DETERMINACIONES DE GASES EN EL AGUA

 

Diferentes fracciones de CO2, en el agua

Para reconocer la presencia de CO2 libre, se agregan a 100 ml de agua algunas gotas de una solución alcohólica de fenolftaleína al 0,1%, teñida de rosado por adición de NaOH, produciéndose su decoloración. En cambio, existirá ácido mineral si esta decoloración se repite en otra porción hervida y enfriada del agua. Si se intensifica el color rosado de la solución de fenolftaleína, el pH es superior a 8 y no existe CO2 libre, ni agresivo. Las determinaciones cuantitativas son las siguientes:

a) CO2 libre: 200 mil de agua (recogida como para el 02 disuelto) se adicionan de 2 ml de solución. neutralizada de tartrato sódico-potásico al 33% si se trata de aguas duras o ricas en Fe. Sé titulan con NaOH N/20 reciente, en presencia de 1 ml de solución metanólica de fenolftaleína al 0,38 por mil, hasta color rosado, estable durante 3' (o hasta pH 8,3 ), lo que indica que sólo persisten iones bicarbonato. Cada ml de NaOH N/20 equivale a 2,2 mg, CO2 libre;

b) CO2 combinado. 200 ml de agua se titulan con HCI N/10 en presencia de 2 gotas de anaranjado de metilo al 1 por mil; hasta viraje del amarillo al rojo salmón (o hasta pH 4,3 ). Cada ml de HCI N/10 equivale a 2,2 mg CO2 combinado a 6,1 mg HCO-3.

c) CO2 agresivo. Esta denominación ha sido creada por Tillmans (83) corresponde, a aquella parte del CO2 libre que se encuentra en exceso, con relación al necesario para mantener en disolución .a los bicarbonatos. En aguas blandas puede atacar al cemento, cal, Fe, Cu, Zn y Pb de cañerías y depósitos. Se determina como, sigue: Un frasco de unos 250 ml con tapa esmerilada, adicionado de 3 g de polvo fino de carbonato de calcio puro (previamente hervido con agua destilada). se llena con el agua en su misma fuente y con las mismas precauciones que en la determinación del oxígeno disuelto. Se deja durante 3. días, agitando con frecuencia y en 100 ml de filtrado límpido se titula la alcalinidad con HCI N/10 y anaranjado de metilo, como en el CO2 combinado. El mayor gasto de HCI N/10 en comparación con el del C02 combinado corresponde al CO2 agresivo.

Oxígeno disuelto en el agua. (84, 86)

Como es sabido, sin la presencia de oxígeno, no es posible el desarrollo de la vida biológica normal en el agua, necesitando los peces y otros organismos acuáticos un contenido. mínimo de O2 para su supervivencia. Por otra parte, tanto las aguas superficiales como subterráneas pueden experimentar un déficit dé oxígeno disuelto cuando reciben una carga con aguas residuales de toda índole.

Se conoce con él nombre de Déficit de oxígeno de un agua a la diferencia entre el valor teórico de saturación con oxígeno que corresponde a la temperatura del agua en el momento de la toma de muestra y el contenido real de oxígeno disuelto; determinado por análisis de la muestra. Los valores teóricos de saturación pueden obtenerse por consulta de tablas (86) en función de la temperatura y a una presión total de 760 torr de la atmósfera saturada en vapor de agua, en mg/1 02.

Por lo tanto, este déficit viene a constituir la cantidad de oxígeno que le falta a la muestra de agua para su saturación teórica a la misma temperatura y a la misma presión atmosférica.

Una calificación. más. exacta de un agua acerca de su-consumo de oxígeno lo suministra la determinación de la Demanda Bioquímica de Oxígeno, que es consumido por la autopurificación biológica de un agua en el transcurso de 5 días, a 20º establecido como estándar, debido a la descomposición de la materia orgánica del agua por microorganismos propios o agregados; por lo cual se conoce también con la sigla DBO5 (o BOD5, en inglés, o BSB5, en alemán).

