado riesgos a los trabajadores agrícolas y a los consumidores. Dentro de los indicadores de contaminación se tiene los parásitos, para ello se toma en cuenta los huevos de helmintos, este término es designado a un amplio grupo de organismos que incluyen a todos gusanos parásitos ( humanos, animales o vegetales) de forma libre, con forma y tamaño variado, por ejemplo los Platyhelmintos son gusanos dorsoventralmente aplanados, algunos de interés médico son: Taenia solium , Hymenolepis nana, entre otros; los Nemathelmintos son gusanos de cuerpo alargado y forma cilíndrica, algunas especies enteroparásitas de humanos y animales son: Asacaris lumbricoides, Toxcara canis, Trichuris trichiura, entre otros . Los helmintos representan elevado riesgo a la salud por su alta persistencia en el ambiente, no existe inmunidad en los humanos, su periodo de latencia es largo (meses), son resistentes a muchos tratamientos convencionales de desinfección y alta capacidad de ovoposición ( huevos /día). El límite máximo permisible en las descargas vertidas al suelo es de 1 huevo de helminto / L para riego no restringido , y de 5 huevos de helminto /L para riego restringido. El método de análisis se basa en la diferencia de densidades entre los huevos de helminto, las demás sustancias presentes en las aguas residuales, y las que se agregan para permitir la separación. El método comprende los procesos de coagulación, sedimentación, flotación, decantación y la técnica bifásica para recuperar los huevos de helminto y efectuar el conteo. Por medio de flotación las partículas de interés permanecen en la superficie de la solución cuya densidad es mayor, por ejemplo la densidad de los huevos de helminto se encuentra entre 1.05 a 1.18, mientras que los líquidos de flotación se sitúan entre 1.1 y 1.4, la técnica bifásica utiliza la combinación de dos reactivos no 109

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miscibles entre sí, y donde las partículas (huevos y detritus) se orientan en función de su balance hidrofílico-lipofílico. MATERIAL o 2 Garrafones de 8 litros de polietileno pared lisa con boca ancha y tapón de rosca o tamiz de 160 µm de poro o 1 probeta de 1L, 1 probeta de 50ml o gradilla para tubos de centrífuga de 50ml o recipiente de plástico de 2 L, 1 vaso de 1 L o Tubos de centrífuga de 200ml, 450ml o Tubos de centrífuga de 50ml o Vaso de precipitados de 1l EQUIPO o o o o o o

centrífuga ( 1000 a 2500 rev/min) bomba de vacío microscopio óptico ( aumentos de 10 a 100X) hidrómetro de 1.1 a 1.1 g/cm3) parrilla de agitación , agitador magnético cámara de conteo de Doncaster o Neubauer

REACTIVOS o éter etílico o formaldehído

a) solución de sulfato de zinc( densidad 1.3). Disolver 800 g de sulfato de zinc heptahidratado (ZnSO4.7H2O) en 1 000 ml de agua destilada; mezclar en la parrilla magnética hasta homogeneizar totalmente. Medir la densidad con el densímetro. Ajustar la densidad a 1,3 agregando sulfato de zinc o agua destilada, según sea el caso. b) Solución alcohol-ácida. Homogeneizar 650 ml de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,1 N, con 350 ml de alcohol etílico. Almacenar la solución en un recipiente hermético. MUESTREO

a) Preparar garrafones de plástico inerte de 8 L, previamente desinfectados con hipoclorito de sodio al 10 % (NaClO). b) Lavarlos con agua potable a chorro y enjuagarlos varias veces con agua destilada. c) Se toman muestras de 5 L (volumen total), en estos garrafones de plástico inerte, los cuales deben ser cerrados y sellados.

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PROCEDIMIENTO Preparación y acondicionamiento de la muestra. Las muestras deben mantenerse a una temperatura de 4ºC ± 2ºC hasta su llegada al laboratorio. La muestra debe procesarse dentro de las 48 h después de su toma, o en caso contrario, debe fijarse con 10 ml de formaldehído al 4 %, o bien, preservarse en refrigeración para realizar su análisis antes de 2 meses. Concentración y separación de los huevos de helmintos

a) Dejar reposar la muestra al menos 3 h o toda la noche o centrifugar a 400 g de 3 min a 5 min. b) Aspirar y desechar el sobrenadante por vacío y sin agitar, si la sedimentación (separación) se realizó por centrifugación, decantar lentamente. Filtrar el sedimento en el tamiz de 160 µm de poro. Lavar el tamiz con 5 L de agua (potable o destilada), y recuperar el agua de lavado junto con el sedimento filtrado. c) Colocar el filtrado y el agua de enjuague en el garrafón de 8 L donde originalmente se encontraba la muestra o en los recipientes utilizados en la centrifugación. d) Dejar reposar la muestra al menos 3 h o toda la noche o centrifugar a 400 g de 3 min a 5 min. ( 1400-2000 rpm por 3 minutos , según la centrífuga ) e) Aspirar con cuidado el sobrenadante al máximo y desecharlo. Depositar el sedimento en los recipientes para la centrífuga. Enjuagar 3 veces el garrafón perfectamente con poca agua destilada, y colocar en los recipientes para centrifugación. f)

Centrifugar a 400 g de 3 min a 5 min.

g) Decantar nuevamente el sobrenadante por vacío. Asegurarse que en el fondo del recipiente exista la pastilla; en caso contrario, centrifugar nuevamente. Resuspender la pastilla en 150 ml de la solución de sulfato de zinc (ZnSO4). Homogeneizar la pastilla con el agitador de tubos o con un aplicador de madera. h) Una vez más, centrifugar a 400 g de 3 min a 5 min, y recuperar el sobrenadante virtiéndolo en un recipìente de plástico de 2 000 ml. Diluir cuando menos en 1 000 ml de agua destilada, y dejar sedimentar al menos 3 h, o toda la noche o centrifugar a 400 g de 3 min a 5 min. i)

Aspirar con cuidado y al máximo el sobrenadante por vacío, y resuspender el sedimento por agitación, utilizando poca agua destilada. Vertir la suspensión resultante en un tubo de centrífuga de 200 ml, incluyendo el agua de enjuague del recipiente y centrifugar a 480 g durante 3 min.

j)

Decantar nuevamente el sobrenadante y resuspender la pastilla con agua destilada en un tubo de 50 ml y centrifugar a 480 g durante 3 min. ( 2000 a 2500 rpm por 3 minutos, según la centrífuga ).

