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Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos. QUIMICA ANALITICA APLICADA. TEMA 7.- Contaminación del agua. Caracteres físico-químicos y organolépticos del agua. Componentes no deseables y tóxicos. Determinación de componentes metálicos.

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Presentation Transcript
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Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos

QUIMICA ANALITICA APLICADA

  • TEMA 7.- Contaminación del agua.
    • Caracteres físico-químicos y organolépticos del agua.
    • Componentes no deseables y tóxicos.
    • Determinación de componentes metálicos.
    • Determinación de compuestos inorgánicos no metálicos.
    • Determinación de compuestos orgánicos.
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CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS POTABLES

  • Características organolépticas
  • Olor y sabor
  • Color
  • Turbidez
  • Componentes no deseables
  • Nitratos
  • Nitritos
  • Amonio
  • Oxidabilidad
  • Extraíbles en cloroformo
  • Hierro
  • Manganeso
  • Cobre
  • Zinc
  • Materia en suspensión
  • Fenoles
  • Detergentes
  • Fluor
  • Características fisicoquímicas
  • pH
  • Conductividad
  • Residuo seco
  • Oxigeno disuelto
  • Cloruros
  • Sulfatos
  • Calcio
  • Magnesio
  • Aluminio
  • Dureza total

1

Para que un agua sea apta para su uso o consumo ha de cumplir una serie de características organolépticas y fisicoquímicas, y no deberá contener componentes no deseables ni componentes tóxicos.

2

3

4

  • Componentes tóxicos
  • Arsénico
  • Cadmio
  • Cianuro
  • Cromo (VI)
  • Mercurio
  • Níquel
  • Plomo
  • Plaguicidas
  • PHA
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN

  • MATERIAS DECANTABLES
    • La determinación se basa en dejar en reposo durante dos horas un litro de agua.
    • El procedimiento consiste en pasar previamente el agua por un tamiz de 5 mm de lado, agitar hasta total homogeneización y verter un litro de agua en un cono de Imhoff.
    • Se lee a las dos horas y el resultado se expresa en ml de materia decantada por litro de disolución
              • MATERIAS EN SUSPENSION
              • Por filtración sobre placa de vidrio.
                • La placa se seca en una estufa a 105 ºC y se tara.
                • Se filtra el agua , se seca el filtro con el residuo a 105 ºC hasta pesada constante, y se pesa.
              • Por centrifugación
                • Se centrifuga a 3000 rpm durante cinco minutos.
                • Se evapora, se seca a 105 ºC y se pesa resultando las materias totales en suspensión.
                • El residuo procedente de la centrifugación se calienta a 525 ºC se enfría y se pesa, obteniéndose la materia mineral en suspensión.
                • La diferencia entre la total y la mineral es la materia orgánica en suspensión

Cono de Imhoff

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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN

  • RESIDUO : SECO Y FIJO
    • El residuo seco se expresa como los mg/l obtenidos al evaporar 500 ml de agua filtrada al baño maría en una cápsula de platino previamente tarada y secar 105 ºC durante 4 horas.
    • El residuo fijo corresponde aproximadamente a la materia mineral disuelta. Se obtiene calcinando a 525 ºC el residuo seco, impregnándolo con disolución de carbonato amónico para transformar los óxidos en carbonatos y secándolo a 110 ºC durante una hora.
  • OLOR
    • El olor es el conjunto de sensaciones percibidas por el olfato al captar ciertas sustancias volátiles.
    • Todo olor es un signo de contaminación o de la presencia de materias orgánicas en descomposición.
    • El fundamento del método de determinación consiste en la dilución del agua a examinar hasta que no presente ningún olor perceptible.
    • Se cuantifica con el índice de dilución o número de dilución: DN= B/A
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN

  • COLOR
    • El color real o verdadero se debe a las sustancias disueltas y el aparente cuando además se debe a las sustancias en suspensión. Es un indicador de calidad deficiente.
    • Las aguas muy contaminadas e industriales pueden presentar cualquier color.
    • Los colores más frecuentes son: a) verde debido a algas ; b) entre amarillo y pardo por Fe o Mn ; c) amarillo debido a Cr(VI) y c) Parduzco en aguas residuales
  • DETERMINACION DEL COLOR
    • Método del Pt (IV)
      • Se prepara una disolución de 500 mg/l de Pt(IV) a partir de hexacloroplatinato potásico en medio HCl.
      • Se construye una recta de calibrado y se compara la A a 420 nm con la de la muestra
      • Diagrama de cromaticidad
                • Diagrama de cromaticidad
                  • El color se determina por el diagrama de cromaticidad utilizando múltiples λ.
                  • Se definen tres parámetros triestímulo (X,Y,Z) que representan las cantidades de los tres colores primarios.
                  • A partir de ellos se obtienen, las coordenadas de cromaticidad (X,Y).
                  • Se representan en el diagrama y se obtiene el matiz (λ) y la pureza .
                  • El parámetro Y es el % de luminosidad
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN

  • TURBIDEZ
    • La turbidez del agua es producida por materias en suspensión, como arcilla, cieno o materias finamente divididas, plancton y microorganismos.
    • La medida de la turbidez se realiza por turbidimetría o nefelometría comparando la intensidad de luz dispersada por la muestra con la dispersada por una suspensión de referencia en idénticas condiciones.
    • La suspensión patrón de referencia (de formacina) se prepara a partir de dos disoluciones de sulfato de hidracina (al 1%) y de hexametilentetraamina (al 10%).
    • A la suspensión preparada con 5 ml de cada disolución en 100 ml se le asigna un valor de 400 UNF ( unidades nefelometricas de formazina ).
    • A partir de esta por dilución se establece una recta de calibrado entre 0 y 40 UNF midiendo a 620 nm. Las medidas se realizan en un espectrofotómetro, midiendo la absorbancia de la suspensión a 620 nm.
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN

  • pH
    • El valor del pH es una magnitud que debemos determinar siempre porque tiene una vital importancia en:
      • Procesos biológicos
      • Procesos químicos:
        • Disolución (gases, minerales, compuestos metálicos)
        • Precipitación (Sales o hidróxidos)
        • Formación de complejos
        • Procesos de oxidación y reducción
        • Influencia en la turbidez
        • Ionización de compuestos
        • Tratamiento químico de desinfección
        • Procesos de intercambio iónico en los suelos
    • El pH se determina mediante un pH-metro con un electrodo de vidrio combinado.
    • El origen del pH puede ser natural o artificial.
  • CONDUCTIVIDAD
    • La conductividad refleja la cantidad de iones presentes en la muestra.
    • En este sentido la conductividad esta relacionada con el residuo.
    • Es debida fundamentalmente a los iones mayoritarios. La medida de la conductividad se realiza mediante un conductímetro.
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CONTAMINANTES DEL AGUA

  • Los principales contaminantes del agua son:
    • Aguas residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor parte materia orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua).
    • Agentes infecciosos.
    • Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables.
    • Productos químicos, incluyendo los pesticidas, diversos productos industriales, las sustancias tensioactivas contenidas en los detergentes, y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos.
    • Petróleo, especialmente el procedente de los vertidos accidentales.
    • Minerales inorgánicos y compuestos químicos.
    • Sedimentos formados por partículas del suelo y minerales arrastrados por las lluvias y escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos sin protección, las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos urbanos.
    • Sustancias radiactivas
    • El calor (aumento de temperatura) puede ser considerado un contaminante cuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen.
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CONTAMINANTES DEL AGUA

  • Relación I
    • Compuestos organometálicasy sustancias que puedan dar origen a éstos en el agua.
    • Compuestos organofosfóricos.
    • Compuestos organoestánnicos
    • Compuestos con poder cancerígeno, mutagénico o teratogénico
    • Mercurio y compuestos del mercurio.
    • Cadmio y compuestos del cadmio.
    • Aceites minerales persistentes e hidrocarburos de origen petrolífero persistente.
    • Sustancias sintéticas que puedan flotar, permanecer en suspensión o hundirse causando con ello perjuicio a cualquier utilización de las aguas.
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CONTAMINANTES DEL AGUA

