COD. GL PL 06. Celian Obregon Apoyo a procesos. REV. No. DESCRIPCION ELABORÓ REVISÓ APROBÓ FECHA APROBADO:

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1 COD. GL PL Se cambió la imagen institucional 0 Documento inicial Celian Obregon Apoyo a procesos Martha García Ing. Química Loida Zamora Dir. SILAB Carlos Doria Coordinador lab. de calidad ambiental Loida Zamora Dir. SILAB Leanis Pitre Dir.SILAB REV. No. DESCRIPCION ELABORÓ REVISÓ APROBÓ FECHA APROBADO: GL PL 06 Página 1 de 14

2 CONTENIDO 1. OBJETO APLICACIÓN DEFINICIONES FUNDAMENTO DEL MÉTODO INTERFERENCIAS Y LIMITACIONES TOMA DE MUESTRA, ALMACENAMIENTO Y PRESERVACIÓN MATERIALES Y EQUIPOS REACTIVOS Y SOLUCIONES PROCEDIMIENTO CÁLCULOS AUTORIDAD FORMATOS REFERENCIAS GL PL 06 Página 2 de 14

3 1. OBJETO Describir la metodología a seguir para determinar Oxígeno disuelto en muestras de agua. 2. APLICACIÓN El método electrométrico es aplicable en aguas superficiales, marinas, subterráneas, aguas residuales domésticas e industriales, usando el medidor de oxígeno, aplicando el método 4500 O G, recomendado en el Standard Methods. El equipo proporciona un rango de medida de 0.0 a mg/l de O.D y de 0.0 a % de saturación de aire. La precisión es de ア más una cifra significativa para lecturas en mg/l; la resolución es de 0.01 mg/l. El método de modificación azida (SM O C) tiene aplicación para aguas residuales, efluentes y muestras de agua superficial, especialmente si tienen contenidos de nitritos como NO2-N superiores a 50 µg/l y no más de 1 mg/l de hierro ión ferroso. Si 1 ml de solución de KF es adicionado antes de que la muestra sea acidificada y no hay retraso en la titulación, el método es aplicable en la presencia de 100 a 200 mg/l de ion férrico. 3. DEFINICIONES Oxígeno Disuelto (OD): Es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua y que es esencial para la vida en los cuerpos de agua (ríos, lagunas, embalses). El nivel de oxígeno disuelto puede ser un indicador de contaminación del agua y está relacionado con la capacidad del cuerpo de agua de ser soporte para la biota. Los niveles de oxígeno disuelto pueden variar de 0 18 mg/l, el contenido está en función a la temperatura del agua, la presión atmosférica y el contenido de sales disueltas. Oxímetro: Dispositivo que mide la cantidad de oxígeno, concentración y la temperatura en el agua o en soluciones acuosas. GL PL 06 Página 3 de 14

4 Electrodo de membrana: Un electrodo selectivo a iones (ISE) cuyo sensor consiste en un elemento tipo membrana. La membrana separa la solución interna de llenado, que contiene una concentración fija del ión a ser detectado, y la solución a ser analizado. El potencial a través de la membrana depende de la relación de concentraciones del ión en las dos soluciones. El ensamble contiene también un electrodo de referencia interno sumergido de la solución de llenado. El potencial es medido contra un electrodo de referencia externo sumergido en la solución problema. Indicador: Es un ácido o base débil cuya forma disociada tiene diferente color que la forma sin disociar, ello es debido a que están formados por sistemas resonantes aromáticos, que pueden modificar la distribución de carga según la forma que adopten. Esta alteración por el desplazamiento hacia una forma más o menos disociada, hace que la absorción energética del sistema se modifique y con ello el color. Titulación: Denominada también valoración ácido-base, y son empleadas para determinar concentraciones de sustancias químicas con precisión y exactitud. Se llevan a cabo gracias a la reacción que ocurre entre ácidos y bases, formando sales y agua. Intervienen tres agentes o medios: el titulante, el titulado (o analito) y el indicador 4. FUNDAMENTO DEL MÉTODO Los niveles de oxígeno disuelto en aguas naturales y residuales dependen de las actividades físicas, químicas y bioquímicas en el cuerpo de agua. El análisis para O.D. (Oxígeno Disuelto) es una prueba clave para el control de procesos de agua contaminada y tratamiento de residuos. En este procedimiento se describen dos métodos para el análisis de oxígeno disuelto: El método Winkler o Método yodométrico y sus modificaciones, y el método electrométrico por electrodo de membrana. La selección del método depende de las interferencias presentes, la precisión deseada, y en algunos casos la comodidad o conveniencia. GL PL 06 Página 4 de 14