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k) Decantar nuevamente el sobrenadante por vacío y resuspender la pastilla en 15 ml de la solución de alcohol-ácido por medio de un agitador de tubos, y agregar 10 ml de éter. Agitar suavemente y de vez en cuando destapar cuidadosamente los tubos para dejar escapar el gas que se desprenda. Por seguridad realizar en sitios ventilados utilizando la mascarilla o en la campana de extracción l)

Centrifugar una última vez a 660 g durante 3 min.

m) Aspirar al máximo el sobrenadante, dejando menos de 1 ml del mismo y evitando la pérdida de la pastilla; homogeneizar la pastilla, y proceder a la cuantificación. Por seguridad realizar en sitios ventilados utilizando la mascarilla o en la campana de extracción. Cuantificación de los huevos de helminto

a) Para evitar la sobreposición de las estructuras y el detritus no eliminado, repartir la muestra en volúmenes de 0,5 ml a 1,0 ml, con el fin de facilitar la lectura. b) Distribuir cada uno en una celda de Sedgwich-Rafter, o bien, en una cámara de conteo de Doncaster o cámara Neubauer. c) Identificar visualmente una a una las estructuras, anotando los generos identificadas con ayuda de la figura 1. CALCULOS Y RESULTADOS

Para determinar las rpm de la centrífuga , la fórmula usada es: Kg rpm = r r (rpm) 2 donde: g= fuerza relativa de centrifugación g = k K= constante cuyo valor es de 89 456; r= radio de la centrífuga en cm ( spindle to the centre of the bracker) Para expresar los resultados en números de huevecillos por litro es importante tomar en cuenta el volumen y el tipo de muestra analizada.

HL =

H 5

, donde H= es le número de huevos leídos en la muestra HL= es le número de huevos por litro , 5= es el volumen de la muestra

INTERFERENCIAS

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La sobreposición de estructuras y/o detritus no eliminado en el sedimento, puede dificultar su lectura. En tal caso, es importante dividir el volumen en las alícuotas que se consideren necesarias. La falta de experiencia en la identificación de especies es también un elemento decisivo en el conteo y sobreconteo. FIGURA 1. especies de huevos de helmintos

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BIBLIOGRAFÍA 1) NMX-AA-113-SCFI-1999 2) Ayres, R. M., A Practical Guide for the Enumeration of Intestinal Helmints in Raw Wastewater and Effluent from Waste Stabilization Ponds. (Guía práctica para la enumeración de helmintos intestinales en aguas residuales y efluentes provenientes de estanques residuales de estabilización). Leeds University Departament of Civil Engineering.1989, 19 pp. 3) De León, R., P. Ch. Gerba y B. J. Rose, Manual de Vigilancia de Parásitos en el Agua. Universidad de Arizona EEUU. 1988, 48 pp. 4) Jiménez, B. y C. Maya, Evaluación de las diversas técnicas para la detección de los huevos de helminto, y selección de una para conformar la NMX correspondiente. Instituto de Ingeniería, UNAM, México, 1996. 5) http://www.ambitec.com.mx/articulo1.html; sistema de tratamiento de aguas residuales no convencionales para la remoción de parásitos y patógenos

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PRÁCTICA No 22

DETERMINACIÓN DE COLIFORMES Y NPM

OBJETIVO: Pendiente

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INSTRUCTIVO GENERAL DE OPERACIÓN DEL MEDIDOR DE O.D. HI 8043 HANNA INSTRUMENTS

Calibración de oxígeno disuelto La calibración debe ser verificada en los siguientes casos : ‰ ‰ ‰

Después de 20 horas de uso aproximado Cuando el electrolito o membrana es cambiada y después de limpiar el electrodo Después de un uso excesivo con soluciones agresivas

Calibración a nivel del mar Si el aparato esta en posición “OFF” , cambiar a “STB” y esperar 30 minutos para completar la polarización del sensor antes de proceder a la calibración. a)

Calibración a cero • Cambiar el interruptor desde la posición “STB” a la posición “O2”. • Remover la tapa protectora(blanca) y sumergir el sensor en la solución de oxígeno cero HI 7040 y esperar cerca de 5 minutos. • Las indicaciones dadas por el instrumento deben bajar a los niveles de la estabilización. Si la punta del sensor no se ha polarizado , la lectura continuará fluctuando. En tal caso regresar el interruptor a “STB”, colocar la capa de protección y esperar algunas horas para completar la polarización. • Usando un pequeño desarmador , girar en la calibración a cero “Zero” hasta que en la pantalla aparezca el 0.00. • Si el punto a cero es rebasado, aparecerá un “1” en la pantalla. Si no se puede obtener el cero es probable que el sensor este defectuoso, en tal caso checar la membrana , el electrodo y la solución electrolítica. • Enjuague la punta del sensor con agua destilada y calibración a cero se ha completado.