La Demanda- Bioquímica de Oxígeno es de especial interés para evaluar la eficiencia de plantas de tratamiento de aguas. residuales. En aguas de desecho doméstico, en efluentes no clorados y en aguas superficiales existe, generalmente, suficiente población de microorganismos para oxidar la materia orgánica del agua, pero si esto no sucede, el agua que se utiliza, para diluir la muestra, se siembra previamente con un cultivo adaptado de microorganismos como la Vorticella sp. o que puede obtenerse también del efluente . de una planta de tratamiento biológico.

En cuanto al procedimiento para la determinación de la Demanda Bioquímica, el grado de contaminación del agua indicará la necesidad y, en su caso, la proporción en que se diluirá previamente la muestra recién extraída (por ejemplo: 1:5 a 1:20) con agua destilada aereada, pero no sobresaturada con oxígeno, adicionada de nutrientes minerales y sembrada o no; esta proporción se fijará de acuerdo con la oxidabilidad de la muestra; determinada por su consumo de permanganato (84).

La DBO5 se calcula, entonces, por la diferencia entre el oxígeno disuelto, determinado antes y después de. la . incubación a 20°C durante 5 días, a un pH entre 6,5 y 8,3. Esto debe hacerse al abrigo de la luz para evitar el crecimiento de algas, las cuales liberarían oxígeno por su arte. La determinación misma se realiza por el mismo método yodométrico Winkler. Después de los 5 días debieran estar presentes aun 3-5 mg O2/1.

Se entiende, por otra parte, como Demanda Química de Oxígeno (DQO o COD) la que mide el oxígeno equivalente a aquella parte. de la materia orgánica de un agua que es susceptible a oxidarse por un oxidante químico enérgico, como lo suministra el calentamiento a reflujo con cantidades conocidas de dicromato de potasio y ácido sulfúrico. El exceso de dicromato es titulado con sulfato ferroso amónico, en presencia de ferroína como. indicador. La cantidad de materia orgánica oxidable, medida por su equivalente en oxígeno, es, entonces, proporcional. al dicromato consumido (84).

Procedimientos analíticos. Es el método yodométrico según Winkler (86), con sus numerosas modificaciones, el más utilizado para la determinación del oxígeno disuelto de un agua. Se basa en la propiedad del oxígeno disuelto de oxidar una cantidad equivalente de iones de manganeso (II), en medió alcalino, a hidróxido de manganeso, de valencia más elevada. En presencia de iones yoduro, y después de acidificar, el manganeso oxidado vuelve a su estado divalente con liberación de una cantidad de yodo, equivalente al contenido original de oxígeno disuelto que contenía la muestra: 2 Mn 3+ + 2 I- 2 Mn 2 + +I2. Este yodo liberado se titula por yodometría corriente con tiosulfato y almidón o electrométricamente.

La muestra de agua se recoge directamente en el llamado frasco de Winkler, cuyo tapón esmerilado se encuentra cortado en bisel y cuyo volumen se ha determinado previamente con una exactitud hasta 0,1 ml. Se hace llegar , el agua (por medio de una manguera transparente) hasta él fondo del frasco y se deja correr para que rebase por la boca del. frasco; evitando así el contacto con el aire. En el fondo del frasco se agregan cantidades exactamente medidas (0,5 a 2 m1) de una solución de cloruro " manganoso al 40% y de otra de hidróxido de sodio (36%) con yoduro de potasio (20%) . Luego se cierra herméticamente él frasco, teniendo cuidado que no entre ninguna burbuja de aire y se invierte varias veces. Después de haber sedimentado él precipitado se decanta el líquido Impido que sobrenada y se disuelve el precipitado en 2 ml de ácido clorhídrico, al 25%, o fosfórico (si , está presente Fe (III) ) . Después de mantener el frasco cerrado y a la oscuridad durante 10' se titula el yodo liberado con tiosulfato N/50, del, cual 1 ml equivale a 0,16 mg O2. Se calcula por litro, tomando en cuenta. el volumen del frasco menos los ml de NaOH y MnCI2, agregados (0,5 a 2 ml) . El método puede aplicarse, también, recurriendo al juego de Reactivos Aquamerck para el análisis, en el lugar mismo, de aguas subterráneas y superficiales, potables, industriales y de acuarios (87).