5 El siguiente procedimiento se basará especialmente en la aplicación del método electrométrico (SM 4500 OG) para el análisis de OD, sin embargo, se utilizará el método yodométrico de modificación de azida (SM 4500 O C) como método alternativo de medición de oxígeno para definir si requiere corrección la medida del sensor de oxígeno utilizado en el laboratorio. 4.1 Método Electrométrico: El método de determinación por electrodo de membrana (SM 4500-O G) es recomendado para muestras que contengan sustancias tales como sulfito, tiosulfato, politionato, mercaptanos, cloro libre o hipoclorito, sustancias orgánicas fácilmente oxidables en medio alcalino, yodo libre, color o turbidez intensos y agregados biológicos, que interfieren con la determinación del OD por el método Winkler y sus modificaciones. Igualmente es recomendado en las pruebas de la DBO para realizar mediciones del OD no destructivas de la muestra. El método electrométrico se basa en la tasa de difusión del oxígeno molecular a través de una membrana plástica permeable al oxígeno, que recubre el elemento sensible de un electrodo y actúa a la vez como una barrera de difusión contra muchas impurezas que interfieren en los otros métodos para la determinación del OD. Bajo condiciones regulares, la corriente de difusión es lineal y directamente proporcional a la concentración del OD. 4.2 El método de modificación azida (SM 4500 O C) es un procedimiento titulométrico, basado en el principio de retrotitulación. La adición de solución divalente de manganeso y luego del álcali fuerte en cada botella, desencadena la oxidación del precipitado de hidróxido manganoso en una cantidad equivalente al oxígeno disuelto presente en la muestra; con la presencia de iones ioduro en solución ácida, el manganeso oxidado se revierte con la liberación de yodo equivalente al original del oxígeno disuelto inicial. El yodo liberado es titulado con una solución patrón de tiosulfato sodio 0.025N. El punto final de la titulación se puede detectar visualmente con un indicador de almidón. La precisión es de ± 50 µg/l. 5. INTERFERENCIAS Y LIMITACIONES 5.1 Método Electrométrico: El uso prolongado de electrodos de membrana en aguas que contienen gases como el sulfuro de hidrógeno (H2S), tiende a disminuir la sensibilidad de la celda, interfiere si el potencial aplicado es mayor que el GL PL 06 Página 5 de 14