b) Calibración con temperatura y oxigeno tabulado Para realizar una calibración altamente exacta, tome una botella de DBO y llénela con agua y coloque el sensor a unos 2 cm dentro del agua y selle el sensor en la botella. • Poner el instrumento a “OC”, esperar que la lectura se estabilice y entonces anotar la temperatura del agua. • Tomar como referencia la tabla 1 , pagina 10 del manual para la correspondiente lectura de oxígeno disuelto a tal temperatura. • Poner el instrumento en “O2” y ajustar con el desarmador en “Slope” hasta que se muestre la lectura correcta, por ejemplo a 20.5oC el ajuste debe ser a una lectura de 9.08. c) Corrección por efectos de altitud Cuando una medición es desarrollada a nivel del mar , una corrección deberá hacerse en base a la tabla 2 ( página 11); por ejemplo a 20.5oC y una altitud de 300m por arriba del nivel del mar , el ajuste en “Slope” deberá ser hasta 8.72. 9.08 x 0.96 = 8.72 116

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d) Corrección por efectos de salinidad Otra corrección deberá realizarse si la muestra presenta concentraciones significativas de salinidad. En tal caso, la lectura deberá ser ajustada de acuerdo a la tbla 3; por ejemplo si la calibración es 20.5oC y la muestra tiene una salinidad de 3g/L, el ajuste en “Slope” debe marcar 8.94. 9.08 –( 3 x 0.0478)=8.94 III Calibración de temperatura La temperatura deberá ser calibrada por menos cada tres meses o cuando las lecturas comiencen a ser dudosas, usando el siguiente procedimiento : • Sumergir el sensor a unos 60mm de la parte inferior en un vaso de precipitados con agua. • Poner el instrumento en “oC” • Agite el agua por 10 minutos hasta que el equilibro térmico entre el sensor y el agua se estabilice. • Verificar la temperatura del agua por medio de un termómetro calibrado con resolución de 0.1oC. • Ajustar con el desarmador en “oC” hasta la lectura correcta. IV Toma de mediciones Asegurarse que el medidor ha sido calibrado y la tapa protectora ( blanca) retirada. Sumergir la punta del sensor en la muestra ha ser ensayada. Para asegurar mediciones correctas de O.D. , el agua debe tener una velocidad de movimiento mínima de 0.3 m/s. Lo anterior para asegurar que el oxígeno que atraviesa la membrana es constantemente reemplazado. Un movimiento de corriente en forma circular con el sensor es adecuado. Durante las mediciones de campo, las condiciones de agitación deberán ser manuales con el sensor. Lecturas exactas no son posibles cuando el líquido esta en reposo. Durante mediciones de laboratorio , el uso de agitadores magnéticos asegura cierta velocidad en el fluido, lo cual reduce los errores debidos la difusión del oxígeno del aire en la solución a medir.

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GLOSARIO DE TERMINOS RELACIONADOS CON EL ANALISIS Y TRATAMIENTO DE AGUAS A Acidez: Capacidad de un medio acuoso para reaccionar cuantitativamente con los iones hidroxilos. Adsorción por carbono/extracción por cloroformo: Aquellos materiales, principalmente orgánicos, que se absorben en carbón activado bajo condiciones específicas, y que posteriormente se extraen en cloroformo antes de ser analizadas. Agente tensoactivo; surfactante: Compuesto que reduce la tensión superficial cuando se disuelve en agua o en soluciones acuosas o que reduce la tensión interfacial enredos líquidos, o entre un líquido y en sólido, o un líquido y una fase gaseosa. Agente tensoactivo anionico: Surfactante que posee uno o más grupos funcionales ionizables en soluciones acuosas, que producen iones orgánicos cargados negativamente responsables de la actividad superficial. Agente tensoactivo catiónico: Surfactante que posee uno más grupos funcionales ionizables en soluciones acuosas, que producen iones orgánicos cargados negativamente responsables de la actividad superficial. Agente tensoactivo no iónico: Surfactante no ionizable en soluciones acuosas. La solubilidad en el agua se debe a la formación de puentes de hidrógeno por la presencia de grupos funcionales que tienen una fuerte afinidad por el agua. Agresividad: Tendencia de un tipo de agua para disolver el carbonato de calcio. Agua de abastecimiento: Agua que ha sido usualmente tratada para pasar a distribución o almacenamiento. Agua cruda: Agua que no ha recibido ningún tipo de tratamiento, o agua que entra a una planta para tratamiento posterior. Agua de caldera: Agua de calidad adecuada presente dentro de una caldera cuando el vapor ha sido o se está generando. Agua de enfriamiento: Agua utilizada para absorber y remover el calor. Agua de riego: Agua suministrada a los suelos o a los soportes de cultivo de las plantas a fin de incrementar su contenido de humedad, de suministrar el agua necesaria para el crecimiento normal de las mismas plantas y/o evitar la acumulación de un excedente de sales en el suelo o ambas. Agua industrial: Toda agua utilizada para un proceso industrial o durante el transcurso de éste. Agua subterránea: Agua filtrada y retenida en el subsuelo que puede ser aprovechada. Agua de lluvia: Agua resultante de precipitaciones atmosféricas y que aún no ha captado materia soluble directamente de la superficie terrestre. Agua de tormenta: Escurrimiento torrencial de agua superficial que fluye hacia un cauce de agua como resultado de una lluvia intensa. Agua de tormenta residual: Mezcla de agua residual y de agua superficial proveniente de tormentas o de deshielos. Agua superficial: El agua que fluye o se estanca, en la superficie terrestre. Aguas residuales: Las aguas de composición variada provenientes de las descargas de usos municipales, industriales, comerciales, agrícolas, pecuarias, domésticas y similares , así como la mezcla de ellas. Agua residual industrial : Agua descargada resultante de un proceso industrial, y que no tiene ningún valor inmediato para éste. Agua potable: Agua de una calidad adecuada para beber. 118