  • Relación II
    • Compuestos que forman parte de la Relación I para las que no se hayan fijado límites excepto cuando sean vertidos a aguas subterráneas.
    • Compuestos comprendidos en el siguiente apartado y que, aún teniendo efectos perjudiciales, quedan limitados en zonas concretas según las características de las aguas receptoras y su localización.
      • Metaloides , metales y sus compuestos como: Zn, Cu, Ni, Cr. Pb, Se, As, Sb, Mo, Ti, Sn, Ba, Be, B, U, V, Co, Tl, Te, Ag.
      • Biocidas y sus derivados no incluidos en la Relación I.
      • Compuestos con efectos perjudiciales para el sabor u olor de productos de consumo humano derivados del medio acuático, y los compuestos que los originan.
      • Compuestos organosilícicos tóxicos o persistentes y compuestos que los originen en las aguas, excluidos los inofensivos o los que se transforman rápidamente en inofensivos.
      • Compuestos inorgánicos de fósforo y fósforo elemental.
      • Aceites minerales no persistentes o hidrocarburos de origen petrolífero no persistente.
      • Cianuros y fluoruros.
      • Compuestos que influyen en el balance de oxígeno como son el amoniaco y los nitritos.
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CONTAMINANTES DEL AGUA

  • Los parámetros inorgánicos y orgánicos característicos que deben considerarse como mínimo en la estimación del tratamiento del vertido se recogen en la tabla, junto con los límites máximos para autorizar dicho vertido.

Parámetros considerados para el tratamiento de vertidos y niveles máximos permitidos

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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • Los principales compuestos inorgánicos no metálicos que se determinan en el agua son : Fósforo, Nitrógeno, Cianuro, Fluoruro, Sílice, Azufre y Oxigeno
  • FOSFORO
    • El fósforo se transforma en sus diferentes formas mediante el ciclo del fósforo.
    • El fósforo disuelto en el agua en forma de fosfatos procede de ciertas rocas, como el apatito, del lavado de los suelos y de los detergentes polifosfatados.
    • Se encuentra en el agua como fósforo inorgánico u orgánico, disuelto o en suspensión.
    • Una acción muy importante de los fosfatos es la que ejercen en el transporte y retención, por complejación, de metales en el agua.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • DETERMINACIÓN DE FOSFORO
    • Los métodos de determinación de P se basan en la formación de heteropoliácidos del fosfato con molibdeno seguida de una posterior reducción a azul de molibdeno que se mide fotometricamente
    • La reducción se hace con cloruro de estaño (II) (midiendo a 625 nm) y se extrae en isobutanol:benceno 1:1 ( 690 nm).
    • Para hidrolizar los polifosfatos para transformarlos en ortofosfatos se hierve la muestra con H2SO4 diluido .
    • Para transformar todo el P (incluido los fosfatos orgánicos) es necesario un tratamiento más enérgico con mezclas de HNO3 y HClO4,o de HNO3 y H2SO4
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • COMPUESTOS DE NITRÓGENO
    • Las formas de nitrógeno de mayor interés en las aguas naturales y residuales son : NO2-, NO3-, NH3 y nitrógeno orgánico
    • El nitrógeno oxidado total es la suma de nitrito y nitrato.
    • El NO2- , se presenta generalmente como trazas en el agua de superficies, pero puede alcanzar niveles elevados en las subterráneas
    • El NO3- , se encuentra sólo en pequeñas cantidades en las aguas residuales domésticas .
    • El NH3 se encuentra de forma natural en las aguas superficiales y residuales.
    • El nitrógeno orgánico es el nitrógeno ligado orgánicamente en el estado de oxidación trinegativo incluye productos naturales, como las proteínas y péptidos, ácidos nucleicos y urea, y numerosos materiales orgánicos sintéticos.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA : Fósforo, Nitrógeno, Cianuro, Fluoruro, Sílice, Azufre y Oxigeno

  • DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS NITROGENADOS (1)
    • NH3
      • Método de Nessler
        • Método de Berthelott
        • Método Potenciométrico
        • La determinación potenciométrica se realiza mediante un electrodo sensible a gases por lo que hay que trabajar a pH 11 donde todo el amonio está como NH3.
    • NO2-
      • Se determina mediante la reacción de Griess (diazotación con nitrito en medio ácido del ácido sulfanílico y copulación con la -naftilamina) o modificaciones posteriores de la misma, dando lugar a un colorante azoico rojizo cuya absorción máxima se encuentra a 543 nm.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • DETERMINACION DE COMPUESTOS NITROGENADOS (2)
    • NITRÓGENO ORGÁNICO
      • Se determina por el método de Kjeldahl: mineralización previa con ácido sulfúrico concentrado en presencia de catalizadores (mezclas de Se y sales de Cu) transformándose en amoniaco, se destila y se recoge sobre un ácido colector para proceder a su determinación por uno de los métodos anteriores o por valoración por retroceso si las cantidades son elevadas.
      • Si previamente no se elimina el amonio se obtiene como resultado el “nitrógeno Kjeldahl”.
    • NO3-
      • Transformándolos previamente en NO2- pasando la muestra por una columna con Cd y Cu. Para conocer la concentración de nitrato hay que restar a la cantidad obtenida la concentración de nitrito determinado previamente. La determinación conjunta de nitrato y nitrito se denomina “nitrógeno oxidado total”.
      • Mediante potenciometría con un electrodo de membrana no cristalina con líquido inmovilizado en un polímero rígido que suele ser una matriz de cloruro de polivinilo.
      • Por cromatografía iónica con supresión de la conductividad del eluyente.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • CIANUROS
    • El ácido cianhídrico, los cianuros y los cianuros complejos (ferrocianuros, tiocianatos, etc.) son muy tóxicos.
    • Los cianuros alcalinos disueltos, por oxidación, se transforman en carbonatos alcalinos disminuyendo sus propiedades tóxicas.
      • Su papel en el agua es importante, por ser un fuerte agente complejante, estando la toxicidad de los complejos en relación inversa a su estabilidad.
    • DETERMINACION DE CIANUROS
                  • El método más utilizado es el fotométrico aunque también puede determinarse por potenciométria.
                  • El método fotométrico se basa en la formación de cloruro de cianógeno, reacción con piridina para dar dialdehídoglutacónico y posterior condensación con ácido 1,3-dimetilbarbitúrico para formar un colorante violeta de polimetino con un máximo de absorción a 585 nm.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • FLUORURO
    • Se encuentra en las aguas superficiales y subterráneas, como ion fluoruro. Procede de minerales fluorados como fluorita, criolita, fluorapatito, etc.
    • Algunos alimentos y bebidas contienen flúor en concentraciones traza, como el te, en el que se encuentran concentraciones de 1.0 a 1.5 mg/L.
    • La concentración óptima de fluoruro en un agua de abastecimiento depende de las condiciones climáticas .
  • DETERMINACION DE FLUORURO
    • Por cromatografía iónica, junto con otros aniones presentes en el agua
    • Utilizando un electrodo selectivo de fluoruro que es un electrodo cristalino de cristal único de fluoruro de lantano en presencia de una disolución reguladora (de pH entre 5.3 y 5.5) que contiene ácido 1,2-ciclohexilen-diaminotetraacético para desplazar el fluoruro de sus complejos metálicos.
    • Mediante un método espectrofotométrico indirecto basado en la formación de complejos incoloros muy estables de fluoruro con La (III) ó Zr (IV) que son desplazados de sus complejos con colorantes orgánicos, quedando libre el ligando y produciéndose una disminución en el color del complejo.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • SÍLICE
    • La degradación de las rocas que contienen sílice explica su presencia en las aguas naturales como partículas en suspensión, en estado coloidal o polimérico, y como ácidos silícicos o iones silicato.
    • El contenido de sílice en el agua natural suele oscilar entre 1.0 y 30 mg/L, aunque no son raras concentraciones de 100 mg/L e incluso 1000 mg/L en algunas aguas salobres y piélagos.
  • DETERMINACIÓN DE SÍLICE
    • Fotométricamente como los fosfatos. Se forma el heteropoliácidosilicomo-líbdico exaltándose el poder oxidante del molibdeno (VI) reduciéndose a azul de molibdeno (λ = 815 nm) por el ácido aminonaftolsulfónico. El ácido oxálico evita la interferencia de fosfatos destruyendo el ácido fosfomolíbdico.
    • Los polisilicatos no reaccionan con el molibdato por lo que se transforman en silicatos mediante ebullición lenta con bicarbonato-carbonato.
    • También puede analizarse por absorción y emisión atómicas
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • SULFUROS
    • Los sulfuros se encuentran a menudo en el agua subterránea.
    • Su presencia común en las aguas residuales se debe en parte a la descomposición de la materia orgánica, presente a veces en los residuos industriales, pero procedente casi siempre de la reducción bacteriana de los sulfatos. - El sulfuro de hidrógeno que escapa al aire a partir de las aguas residuales que contienen sulfuros produce olores molestos.
    • La concentración umbral de olor para el ácido sulfhídrico en agua está comprendido entre 0.025 y 0.25 μg/L.
    • El ácido sulfhídrico es muy tóxico y ha motivado la muerte de numerosos trabajadores en las alcantarillas o fosas sépticas. Ataca directa o indirectamente a los metales y ha producido corrosiones graves en las conducciones de cemento por oxidarse biológicamente a ácido sulfúrico en las paredes de las tuberías.
                  • DETERMINACIÓN DE SULFUROS
                  • El sulfuro se determina fotométricamente mediante la reacción de formación de azul de metileno que se mide a una longitud de onda próxima a 600 nm, según el siguiente esquema de reacción
                  • Si existen interferencia se puede separar mediante una precipitación previa en forma de sulfuro de cinc blanco.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