Pueden presentarse interferencias por exceso de sustancias, oxidantes o reductoras. La influencia de sustancias orgánicas (con- oxidabilidad por KMnO4 superior , a 60 mg/1) puede descartarse por transformación de los hidróxidos de Mn en sus carbonatos, no sensibles al oxígeno, mediante adición, después de la sedimentación, de 4 ml de bicarbonato de amonio (70 g en 185 ml de agua). Los . nitritos interferentes pueden destruirse, agregando a la solución de NaOH y KI, además, 0,5% de azida sódica. Si hay exceso de iones ferrosos, se determinan éstos y se toman en cuenta en el cálculo del O2 disuelto: 1 mg Fe 2 +/1 corresponde a un consumo de 0,14 mg 02/1.

CLORO. El cloro libre y el HC10 se reconocen agregando a 200 ml de agua 0,1 ml de solución acuosa de anaranjado de metilo al 0,02%: se produce una decoloración parcial o total; ésta se produce sólo después de acidular, si se trata de hipocloritos.

Para la determinación cuantitativa del cloro puede recurrirse, esencialmente, a 2 métodos:

1. Método de la orto-tolidina: 50 ml de agua se adicionan de 1 ml dé solución del reactivo y sé deja 5' a la oscuridad. Debido al efecto cancerígeno de la o-tolidina, es preferible usar su solución lista según Ellms-Hauser (Merck) como reactivo.

El color amarillo resultante se puede medir colorimétricamente o por comparación con los matices de una escala colorimétrica estable, a base de diluciones de dicromato sulfúrico con indicios de sulfato de cobre (128).

2. Más exacto, sensible y específico es el método de la dietilpara-fenilendiamina (DPD), que da coloración roja con el cloro. Permite determinar, además separadamente, el cloro libre activo (cloro elemental y de hipocloritos) y el cloro combinado activo (la suma de los productos clorados de substitución: cloraminas y compuestos orgánicos aminados clorados, de acción oxidante). La suma de estas dos fracciones constituye el cloro activo total.

Como la coloración roja con el DPD sigue la ley de Beer, pueden aplicarse mediciones fotocolorimétricas o bien su comparación con los discos coloreados de un comparador especial de Lovibond o de Hellige, que permiten determinar .cantidades de 0,1 a 4 mg/1 de cloro. Los colorímetros pueden calibrarse con una solución patrón de permanganato de potasio, diluida de manera que 1 ml equivalga a 1 mg/1 de cloro.

También se puede proceder a una titulación volumétrica como la describen Palin (92) y HÖII (81) en la forma siguiente:

Solución de DPD: 0,15 g de N, N-Dietil-p-fenilendiamina sulfato p.a. (Merck) se disuelven en un poco de agua destilada, libre de cloro, adicionada de 2 ml de ácido sulfúrico al 10% y 2,5 ml de una solución de etilendiaminotetra-acetado de sodio: EDTA (Titriplex III p.a. .de Merck) al 0,8% y se completara los 100 ml con agua. El reactivo se conserva alrededor de un mes, al abrigo de la luz- (el EDTA estabiliza el reactivo e impide interferencias de cobre y del oxígeno disuelto del agua).

Tampón de fosfatos: 4,6 g de KH2PO4 y 2,4 g de Na3PO4 + 12H2O se disuelven en agua, se agregan 10 ml de solución de EDTA al 0,8% y se completan 100 ml con agua (en caso necesario, se agregan 20 ppm de cloruro mercúrico como anti-hongo) .

Solución de Fe: 1,106 g de FeSO4 (NH4 )2SO4 + 6H2O se disuelven en agua destilada, recién hervida y adicionada de 1 ml de H2SO4 al 25%; después de frío se completa 1 litro con agua (1 ml = 0,1 mg de cloro)

Cloro libre: A 5 ml de solución de DPD y 5 ml de tampón de fosfatos se agregan 100 ml del agua por analizar. Después de 5' se titula la solución rosada o roja desde una microbureta con la solución dé Fe, hasta su . decoloración.

Cloro total: Se opera igual que para el cloro libre, pero agregando, además del DPD y del tampón, 1 g de yoduro de potasio; se agita y después de V se agregan los 100 ml del agua.

En forma rápida se pueden determinar las 2 fracciones de cloro, o bien; el cloro total con los respectivos juegos de Reactivos Aquamerck: cloro y pH:

siguiente >