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Agua residual doméstica : Agua proveniente de los desechos de una comunidad. Agua residual doméstica cruda: Agua residual doméstica no tratada. Agua residual doméstica tratada: Agua residual doméstica que ha recibido un tratamiento parcial o total, a fin de remover o mineralizar las substancias orgánicas y otros materiales que ésta contenga. Alcalinidad al punto de vire del rojo de metilo : Medición arbitraria de la alcalinidad total del agua por titulación al punto de vire del rojo de metilo (pH4.7); con frecuencia utilizado conjuntamente con la alcalinidad al punto de vire de la fenolftaleína a fin de determinar la concentración equivalente de bicarbonato y de hidróxido del agua. Alcalinidad al punto de vire de la fenolftaleína: Medición por titulación volumétrica al punto de vire de la fenoftaleína (pH 8.3) de la parte de alcalinidad arbitrariamente atribuída a la totalidad de los hidróxidos ya la mitad del contenido de bicarbonato de una muestra de agua; con frecuencia utilizada conjuntamente con la alcalinidad al punto de vire del rojo de metilo . Alimentación escalonada: Variante del proceso por lodos activados en el cual las aguas residuales se introducen en el tanque de aireación en diferentes puntos repartidos a lo largo del mismo a fin de uniformizar la carga biológica del sistema. Aireación escalonada; aireación dirigida: Variante del procedo por lodos activados en el cual se introduce una mayor cantidad de aire en el extremo aguas arriba del tanque de aireación, parte donde existe la mayor actividad biológica, y se introduce una cantidad menor de aire en el extremo aguas abajo del tanque. Análisis automático directo; "análisis in line"; analisis directos: "analisis in situ": Sistema automático de análisis en el que por lo menos el censor de medición se sumerge en el cuerpo de agua. Análisis automático indirecto; "análisis in line"; análisis en línea: Sistema de análisis automático en el cual la muestra es tomada del cuerpo de agua por una sonda hacia el equipo de análisis por medio de un conducto apropiado. Autopurificación: Modo natural de depuración de una masa de agua contaminada B

Blanco analítico o de reactivos: Agua reactivo o matriz equivalente que no contiene, por adición deliberada, la presencia de ningún analito o sustancia por determinar, pero que contiene los mismos disolventes, reactivos y se somete al mismo procedimiento analítico que la muestra problema. Bioensayo: Técnica de evaluación cualitativa o cuantitativa del efecto biológico de las diferentes substancias contenidas en el agua mediante la observación de los cambios e una actividad biológica definida. Bitácora: Cuaderno de laboratorio debidamente foliado e identificado, en el cual los analistas anotan todos los datos de los procedimientos que siguen en el análisis de una muestra, así como todas las informaciones pertinentes y relevantes a su trabajo en el laboratorio. Es a partir de dichas bitácoras que los inspectores pueden reconstruir el proceso de análisis de una muestra tiempo después de que se llevó a cabo. C

Calibración: Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento o sistema de medición, o los valores representados por una medida materializada y los valores correspondientes de la magnitud, realizados por los patrones, efectuando una corrección del instrumento de medición para llevarlo a las condiciones iniciales de funcionamiento. 119

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Canal: Cauce artificial de agua, habitualmente construido para unir ríos, lagos o mares, de tamaño generalmente apropiado para la navegación; la mayoría de los canales tienen un flujo lento y características pobres de mezclado Carbono orgánico total (COT): Todo aquel carbono presente en la materia orgánica que se disuelve o se suspende en el agua. Centrifugación: Separación parcial, del agua contenida en un lodo de agua residual por fuerza centrifuga. Clarificación: Proceso en el que las partículas se sedimentan en un gran tanque sin agitación produciendo agua más clara como afluente. Cloración: Proceso que consiste en agregar al agua cloro gaseoso, o compuestos a partir de los cuales se forma ácido hipocloroso o iones hipoclorito, a fin de inhibir el crecimiento de bacterias, plantas o animales, oxidar la materia orgánica, facilitar la coagulación o reducir el olor, entre otros. El propósito principal es generalmente la desinfección. Cloración a punto de quiebre: Adición de cloro al agua para alcanzar el punto en el cual la cantidad de cloro libre residual disponible aumenta proporcionalmente a la cantidad de cloro que es agregado. Cloro residual; cloro disponible; cloro residual total; cloro disponible total; cloro permanente en solución, después de la cloración, presente en forma de "cloro combinado" o ambos. Cloro combinado; cloro combinado disponible; cloro combinado residual; Parte del cloro residual total presente bajo la forma de cloraminas, de cloraminas orgánicas y de tricloruro de nitrógeno. Cloro libre: cloro libre disponible; cloro libre residual; cloro libre residual disponible: Cloro presente bajo la forma de ácido hipocloroso, de iones hipoclorito o de cloro elemental disuelto. Coagulación Química: Procedimiento que consiste en agregar un producto químico (el coagulante) destinado a la desestabilización de las materias coloidales dispersas y a su agregación bajo la forma de flóculo. Color aparente: Es el color de la muestra debido a sustancias en forma disuelta y al proporcionado por sólidos suspendidos, este parámetro es muy poco reproducible ya que el comportamiento de los sólidos suspendidos es muy variable, se mide en la muestra agitada sin filtrar. Color verdadero: Es el color de la muestra debido a sustancias en forma disuelta, se mide en la muestra filtrada o centrifugada. Contaminación del agua : Degración de la calidad del agua para un vaso determinado. Corrosividad: Propiedad de un agua para atacar ciertos materiales mediante una acción química, fisoquímica o bioquímica Curva del oxígeno disuelto: Curva obtenida gráfica o matemáticamente que representa el perfil de contenido de oxígeno disuelto a lo largo de un curso de agua. D