  • OXÍGENO DISUELTO
    • Las aguas superficiales no contaminadas, están saturadas de oxígeno, y su contenido depende de la aireación, de las plantas verdes y de la temperatura.
    • El contenido varía, en relación con la temperatura, desde 14.6 mg/L a 0 ºC hasta 7.6 mg/L a 30 ºC.
    • Las diferencias del contenido de O2 dependen del grado de contaminación.
    • Existe una estrecha relación entre la distribución de oxígeno y la materia orgánica, viva o muerta.
    • La cantidad de oxígeno disuelto nos da una información sobre la capacidad de autodepuración, así como la importancia que tiene con relación a la respiración de los peces.
    • Todo esto explica la importancia que tiene el estudio del reparto del oxígeno en las aguas.
                • DETERMINACIÓN
                  • Se determina mediante el método de Winkler o por potenciometría con un electrodo selectivo de gases.
                  • El método de Winkler, consiste en la oxidación por el oxígeno del Mn(II) a manganeso(IV) en medio básico.
                  • Este Mn(IV) oxida al yoduro en medio ácido a yodo, que se valora con tiosulfato utilizando almidón como indicador según el esquema
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ELEMENTOS METÁLICOS DEL AGUA

  • MAYORITARIOS :
    • Ca2+, Mg2+, K+ ,Na+.
  • MINORITARIOS O TRAZA:
    • Esenciales o micronutrientes :
      • Son esenciales para los organismos vivos en pequeñas cantidades y en concentraciones altas son tóxicos. : Mn, Fe y Zn para plantas y animales, Co, Cr, Se para animales y B , Mo para plantas.
    • No esenciales ( tóxicos) :
      • No tienen una función bioquímica esencial.
      • Son tóxicos a concentraciones superiores al nivel de tolerancia del organismo : As, Cd, Hg, Pb, Sb, Tl, U
  • TECNICAS ATÓMICAS
    • Todos los iones metálicos que se encuentran en cualquier tipo de aguas, se determinan por técnicas atómicas.
    • Para elementos como : As, Se, Sb, Bi, Ge, Te, Zn y Pb, se utiliza la técnica del generador de hidruros y en el caso de Hg, la técnica del vapor frío
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ELEMENTOS METÁLICOS DEL AGUA

  • LOS ELEMENTOS METÁLICOS NO DESEABLES SON: Fe, Mn, Cu, Zn
  • HIERRO
    • Se puede encontrar en el agua bajo diferentes formas.
    • En las condiciones normales (pH entre 4.5 y 9 ), el Fe soluble se encuentra como Fe2+, ya que el Fe3+, solo es soluble a pH inferior a 4, y estará en suspensión como de oxido o hidróxido ferrico.
    • DETERMINACION DE HIERRO
      • La determinación del Fe disuelto se hace sobre la muestra decantada y filtrada, y la determinación del Fe total sobre la muestra homogeneizada.
    • METODOS FOTOMETRICOS
      • Método del α,α´-dipiridilo : Se basa en la coloración roja del complejo formado por el Fe2+ y α,α´-dipiridilo (510nm). Por este método se puede determinar directamente el Fe2+ disuelto y el Fe total , en este caso reduciendo con clorhidrato de hidroxilamina todo el Fe a Fe2+.
      • Método de la ortofenantrolina : Se basa en disolver todo el Fe tratando la muestra con HCl a ebullición, reducir con ácido ascórbico todo el Fe a Fe2+ , y determinarlo utilizando el complejo Fe2+- ortofenantrolina
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ELEMENTOS METÁLICOS DEL AGUA