6 potencial de onda media del ión sulfuro; si el potencial aplicado es menor, no ocurre la reacción interferente, pero puede tener lugar un recubrimiento del ánodo con el sulfuro del metal anódico. Esta interferencia se elimina mediante el cambio y la calibración frecuente del electrodo. Las sales inorgánicas disueltas afectan el funcionamiento de las sondas para OD. Las membranas responden a la presión parcial del oxígeno, la cual es a la vez función de la salinidad de la muestra. A partir de los datos de saturación de OD contra salinidad, se pueden calcular factores de conversión para aguas marinas y salinas; los factores para sales específicas deben desarrollarse experimentalmente. Las variaciones amplias en el tipo y concentración de sales en las muestras puede dificultar el uso de sondas con electrodo de membrana. Sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, halógenos, monóxido de carbono, cloruros, óxido nítrico y óxido nitroso pueden causar en el electrodo que den lecturas erróneas. Los gases reactivos como el cloro interfieren con el desempeño del electrodo, por ejemplo, el cloro despolariza el cátodo y origina una salida de la señal mayor al valor esperado. Las exposiciones prolongadas al cloro pueden cubrir el ánodo con el cloruro del metal anódico y desensibilizar la sonda; las muestras alcalinas libres de cloro no causan interferencias 5.2 Método yodométrico: los resultados pueden verse alterados, ya que la mayoría de materia orgánica es oxidada parcialmente cuando el precipitado de manganeso oxidado es acidificado. En otras palabras, la presencia de mucho plancton y grasa que absorben yodo alteran los resultados, al igual que la presencia de nitritos, iones ferrosos o los sólidos en suspensión. Las modificaciones del método yodométrico están dados para minimizar los efectos de los materiales en mención. Los procedimientos más usados para eliminar las interferencias son: la modificación de azida para los nitritos; la modificación del permanganato para el hierro ferroso, la modificación de la floculación con alumbre para los sólidos suspendidos, y la modificación de la floculación con sulfato de cobre-ácido sulfámico aplicada para muestras de lodos activados. La modificación azida (SM 4500 O C) remueve efectivamente las interferencias causadas por nitritos, los cuales son la mayor interferencia en efluentes tratados biológicamente y en muestras incubadas para DBO. No es aplicable bajo las GL PL 06 Página 6 de 14

7 siguientes condiciones: muestras que contengan sulfito, tiosulfato, politionato, cantidades apreciables de cloro libre o hipoclorito; muestras con concentraciones altas de sólidos suspendidos; muestras que contengan sustancias orgánicas fácilmente oxidables en solución fuertemente alcalina, o que sean oxidadas por yodo libre en solución ácida; aguas residuales domésticas sin tratar; e interferencias de color que incidan en la detección del punto final. En los casos de inaplicabilidad de la modificación de la azida, se debe usar el método electrométrico. Ciertos agentes oxidantes liberan yodo a partir del yoduro (interferencia positiva) y algunos agentes reductores transforman el yodo en yoduro (interferencia negativ); la mayor parte de la materia orgánica se oxida parcialmente cuando se acidifica el precipitado de manganeso oxidado, lo que causa errores negativos. En presencia de 100 a 200 mg de hierro férrico/l el método es aplicable si se agrega 1 ml de solución de KF antes de acidificar la muestra, y si esta adición no interfiere en la titulación. Se elimina la interferencia de Fe(III) por acidificación con ácido fosfórico (H3PO4) de 85 a 87% en lugar de usar ácido sulfúrico (H2SO4). 6. TOMA DE MUESTRA, ALMACENAMIENTO Y PRESERVACIÓN Las muestras deben ser analizadas inmediatamente se toman. Realice el muestreo de acuerdo a lo establecido en el Procedimiento muestreo y cadena de custodia. Si el muestreo es integral, tan pronto se ha integrado la muestra sumerja la botella winkler de 300 ml de capacidad y llene la botella hasta rebosar aproximadamente 10 segundos sin permitir la entrada de aire atmosférico, no agite, tape inmediatamente para evitar la formación de burbujas, analice inmediatamente. Si la muestra va a ser destinada para el análisis de DBO5, tome la muestra de acuerdo a lo establecido en el procedimiento de análisis DBO5 Método Incubación Electrométrico. 7. MATERIALES Y EQUIPOS GL PL 06 Página 7 de 14