Depósito: Construcción, realizada parcial o totalmente por el hombre, destinada al almacenamiento y/o regulación y utilización controlada del agua. Depósito anaerobio: Depósito en el que se realiza un proceso de descomposición anaerobia de lodos o desechos orgánicos. Depósito béntico: Acumulación de depósitos en el lecho de un río, lago o mar que puede contener materia orgánica. Fenómeno causado por la erosión natural, la actividad biológica o descarga de aguas residuales. Detritos (detritus): En el contexto biológico, partículas de materia orgánica. En el contexto práctico del tratamiento de agua residual, desechos capaces de ser arrastrados por una corriente de agua. 120

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Demanda bioquimica de oxígeno (DBO): Concentración del oxígeno disuelto consumido bajo condiciones especificadas por la oxidación biológica de la materia orgánica, inorgánica o ambas, contenidas en el agua. Demanda química del oxígeno (DQO): Concentración de oxigeno equivalente a la cantidad de un oxidante especificado, consumida por la materia disuelta o suspendida cuando se trata una muestra de agua con el oxidante bajo condiciones definidas. Demanda de cloro: Diferencia entre la cantidad de cloro agregada a una muestra de agua y la cantidad de cloro residual total que quede al final de un periodo de contacto especificado. Descarga: Acción de verter, infiltrar, depositar o inyectar aguas residuales a un cuerpo receptor en forma continua, intermitente o fortuita, cuando éste es un bien del dominio público de la Nación. Desaireación: Eliminación parcial o total del aire disuelto en el agua. Desalación: Eliminación de las sales del agua, generalmente con el fin de hacerla potable o utilizable en un proceso industrial o como agua de enfriamiento. Desinfección: Tratamiento del agua destinado a eliminar o inactivar los agentes patógenos. Desionización: Eliminación parcial o total de los iones, particularmente mediante el empleo de resinas intercambiadoras de iones . Desnitrificación: Liberación del nitrógeno o del óxido nitroso - de los compuestos nitrogenados (en particular, nitratos y nitritos) en el agua o agua residual generalmente por la acción de bacterias. Desmineralización: Disminución del contenido de sustancias inorgánicas o sales disueltas en el agua, con la ayuda de un proceso físico, químico o biológico. Desoxigenación: Eliminación parcial o total del oxígeno disuelto en el agua, ya sea por la acción de condiciones naturales o con la ayuda de procesos físicos o químicos. Diatomeas: Algas unicelulares de la especie Bacillariopnyceae que poseen paredes celulares silicosas. Diálisis: Proceso mediante el cual pequeñas moléculas o iones se difunden a través de una membrana, para separarlos de moléculas más grandes en solución y de la materia en suspensión. Disolución estándar: Disolución de concentración conocida preparada a partir de un patrón primario. Disolución madre: Corresponde a la disolución de máxima concentración en un análisis. Es a partir de esta disolución que se preparan las disoluciones de trabajo. Dureza: Propiedad del agua que se manifiesta por una dificultad para formar espuma con jabón, esta se debe principalmente a la presencia de iones de calcio y magnesio. Dureza alcalina; dureza temporal: Dureza que se elimina por ebullición; esta se debe normalmente a la presencia de bicarbonatos. Dureza no alcalina; dureza permanente: Dureza que permanece después de la ebullición; se debe principalmente a la presencia e sulfatos, cloruros y nitratos de calcio y de magnesio. E

Efluente: Agua descargada proveniente de procesos industriales o sistemas de tratamiento. Efluentes de aguas residuales domésticas tratadas: Descarga de las aguas residuales domésticas tratadas en un sistema de tratamiento Electrodiálisis: Proceso de desionización del agua en el que, bajo la influencia de un campo eléctrico, los iones son eliminados de una masa de agua y transferidos a otra a través de una membrana intercambiadora de iones. Espesamiento: Procedimiento que consiste en aumentar la concentración en sólidos de un lodo, por eliminación del agua. Estabilización: Proceso químico o biológico por medio del cual las substancias orgánicas (disueltas o suspendidas) fácilmente degradables son oxidadas a minerales o a materiales lentamente degradables. 121

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Estabilización por contacto: Variante del proceso por lodos activados en el cual un lodo activado previamente aireado entre en contacto durante un corto periodo (por ejemplo de 15 a 30min), con aguas residuales. Después del contacto, el lodo es decantado, y posteriormente recirculado a otro depósito para ser aireado durante un período de tiempo mayor (por ejemplo de 6 a 8 h). Esterilización: Proceso destinado a inactivar o eliminar todos los organismos vivientes (incluyendo las formas vegetativas y de formación de esporas), así como los virus. Estanque de oxidación; estanque de estabilización: Depósito utilizado para la retención del agua residual, antes de su eliminación final, en el que la oxidación biológica de la materia orgánica es realizada por una transferencia del oxigeno del aire al agua, con la ayuda de medios natural o artificialmente acelerados Estratificación: La existencia o formación de distintas capas en un cuerpo de agua, identificado por sus características térmicas o salinas o por diferencias en el contenido de oxígeno o nutrientes. Estuario: Cuerpo de agua semicerrado tal como la desembocadura de un río o una bahía costera cuya salinidad es intermedia entre el mar y el agua dulce en donde las acciones de las corrientes marinas de las mareas son reguladores físicos importantes. Eutroficación: El enriquecimiento del agua, tanto dulce como salina, por nutrientes especialmente compuestos de nitrógeno y fósforo que aceleran el crecimiento de algas y formas vegetales superiores. F