  • DETERMINACION DE COBRE
    • METODOS FOTOMETRICOS
      • Método de la oxilildihidracida-acetaldehido : El Cu forma a pH 9,3 un complejo de color violeta. Se determinan concentraciones comprendidas entre 0.02 y 2 mg/L
      • Método de la oxilildihidracida-butialdehido: El Cu, forma a pH 9,2 un complejo de color rojo-violeta que se determina mediante estractoespectro-fotométria . El complejo formado se extrae en cloroformo El método se aplica a concentraciones de Cu inferiores a 0.02 ppm
  • DETERMINACION DE MANGANESO
    • METODOS FOTOMETRICOS
      • Se basan el la oxidación de éste a MnO4- .
      • Método del peryodato potásico : Se basa en la oxidación del Mn a a MnO4- con peryodatopotasico en medio ácido y la determinación de este fotometricamente.
      • Método del persulfato amónico : El fundamento es similar al anterior
  • DETERMINACION DE ZINC
    • METODO FOTOMETRICO
      • Método del ferrocianuro: El ion ferrocianuro reacciona con el Zn y el precipitado coloidal de ferrocianuro de Zn, se determina por fotometría .
    • METODO POLAROGRAFICO
      • El Zn, al igual que otros metales pesados se determina por voltamperometria de redisolución anódica
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ELEMENTOS METÁLICOS DEL AGUA

  • Los metales tóxicos en agua son: As, Cd, Hg, Pb y Cr
  • DETERMINACION DE ARSENICO
    • METODO FOTOMETRICO
      • Método con dietilditiocarbamato de plata: Los compuestos inorgánicos de As, se reducen con H2 en medio ácido a AsH3 , que con dietilditiocarbamato de Ag da un complejo de color rojo. El método permite detectar 0.03 ppm de As.
  • DETERMINACION DE CADMIO , MERCURIO Y PLOMO
    • METODO EXTRACTOFOTOMETRICO
      • Método con ditizona : Cd , Hg y Pb forman complejos rojos con ditizona (518 nm, el de Cd y 510 nm los de Pb y Hg ) que se extraen en cloroformo. Es necesario eliminar las interferencias cada uno de ellos en la determinación del otro. Los métodos difieren en lo que se refiere a los reactivos empleados en la eliminación de las interferencias .
  • DETERMINACION DE CROMO
    • El Cr se encuentra disuelto en agua como Cr3+ y como Cr6+ (muy tóxico).
    • METODO FOTOMETRICO
      • Método fotométrico con difenilcarbacida : Se basa en la reacción en medio fuertemente ácido de Cr6+ con difenilcarbacida para dar un complejo de color rojo violeta (540 nm). El Cr total se determina transformando previamente el Cr3+ en Cr6+, con permanganato.
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CONTAMINACION ORGÁNICA

  • FUENTES DE CONTAMINACION ORGANICA
    • CONTAMINACIÓN URBANA
      • Causada por los efluentes cloacales.
      • Son las aguas residuales de los hogares y de los establecimientos comerciales., (contaminación bacteriana)
    • CONTAMINACIÓN INDUSTRIAL
      • Causadas por efluentes industriales (compuestos organoclorados y organofosforados de pesticidas,fenoles,etc.)
      • Las características de las aguas residuales industriales pueden diferir mucho.
      • El impacto de los vertidos industriales depende no sólo de sus características comunes, como la demanda bioquímica de oxígeno, sino también de su contenido en sustancias orgánicas específicas.
    • CONTAMINACIÓN AGRICOLA
      • La agricultura, la ganadería comercial y las granjas avícolas, son fuentes de contaminantes orgánicos de las aguas superficiales y subterráneas
      • Estos contaminantes incluyen tanto sedimentos procedentes de la erosión de las tierras de cultivo como compuestos de fósforo y nitrógeno que, en parte, proceden de los residuos animales y de los fertilizantes comerciales.
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CONTAMINACION ORGÁNICA