8 7.1 MÉTODO DE ELECTRODO DE MEMBRANA 4500 O G - Medidor manual del oxígeno disuelto Oxímetro o Multiparámetro - Botellas winkler de 250 ó 300 ml de capacidad 7.2 MÉTODO DE MODIFICACIÓN DE AZIDA 4500 O C - Botellas winkler de 300 ml - Probeta de 100 ml - Pipeta volumétrica de 1 ml o Transferpipeta con puntas - Bureta de 10 ml - Varios beaker de 2000 ml para contener residuos y hacer neutralización - Beaker de 100 ml para llenar la bureta - Balón aforado clase A - Erlenmeyer de 250 ml por cada muestra a titular y uno más para la estandarización - Recipientes para pesar y espátula - 4 pipetas graduadas entre 5 y 10 ml - Mortero y pistilo 8. REACTIVOS Y SOLUCIONES 8.1 MÉTODO DE ELECTRODO DE MEMBRANA 4500 O G - Sulfito de sodio anhidro G.R para la calibración cero. - Agua destilada y desionizada - Cloruro de potasio R.A - Solución de amoniaco al 3% para limpiar el electrodo de plata 8.2 MÉTODO DE MODIFICACIÓN DE AZIDA 4500 O C - Solución sulfato manganoso. Diluir 120 g MnSO4.4H2O ó 100 g MnSO4.2H2O ó 91 g MnSO4.H2O en agua desionizada, filtrar y diluir a 250 ml. Puede mantenerse en el laboratorio. Cuando se adicione la solución de MnSO4 a una solución acidificada de yoduro de potasio (KI), no debe producir color con el indicador de almidón. - Reactivo álcali-yoduro-azida: PARA MUESTRAS SUPERSATURADAS. Disuelva 2.5 g de NaN3 en 50 ml de agua desionizada. Agregar 120 g NaOH (ó 168 g de KOH) y 187,5 g de NaI (ó 208,3 g de KI) en 250 ml de agua desionizada, agitar hasta GL PL 06 Página 8 de 14

9 disolver. Puede presentarse turbidez blanca debido al carbonato de sodio (Na2CO3).pero esto no es perjudicial.(no acidificar esta solución porque se pueden producir vapores tóxicos de ácido hidrazoico). PARA MUESTRAS SATURADAS O SIN SATURAR. Disuelva 125 g NaOH (ó 175 g de KOH) y 33,8 g de NaI (ó 37,5 g de KI) en 250 ml de agua desionizada. Luego de preparada agregue la solución de 2,5 g de Azida de Sodio disuelta en 10 ml de agua desionizada. Puede mantenerse en el laboratorio.cuando se diluya y acidifique, el reactivo no debe dar color con la solución de almidón. - Ácido sulfúrico, H2SO4, concentrado. 1 ml es equivalente a aproximadamente a 3 ml del reactivo de álcali-yoduro-azida. - Indicador de almidón. A 2 g de de almidón soluble grado analítico adicione un poco de agua tibia y forme una pasta que macere en el mortero; coloque la pasta en 100 ml de agua desionizada hirviendo, mezcle y deje reposar toda la noche. Tome el sobrenadante, agregue 0,2 g de ácido salicílico como conservante, disuelva y empaque en un gotero. Conserve bajo refrigeración. Almacene en nevera a 4 C. - Solución estándar titulante de tiosulfato de sodio. 0,025 M. Disuelva 6,205 g de Na2S2O3.5H2O en agua desionizada. Adicione 1,5 ml de NaOH 6 N ó 0,4 g de NaOH sólido y diluya a 1 litro. Estandarice con solución de solución de dicromato de potasio, Biyodato de Potasio KH (IO3) o sino con yodato de potasio (KIO3). Puede mantenerse en el laboratorio y se debe estandarizar cada vez que se utilice. - Estandarización con Dicromato: disuelva 1 g de KI, libre de yodato en un erlenmeyer con 80 ml de agua desionizada. Adicione 1 ml de ácido sulfúrico concentrado y 1 ml de solución estándar de Dicromato de potasio 0,1 N. Titule el yodo liberado con la solución estándar titulante de tiosulfato de sodio, adicionando solución de almidón hacia el final de la titulación, cuando la solución tenga un color amarillo pálido; el punto final de la titulación es la desaparición del color azul característico del almidón. - Estandarización con Biyodato: 1) Disuelva aproximadamente 2 g de KI, libre de yodato, en un erlenmeyer con 100 o 150 ml de agua destilada. Adicione 1 ml de ácido sulfúrico 6 N o unas cuantas gotas de ácido sulfúrico concentrado y 20 ml de solución estándar de Biyodato de potasio. GL PL 06 Página 9 de 14