Filtración: Eliminación de las materias en suspensión de una masa de agua, al pasarla a través de una capa de materia porosa o a través de un tamiz de malla conveniente. Filtro biológico: lecho percolador; filtro percolador: lecho de materia inerte a través del cual se hace percolar agua residual para ser purificada por una película biológica activa que recubre la materia inerte. Filtración en medio múltiple: Proceso de tratamiento de agua durante el cual éste pasa a través de dos o más capas en una dirección ascendente o descendente. La capa superior está constituida por partículas gruesas de baja densidad. En cada una de las capas siguientes, las partículas son más pequeñas, pero su densidad es mayor. Filtración bajo presión: Proceso de tratamiento del agua semejante a la filtración rápida con arena, excepto que se hace pasar el agua a través de un sistema cerrado bajo la acción de presión. Filtración rápida con arena: Proceso de tratamiento de agua en el cual ésta atraviesa una capa de arena, frecuentemente después de la clarificación, a fin de eliminar las partículas residuales. Filtración lenta con arenas: Proceso de tratamiento de agua durante el cual una capa de arena es cubierta completamente con agua y en el que los procesos físicos, químicos y biológicos de filtración conducen a la obtención de un filtrado purificado. Este proceso se utiliza algunas veces en la potabilización de agua y como fase final del tratamiento de efluentes de aguas residuales después de que han sido sometidas a los tratamientos convencionales. Flóculo: Partículas macroscópicas formadas en un líquido por floculación , generalmente separables por gravedad o por flotación. Floculación: Formación de partículas gruesas por aglomeración de partículas pequeñas; el proceso es generalmente acelerado por medios mecánicos, físicos, químicos o biológicos. Flotación: Ascenso a la superficie del agua de las materias en suspensión, por ejemplo, por arrastre gaseoso. Fluoración: Adición de un compuesto que contiene flúor, en un sistema de distribución de agua potable, a fin de mantener la concentración de iones de fluoruro dentro de los límites convenidos. 122

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Fosa séptica: Tanque de sedimentación cerrado en el que el lodo decantado está en contacto inmediato con el agua residual que fluye a través del tanque y en el que las materias orgánicas son descompuestas por acción bacteriana anaerobia.

H

Helmintos: Término designado a un amplio grupo de organismos que incluye a todos los gusanos parásitos (de humanos, animales y vegetales) y de vida libre, con forma y tamaños variados. Poseen órganos diferenciados, y sus ciclos de vida comprenden la producción de huevos o larvas, infecciosas o no y la alternancia compleja de generaciones que incluye hasta tres huéspedes diferentes. I

Indice de dicromato con dicromato (DQO): Demanda química de oxígeno cuando es determinada por un procedimiento normalizado, utilizando dicromato como oxidante Indice volumétrico de lodos (1VL): Medida empírica de la rapidez de sedimentación de un lodo activado; los detalles del método de medición pueden variar considerablemente y los resultados son comparables solo bajo las mismas condiciones. Indice de permanganato; oxidabilidad como permanganato (DQOMn): Demanda química de oxígeno cuando es determinada por un procedimiento normalizado, utilizando permanganato como oxidante. Inóculo: Es una suspensión de microorganismos vivos que se han adaptado para reproducirse en un medio específico. Intercambio iónico : Proceso mediante el cual ciertos aniones o cationes del agua son reemplazados por otros iones, mediante el paso a través de un lecho de materia intercambiadora de iones Intercambiadores iónicos: Materia capaz de intercambiar los iones de manera reversible con un liquido en contacto con ésta (sin modificación importante de su estructura). L

Laguna: Cuerpo de agua poco profunda tal como un estanque, lago o balsa alimentado por una fuente de agua subterránea o superficial. Laguna: aguas residuales: Estanque natural o artificial o depósito poco profundo utilizado con fines diversos tales como decantación, descomposición, enfriamiento y almacenamiento de las aguas residuales y lodos. Lodo: Acumulación de sólidos sedimentados separados de varios tipos de aguas, como resultado de procesos naturales o artificiales. Lodo activado: Masa biológica formada, durante el tratamiento de agua residual, por el crecimiento de bacterias y de otros microorganismos en presencia de oxigeno disuelto. En México el término residual se utiliza indistintamente para denominar las aguas residuales tanto de uso industrial como doméstico, también se usa agua servida, agua negra o agua usada. 123

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Lecho percolador ; filtro percolador: Lecho de materia inerte a través del cual se hace percolar agua residual para ser purificada por una película biológica activa que cubre la materia inerte. M

Muestra: Porción, idealmente representativa tomada de un cuerpo de agua definido, de manera intermitente o continua, con el propósito de examinar diversas características definidas. Muestra compuesta: Mezcla intermitente o continua, en proporciones adecuadas, de por lo menos dos muestras o submuestras a partir de la cual se puede obtener el valor medio de la característica deseada. Las proporciones de las muestras se calculan generalmente a partir de mediciones de tiempo o flujo. Muestra puntual: Muestra discreta tomada de un cuerpo de agua de manera aleatoria (en lo que incierne al momento, al sitio o a ambos). Muestra simple: La que se toma en el punto de descarga, de manera continua, en día normal de operación que refleje cuantitativa y cualitativamente el o los procesos más representativos de las actividades que generan la descarga, durante el tiempo necesario para completar cuando menos, un volumen suficiente para que se lleven a cabo los análisis necesarios para conocer su composición, aforando el caudal descargado en el sitio y en el momento de muestreo. Muestreador: Aparato utilizado para tomar una muestra de agua, de manera intermitente o continua, con el propósito de examinar diversas características definidas. Muestreo: Acción que consiste en tomar un volumen considerado como representativo de un cuerpo de agua a fin de examinar diversas características definidas. Muestreo automático: Proceso mediante el cual las muestras son tomadas en forma intermitente o continua, independientemente de la intervención humana y de acuerdo con un programa preestablecido. Muestreo continuo: Proceso mediante el cual una muestra se toma de manera continua de un cuerpo de agua. Muestreo isocinetico: Técnica que consiste en hacer pasar la muestra de una corriente de agua a través del orificio de una sonda de muestreo con una velocidad igual a la de la corriente en la proximidad inmediata de la sonda. Muestreo proporcional: Técnica de obtención de una muestra a partir de una corriente de agua en la que la frecuencia de recolección (en el caso de muestreo intermitente), o la velocidad de flujo de la muestra (en el caso de un muestreo continuo), es directamente proporcional a la velocidad de flujo del agua muestreada. N