  • La mayor parte de la materia orgánica que contamina el agua procede de desechos de alimentos, de aguas negras domésticas y de fábricas y se descompone por bacterias, protozoarios y diversos organismos mayores.
    • Descomposición aeróbica : es la descomposición de la materia orgánica en presencia de oxígeno .
      • La aerobiosis de la glucosa (C6H12O6) se representa mediante la ecuación química: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
      • La descomposición aeróbica de las proteínas que contienen nitrógeno y azufre (CxHyOzN2S ) se puede representar mediante la ecuación química :
  • CxHyOzN2S + O2 CO2+ H2O + NH4+  + SO42-
      • Cuando la materia orgánica que contamina al agua se ha agotado, la acción bacteriana de la desoxigenación de las aguas contaminadas oxida al ion amonio, proceso denominado nitrificación, se puede representar mediante la ecuación química iónica: NH4+ + 2 O2 2 H+ + H2O + NO3-
    • Descomposición anaeróbica: es la descomposición de la materia orgánica en ausencia de oxígeno
      • La fermentación de un azúcar por enzimas de levaduras, por ejemplo de la glucosa, se puede representar en términos generales, mediante la ecuación química:
      • C6H12O6  + enzimas de levadura 2 CO2 + 2 CH3-CH2-OH
      • La putrefacción de las proteínas puede representarse mediante la ecuación química :
      • CxHyOzN2S + H2O + bacterias CO2 +CH4 + H2S + NH4+
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INDICADORES DE LA CONTAMINACIÓN ORGÁNICA

  • DEMANDA TOTAL DE OXÍGENO (DTO)
    • Es la medida cuantitativa de todo el material oxidable que se determina midiendo el agotamiento del oxígeno después de la combustión a alta temperatura.
    • Incluye sustancias orgánicas e inorgánicas, con diversas eficiencias de reacción.
    • Las reacciones químicas que tienen lugar son las siguientes:
      • El carbono se convierte en monóxido de carbono.
      • El nitrógeno con valencia -3 se convierte en óxido nítrico.
      • El hidrógeno se convierte en agua.
      • El Ion sulfito se convierte parcialmente en sulfato.
  • DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO (DBO)
    • Es la capacidad de la materia orgánica en una muestra de agua natural de consumir oxigeno o la cantidad de oxígeno que necesita ese agua para descomponer todos los materiales biodegradables presentes en ella
  • DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO (DQO)
    • Es la medida cuantitativa de la cantidad de oxígeno requerida para oxidar, químicamente la materia orgánica presente en el agua residual utilizando como oxidantes el permanganato o dicromato en medio ácido y a altas temperaturas.
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INDICADORES DE LA CONTAMINACIÓN ORGÁNICA

  • Carbono Orgánico Total
    • Se utiliza para caracterizar la Materia orgánica disuelta y suspendida en el agua.
  • Carbono orgánico disuelto
    • Se utiliza para caracterizar la Materia orgánica disuelta en el agua.
    • El componente mayoritario de C orgánico son hidratos de carbono, si bien hay proteínas, cetonas, ácidos carboxílicos y ácidos húmicos.
  • DETERMINACION DE LA DQO
    • Consiste en añadir a la muestra de agua añade un oxidante como el dicromato o permanganato, en lugar del oxigeno disuelto
  • Cr2O72- + 14 H+ + 6e- 2 Cr3+ + 7H2O
  • MnO4- + 8 H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
    • Se añade un exceso y el exceso se valora con sal de Mohr (Fe(II)).
    • Debido a que estos oxidantes son más enérgicos que el oxigeno disuelto, también oxidaría a componentes inorgánicos y orgánicos, ya que el oxigeno oxidaría mas lentamente y que por lo tanto no se consume en la reacción
  • DETERMINACION DE LA DBO
    • Se determina midiendo la concentración de oxigeno disuelto al principio y al final de un periodo en que la muestra esta sellada en la oscuridad y a una temperatura constante (20 o 25 ºC) , habitualmente a los cinco dias (DBO5).
    • El oxigeno disuelto se determina por el método de Winkler.
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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES

  • Los principales contaminantes orgánicos considerados especiales en aguas son: Detergentes , Aceites y Grasas, Pesticidas e Hidrocarburos
  • DETERGENTES : Sustancias utilizadas en limpieza por sus propiedades tensoactivas y emulsionantes
    • Componentes de un detergente
      • Agente tensoactivo o "surfactante
      • Agentes coadyuvantes : a) Polifosfatos; b) Silicatos solubles; c) Carbonatos ; d) Perboratos
      • Agentes auxiliares : a) Sulfato de sodio; b) Sustancias fluorescentes ; c) Enzima ; d) Carboximetilcelulosa ; e) Estabilizadores de espuma ; f) Colorantes
      • Perfumes
        • Agentes tensoactivos según la naturaleza del grupo polar
          • Agente tensoactivoanionicos
  • Derivado del alquilbencensulfonato
  • Ejemplo: dodecilbencensulfonato de sodioC12H25-C6H4-SO3Na
  • Derivado del arilalquilsulfonatosR-C6H4-SO3Na,
      • Agente tensoactivocationicos
  • Grupo hidrofilo
  • Clorhidrato de amina RMe3N+Cl o derivados de amonio cuaternario
      • Agente tensoactivo no ionicos
          • Grupos hidroxilados que no se ionizan. Formados por fijación de un polimero de oxido de etileno o propileno sobre moleculas de alcohol, acido, amina, etc. ROCH2CH2OCH2CH2...OCH2CH2OH (Ren)
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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES

  • DETERMINACION DE SURFACTANTES ANIONICOS

Método colorimétrico del Azul de Metileno.

  • CALIBRADO DEL METODO FOTOMETRICO
  • 0.1 a 2 ppm de ABS (sulfonato de alquil benceno).
  • Aplicación: Detergentes con mas de 5 átomos en todo tipo de aguas
  • Inerferencias: Sulfatos orgánicos, sulfonatos, carboxilatos , fenoles, cianatos, cloruros, nitratos, tiocianatosorgánicos y aminas

Extracción

Medir

a 652 nm

+

Par iónico

Azul de Metileno

Cloroformo

Método de Absorción atómica con llama

Extracción

Medir el Cu a 324.7nm

Par iónico

+

Ortofenantrolina cúprica

Metil-isobutil cetona

  • DETERMINACION DE SURFACTANTES CATIONICOS

Extracción

ROJO

Medida

a 508 nm

+

Par iónico

Heliantina

Cloroformo

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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES

  • ACEITES Y GRASAS
    • Están presentes en aguas domésticas e industriales, pueden ser orgánicos o derivados del petróleo. Están presentes en aguas domésticas e industriales, pueden ser orgánicos o derivados del petróleo.
  • DETERMINACIÓN DE ACEITES Y GRASAS
    • Se realiza rápidamente.
    • Se acidifica para conservar la muestra.

Método Gravimétrico

Extracción, pH=5

MUESTRA

Extracto

Tricloroetileno

pH=5 (HCl):

Hidroliza jabones y rompe posibles emulsiones

Evaporación

Tª menor 70ªC

Pesar

RESIDUO

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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES

  • PESTICIDAS
  • Sustancia o mezcla de ellas usadas para prevenir o controlar cualquier especie de plantas o animales indeseables, incluyendo cualquier otra sustancia o mezcla de ellas destinada a utilizarse como regulador de crecimiento de las plantas , desfoliantes o desecantes.
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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES

  • PCB (BifenilosPoliClorados)
    • Los PCB son un grupo de 209 compuestos químicos sintetizados, de muy distinta toxicidad.
    • Se usan como líquidos refrigerantes y lubrificantes en transformadores y otros equipos eléctricos , en la fabricación de pinturas y plásticos y como aceites hidráulicos, etc.
    • Se acumulan en los tejidos grasos.
    • Su toxicidad es moderada pero se sospecha que como en el caso de las dioxinas y los PAH, puedan inducir cáncer y dañar al sistema nervioso y al desarrollo embrionario.
  • PAH (Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos)
    • Los PAHs son un grupo de más de 100 compuestos químicos que se forman en la combustión incompleta del carbón, petróleo, gas y otras sustancias orgánicas. 
    • Otros se suelen utilizar para la fabricación de algunos plásticos, medicinas, colorantes y pesticidas

2,3’,4’,5’ tetraclorobifenilo

  • Benzopireno
  • Pireno
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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES

  • DETERMINACIÓN DE PESTICIDAS E HIDROCARBUROS

EXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA

Acondicionamiento de la minicolumna.

Introducción de la muestra.

Elución de las interferencias (secado).

Elución de los contaminantes

Rotación a vacío.

Redisolución

ANALISIS POR CROMATOGRAFIA