10 2)Diluya a 200 ml y titule el yodo liberado con la solución estándar titulante de tiosulfato de sodio, adicionando solución de almidón hacia el final de la titulación, cuando la solución tenga un color amarillo pálido; el punto final de la titulación es la desaparición del color azul característico del almidón, continúe la titulación hasta incoloro. Cuando la solución es de igual concentración, se requieren 20 ml de tiosulfato 0,025 M, si no, ajuste el tiosulfato a la concentración requerida. - Estandarización con yodato de potasio: 1)en un erlenmeyer disuelva aproximadamente 2 g de KI, libre de yodato, con 100 a 150 ml de agua destilada, agregue 1 ml de H2SO4 6N o unas pocas gotas de H2SO4 concentrado y 20 ml de solución estándar de yodato. 2)Diluya a 200 ml y titular con tiosulfato el yodo liberado, agregue almidón cerca al punto final de la titulación, o sea cuando se alcance un color pajizo tenue, al agregar el almidón se torna color azul, y continúe con la titulación hasta incoloro. Anote el volumen gastado de tiosulfato. Cuando las soluciones son equivalentes, se requieren 20 ml de tiosulfato 0.025M, sino, ajuste el tiosulfato a la concentración requerida. - Solución estándar de Biyodato de potasio. 0,0021 M. disuelva 812,4 mg de KH (IO3)2 en agua desionizada y diluya a 1 litro. - Solución de dicromato de potasio 0,1 N. Disuelva 4,904 g de K2Cr2O7 anhidro (seco por 1 hora a 103 C) en 1 litro de agua desionizada. Almacene en frasco ámbar. 9. PROCEDIMIENTO 9.1 MÉTODO DE ELECTRODO DE MEMBRANA 4500 O G - Aplique el procedimiento del manejo del oxímetro que se encuentra en Manual Oxímetro WTW y electrodos. Después de estar listo el electrodo para su uso, configurar el equipo de acuerdo a las indicaciones del manual de instrucciones. Tener cuidado en el cambio de membrana para evitar la contaminación del elemento sensor y la retención de diminutas burbujas de GL PL 06 Página 10 de 14

11 aire bajo la membrana, factores que pueden disminuir la respuesta y aumentar la corriente residual. - Siga exactamente el procedimiento de calibración dado por el fabricante para garantizar la precisión y la exactitud, que se encuentra en el Manual Oxímetro y electrodos.con el instrumento portátil Oxi 315i es posible calibrar por separado los dos sensores CellOx 325 y DurOx 325. La calibración de uno de los sensores no afecta la calibración del otro sensor. Al conectar uno de los sensores, los datos de calibración almacenados correspondientes a dicho sensor son empleados automáticamente.la calibración es realizada en aire saturado de vapor de agua. Emplear para la calibración el recipiente de calibración de aire OxiCal -SL (accesorio). Los sensores de oxígeno envejecen. Con el envejecimiento cambia la pendiente del sensor de oxígeno. Con la calibración, el valor actual de la pendiente del sensor es determinado nuevamente y archivado en memoria. Calibrar su sistema a intervalos regulares. Después de la calibración, el instrumento evalúa el estado actual en función de la pendiente relativa. El valor de cada evaluación es indicado en el visor. La pendiente relativa no afecta en modo alguno la exactitud de la medición. Los valores bajos indican que pronto el electrolito estará consumido/agotado y que el sensor deberá ser regenerado. - En Campo: Ubicar el sitio de muestreo que permita en lo posible medir Oxígeno disuelto directamente del cuerpo de agua, corriente o vertimiento, y si no leerlo en una alícuota. Introducir sonda procurando mantenerla a la misma profundidad (25 cm por debajo de la superficie) - En el laboratorio: Tomar una alícuota en un frasco de toma de muestra de vidrio boca estrecha (Winkler) de acuerdo al numeral 6 de este protocolo. - Lavar con agua destilada el electrodo y secar con papel absorbente. - Sumerja el electrodo en el cuerpo de agua, cuando sea viable, sino, adaptar el electrodo limpio en la boca de la botella para evitar intercambio gaseoso GL PL 06 Página 11 de 14