Nitrificación: Oxidación de la materia nitrogenada por medio de bacterias. Generalmente, los productos últimos de oxidación están constituidos por nitratos. Nitrógeno amoniacal no ionizado; libre: Nitrógeno presente como moléculas de nitrógeno de amoniaco y de hidróxido de amonio. Nitrógeno amoniacal total: Suma de nitrógeno amoniacal combinado presente como iones amonio y como amoniaco libre. Nitrógeno albuminoide: Nitrógeno presente en los compuestos nitrogenados del agua y liberado como amoniaco por ebullición en presencia de una solución alcalina de permanganato de potasio bajo condiciones definidas. Nitrógeno orgánico total: Nitrógeno obtenido por diferencia entre los contenidos en nitrógeno Kjeldahl y en nitrógeno amoniacal total. 124

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Nitrógeno total Kjeldahl: Contenido de nitrógeno orgánico y nitrógeno amoniacal de una muestra, determinado en las condiciones definidas por el método Kjeldahl. NOTA: Este no incluye ni el nitrógeno de los nitritos, ni el nitrógeno de los nitratos. O

Oligotrófico: Descripción de un cuerpo de agua pobre en nutrientes y que contiene muchas especies de organismos acuáticos, cada uno de los cuales está presente en una cantidad relativamente pequeña. Este cuerpo de agua se caracteriza por su alta transparencia, una alta concentración de oxigeno en la capa superior y por su depósitos en el fondo generalmente de tonalidades de color café y que contiene únicamente pequeñas cantidades de materia orgánica. Organismos Coliformes: Son organismos capaces de formar aeróbicamente colonias ya sea a 308 ± 1 K (35 ± 1°C) ó 310 ± 1 K (37 ± 1°C) en un medio de cultivo lactosado selectivo y diferencial, con producción de ácido y aldehído dentro de un período de 24 h. Ozonización; ozonación: Adición de ozono al agua residual con el propósito de desinfectar, oxidar la materia orgánica o eliminar el olor y sabor desagradable. Osmosis inversa: Paso del agua de una solución concentrada a una solución menos concentrada a través de una membrana, bajo el efecto de una presión superior a la diferencia de las presiones osmóticas de las dos soluciones, ejercida por la más concentrada de las dos. P

Parámetro: Propiedad del agua utilizada para caracterizarla. Pasteurización: Proceso que comprende la elevación de temperatura durante un tiempo apropiado, seguido de un enfriamiento brusco que tiene como fin inactivar los microorganismos, en particular los gérmenes patógenos, o disminuir su número durante un tiempo limitado, hasta un nivel específico o un valor inferior al umbral infeccioso. Patrón (de medición): Medida materializada, aparato de medición o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o varios valores conocidos de una magnitud para transmitirlos por comparación a otros instrumentos de medición. Patrón de referencia: Patrón, en general de la más alta calidad metrológica disponible en un lugar dado, o en una organización determinada del cual se derivan las mediciones realizadas en dicho lugar. Patrón de trabajo: Patrón que es usado rutinariamente para calibrar o controlar las medidas materializadas, instrumentos de medición o los materiales de referencia. Patrón nacional: El patrón autorizado para obtener, fijar o contrastar el valor de otros patrones de la misma magnitud, que sirve de base para la fijación de los valores de todos los patrones de la magnitud dada. Patrón primario: Patrón que es designado o reconocido ampliamente como un patrón que tiene las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor es aceptado sin referencia a otros patrones de la misma magnitud. Patrón secundario: Patrón cuyo valor es establecido por comparación con un patrón primario de la misma Preaireación: Aireación durante un corto período de tiempo de las aguas residuales decantadas, inmediatamente antes de su tratamiento biológico, o bien la aireación de aguas residuales antes de la sedimentación. 125

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Precisión: Es el grado de concordancia entre resultados analíticos individuales cuando el procedimiento analítico se aplica repetidamente a diferentes alícuotas o porciones de una muestra homogénea. Usualmente se expresa en términos del intervalo de confianza o incertidumbre. x = x ± t α /2

s n

donde: x = es la media calculada a partir de un mínimo de tres mediciones independientes; t α/2= es el valor de la t de Student para un nivel de significancia del 95 %; s= es la desviación estándar de la muestra; n= es el número de réplicas, y x = es el resultado que incluye el intervalo de confianza.

Peso constante: Es el peso que se registra cuando el material ha sido calentado, enfriado y pesado, y que en dos ciclos completos las pesadas no presentan una diferencia significativa. Polielectrólito: Polímero que tiene grupos ionizados y de los cuales algunos son utilizados para la coagulación de partículas coloidales y floculación de los sólidos en suspensión. Preaireación: Aireación durante un corto período de tiempo de las aguas residuales decantadas, inmediatamente antes de su tratamiento biológico, o bien la aireación de aguas residuales antes de la sedimentación. Precloración : Tratamiento preliminar del agua cruda con cloro a fin de detener el crecimiento de bacterias, vegetales o animales, de oxidar la materia orgánica, de facilitar la floculación o reducir el olor. Preservación de la muestra: Proceso en el cual, por medio de adición de productos químicos o la modificación de las condiciones físicas o ambas, se reducen al mínimo los cambios de las características de la muestra a terminar durante el tiempo que transcurre entre el muestreo y al análisis. Programa de control; monitoreo: Proceso programado de muestreo, mediciones y el subsecuente registro o transmisión, o ambos, de las diversas características de agua con el propósito de evaluar su conformidad con objetivos establecidos. Punto de muestreo; estación de muestreo: Posición precisa en una zona de muestreo donde son tomadas las muestras. Punto de distribución de la muestra: Punto situado en el extremo de una línea de muestreo, generalmente alejado de la sonda de muestreo, del que se toma una muestra, de manera intermitente o continua, para ser analizada. R

Reaireación: Proceso en el cual se reintroduce aire para incrementar la concentración de oxígeno disuelto después de que el oxígeno ha sido consumido por tratamiento químico o biológico. Red de muestreo: Sistema de zonas de muestreo preestablecidas a fin de monitorear uno o más lugares definidos. Relación de absorción de sodio (RAS): Relación utilizada para expresar, en el caso de las aguas designadas a la irrigación, la actividad relativa de los iones de sodio en las reacciones de intercambio con el suelo. 126

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Repetibilidad : Similitud entre los resultados obtenidos con el mismo método en un material idéntico sometido a prueba en las mismas condiciones (analista, laboratorio, aparatos) y realizados en serie. Reproducibilidad : Similitud entre resultados individuales obtenidos con el mismo método en un material idéntico sometido a prueba pero en condiciones diferentes (analista, aparatos, laboratorios) realizados en ocasiones diferentes. En ausencia de alguna indicación especial la reproducibilidad debe caer dentro del 95% de la probabilidad estadística. Río: Cuerpo de agua que fluye de modo continuo e intermitente a lo largo de un curso bien definido hacia el océano, mar, lago depresión interior, pantano u otro curso de agua. S

Salinidad: Una medida de la concentración de las sales disueltas, principalmente cloruro de sodio, en aguas salinas y agua de mar. Sedimentación: Proceso de asentamiento y depósito, bajo la influencia de la gravedad, de los sólidos en suspensión transportados por el agua o el agua residual Sedimentador : Tanque de sedimentación; estanque de sedimentación; tanque grande donde se sedimenta la materia en suspensión. Con frecuencia, se encuentra equipado con rastras mecánicas para recolectar los residuos sólidos a fin de retirarlos del fondo del tanque. Sensibilidad (K): Para un valor dado de una variable medida, la sensibilidad es expresada por el cociente del incremento del valor, observado (dl) entre el incremento correspondiente de la medida (dG). (Obtenida de la Organización Internacional de Metrología Legal). dl K = ------dG Sólidos totales: Es el material que permanece como residuo en una cápsula previamente tarada después de evaporar y secar una muestra a una temperatura de 376K - 378K (103C – 105C). Corresponde a la suma de los sólidos suspendidos totales y los sólidos disueltos totales. Sólidos disueltos fijos: Son aquellos sólidos disueltos que permanecen como residuo de la calcinación a 823K + 50K (550C + 50C). Sólidos disueltos totales: Es el material soluble constituido por materia inorgánica y orgánica que permanece como residuo después de evaporar y secar una muestra filtrada a través de un filtro de vidrio con poro de 1.2 µm a una temperatura de 376K - 378K (103C - 105C).Corresponde a la diferencia en peso de los sólidos totales y sólidos suspendidos totales. Sólidos disueltos volátiles: Son aquellos sólidos disueltos que se volatilizan en la calcinación a 823K + 50K (550C + 50C). Sólidos fijos totales: Es el material que permanece como residuo de la calcinación a 823K + 50K (550C + 50C). Sólidos sedimentables: Porción de sólidos inicialmente suspendidos susceptibles de ser eliminados después de un periodo conveniente de sedimentación en las condiciones específicas. Sólidos suspendidos fijos: Son aquellos sólidos suspendidos que permanecen como residuo de la calcinación a 628K + 50K (550C + 50C). Sólidos suspendidos totales: Es el material constituido por los sólidos sedimentables, los sólidos suspendidos y coloidales que son retenidos por un filtro de fibra de vidrio con poco de 1.2 µm secado y llevando a peso constante a una temperatura de 376K 378K (103C - 105C). Sólidos suspendidos volátiles: Son aquellos sólidos suspendidos que se volatilizan en la calcinación a 823K + 50K (550C + 50C). Corresponde a la diferencia en peso de los sólidos suspendidos totales y los sólidos suspendidos fijos. 127

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Sólidos totales : Es el material que permanece como residuo en una cápsula previamente tarada después de evaporar y secar una muestra a una temperatura de 376K - 378K (103C – 105C). Corresponde a la suma de los sólidos suspendidos totales y los sólidos disueltos totales. Sólidos volátiles totales: Es el material que se volativiliza en la calcinación a 823K + 50K (550C + 50C). Corresponde a la diferencia en peso entre los sólidos totales y los sólidos fijos totales. Sonda de muestreo: Parte de un equipo de muestreo que es insertado en un cuerpo de agua y por la que pasa inicialmente la muestra. Suspensión coloidal: Suspensión que contiene partículas, con frecuencia cargadas eléctricamente, que no sedimentan pero que pueden ser eliminadas por floculación y/o coagulación. T

Tratamiento biológico o por lodos activados: Es el proceso biológico del agua residual en el cual ésta es mezclada con lodo activado y es posteriormente agitada y aireada. El lodo activado es a continuación separado del agua residual tratada por sedimentación, y es eliminado o recirculado en el proceso según se requiera. Tratamiento químico: Un proceso que comprende la adición de productos químicos a fin de obtener un resultado específico. Tratamiento físico-químico: Combinación de tratamiento físico y químico para obtener un resultado específico. Turbiedad: Disminución de la transparencia de una masa de agua debido a la presencia de partículas finamente dispersas en suspensión. V

Vertedero; vertedero: Estructura de rebose que puede usarse para controlar el nivel superficial aguas arriba o para medir la descarga o ambos.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE IRAPUATO DEPARTAMENTO DE ING. BIOQUÍMICA AGOSTO DEL 2004 ING. J. TRINIDAD OJEDA SUÁREZ

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