12 - Espere que se estabilice la lectura en el display (use la función AR si es posible). Lea y registre el dato de Oxígeno disuelto y anote la temperatura de la muestra. Repetir la lectura para confirmar el valor. Entre 30 segundos a 2 minutos aproximadamente demora la lectura de acuerdo al equipo. - Sacar el electrodo, enjuagar con agua destilada y secarlo con papel absorbente. Colocar dentro del protector. 9.2 MÉTODO DE MODIFICACIÓN DE AZIDA 4500 O C - Llene con muestra una botella winkler hasta que rebose y tápela. - Destape la botella y agregue 1 ml o 20 gotas de solución de MnSO4 a la muestra en la botella winkler, seguido de 1 ml o 20 gotas de reactivo álcaliyoduro-azida. Tape con cuidado para evitar la formación de burbujas de aire y mezcle varias veces por inversión de la botella. - Cuando el precipitado se haya decantado hasta aproximadamente la mitad del volumen de la botella, para dejar un sobrenadante claro sobre el floc de hidróxido de manganeso, agregue 1 ml o 20 gotas de H2SO4 concentrado, tape y mezcle varias veces invirtiendo la botella hasta que se haya disuelto completamente, hasta aquí ya está fijado el oxígeno. Si no hay disolución completa agregue exceso de ácido sulfúrico. - Mida 100 ml de la solución con una probeta y transváselo a un erlenmeyer de 250 ml. - Purgue la bureta de 10 ml con tiosulfato de sodio (Na2S2O3) 0.025N; y llene la bureta con tiosulfato de sodio. - Titule con solución M de Na2S2O3 agregándolo gota a gota y agitando el erlenmeyer hasta obtener un color amarillo pajizo pálido; en ese punto agregue de 3 a 5 gotas de solución de almidón en donde vira a color azul y continúe la titulación hasta la desaparición del color azul. Este es el GL PL 06 Página 12 de 14

13 punto final de la titulación. Si el color azul reaparece no se debe agregar más tiosulfato, ignore subsecuentes reapariciones del color. - Anote el volumen gastado de tiosulfato de sodio. 10. CÁLCULOS En el método de modificación azida O C, la estandarización del tiosulfato de sodio, se calcula mediante la siguiente relación: N tiosulfato Vsolución biyodato ó Dicromato * Nsolución Vtiosulfat o utilizado El oxígeno disuelto se calcula así: Vtiosulfat outilizado * Ntiosulfat o O. D. mg / L *8000 Vml de muestratitulada (200) 11. AUTORIDAD Director técnico: Posee autoridad para decidir acerca del uso de equipos y la realización, suspensión, reanudación o reprogramación de una prueba. Responsable de calidad: Decide sobre la repetición de una prueba. Técnico Analista titular o suplente y/o Auxiliares: Autoridad para decidir el encendido de equipos, si se requiere, tomar las muestras, realizar las lecturas pertinentes y repetir las pruebas cuando sea necesario. 12. FORMATOS Método Electrométrico: Datos de Campo Matriz Agua Cód: GL-F-07 Método Modificación de Azida: Datos de Análisis Volumétrico Cód:GL-F-22 GL PL 06 Página 13 de 14

14 13. REFERENCIAS Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Electrometric Method O G. Azide Modification 4500 O C. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation. 21st ed., New York, pp 4-141; STACHETTI RODRIGUES, G. Manual de Evaluación de Impacto Ambiental de actividades rurales. Disponible en Internet: < GL PL 06 Página 14 de 14