DETERMINACIÓN DEL PH, COLOR Y TURBIDEZ DE UNA MUESTRA DE AGUA CRUDA, TRATADA Y POTABLE
Daniser Arrieta, Orlando Orlando Flórez, Jorge Jorge Pérez, Dayana Zaraza, Víctor Zarza
Facultad de Ingeniería, IX Semestre, Programa de Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Civil, Saneamiento Ambiental. La operación de potabilización del agua comprende una serie de procesos cua !inalidad es trans!ormar la materia prima inicial "agua cruda# en un producto !inal "agua potable# $ue est% de acuerdo con las características impuestas por las normas vigentes "&rganización 'undial de la Salud "())*##. Por medio del ensao de +arra, $ue consiste consiste en adicionar adicionar una cantidad cantidad de coagulante coagulante "Sul!ato de Aluminio Al"S&-# para una muestra determinada de agua cruda "Canal del /i$ue# se simulan los procesos de tratamiento en las plantas a escala de laboratorio, dado el uso de 0 muestras aplicando di!erentes cantidades de coagulante se determina la cantidad optima de este considerando su grado signi!icativo de to1icidad, necesario para sedimentar la maor cantidad de solidos suspendidos. 2n la pr3ctica desarrollada des arrollada los resultados son cualitativos, consiste en comparar las muestras mirar cu3l de estas 4a sedimentado sedimentado en maor proporción los sólidos sólidos suspendidos del agua cruda, sin duda alguna en la muestra 50 $ue contiene la maor cantidad de coagulante -mL se ven la maor cantidad de material sedimentado. 66666666666666666666666666666666666666666666666666666 66666666666666666666666666 6666666666666666666666666666666666666666666666666666666 666666666666666666666666666666 66 Resumen:
1. INTRODUCCIÓN 2n el proceso de tratamiento tratamiento de aguas es importante importante tener conocimiento conocimiento de todos los par3metros par3metros $ue a estas las a!ectan para así poder realizar una adecuada disposición de ella, entre los ensaos $ue se les realizan se encuentra la medición del P7, el color la turbidez, considerada esta 8ltima como una mu buena medida de calidad del agua "9onz3lez Carmen, :((#, por lo cual en el desarrollo de este labor laborat atori orioo deter determi minar narem emos os las las carac caracte terí ríst stic icas as a menci menciona onada dass de vari varias as nue nuest stra rass de agua agua,, a continuación presentamos algunos de los conceptos necesarios para el desarrollo de esta actividad; POTENCIAL DE HIDRÓGENO (PH): 2l t%rmino P7 es una !orma de e1presar la concentración de ión 4idrógeno o, m3s e1actamente, la actividad del ión 4idrógeno. 2n general se usa para e1presar la intensidad de la condición 3cida o alcalina de una solución, sin $ue esto $uiera decir $ue mida la acidez total o la alcalinidad total. 2n el suministro de aguas es un !actor $ue debe considerarse con respecto a la coagulación $uímica, la desin!ección, el ablandamiento el control de corrosión. 2n las plantas de tratamiento de aguas residuales $ue emplean procesos biológicos, el p7 debe controlarse dentro de un intervalo !avorable a los organismos.
b3sico de la medida electrom%trica del p7 se !undamenta en el registro potenciom%trico de la actividad de los iones 4idrógeno por el uso de un electrodo de vidrio un electrodo de re!erencia, o un electrodo combinado. La !uerza electromotriz "!em# producida por el sistema electro$uímico varía linealmente con el p7 puede veri!icarse por la obtención de una gr3!ica de p7 vs. !em para di!erentes soluciones de p7 conocido. 2l p7 de la muestra se determina por interpolación. Casi todos los aparatos usados 4o en día utilizan el electrodo de vidrio, en combinación con un electrodo de calomel, empleado como electrodo de re!erencia, para medir el p7. 2l potencial entre los electrodos es proporcional a la concentración de iones 4idrógeno en solución. 2l sistema de electrodos se calibra siempre con soluciones de p7 conocido. /e acuerdo con el !abricante el tipo de medidor de p7, cada aparato posee sus propias características e instrucciones de uso. "I/2A', ::=# 2l valor de p7 representa el menos logaritmo en base diez de la concentración "actividad# de iones 4idrógeno >7?@. Como la escala es logarítmica, la caída en una unidad de p7 es e$uivalente a un aumento de (: veces en la concentración de >7?@. 2ntonces, una muestra de agua con un p7 de * tiene (: veces m3s >7?@ $ue una de p7 0 (:: veces m3s $ue una de p7 =.2l ro+o simboliza p7s 3cidos, mientras el azul b3sicos. Los cambios en la acidez pueden ser causados por la actividad propia de los organismos, deposición atmos!%rica "lluvia 3cida#, características geológicas descargas de aguas de desec4o. 2l p7 a!ecta procesos $uímicos biológicos en el agua. La maor parte de los organismos acu3ticos pre!ieren un rango entre 0,* ,*. P7Bs por !uera de este rango suelen determinar disminución en la diversidad, debido al estr%s generado en los organismos no adaptados. a+os p7s tambi%n pueden 4acer $ue sustancias tó1icas se movilicen o 4agan disponibles para los animales.
Ilustración 1. Escala del PH, el rojo simboliza pHs ácidos, mientras que el azul básicos. Fuente: Aquato !"""
COLOR: 2l color en el agua resulta de la presencia en solución de di!erentes sustancias como iones met3licos naturales, 4umus materia org3nica disuelta. La e1presión color se debe considerar $ue de!ine el concepto de Dcolor verdaderoE, esto es, el color del agua de la cual se 4a eliminado la turbiedad. 2l t%rmino Dcolor aparenteE engloba no sólo el color debido a sustancias disueltas sino tambi%n a las materias en suspensión se determina en la muestra original sin !iltrarla o centri!ugarla. 2sta contribución puede resultar importante en algunas aguas residuales industriales, casos en $ue ambos colores deben ser determinados. 2l color puede determinarse por espectro!otometría o por 2
comparación visual. 2ste 8ltimo resulta m3s sencillo consiste en la comparación de la muestra con soluciones coloreadas de concentraciones conocidas. 2l m%todo estandarizado utiliza patrones de platino cobalto la unidad de color "C# es la producida por ( mgGL de platino en la !orma de ion cloroplatinato.
TURBIDEZ: 2s una medida del grado en el cual el agua pierde su transparencia debido a la presencia de partículas en suspensiónH mide la claridad del agua, mide cu3ntos sólidos "arena, arcilla otros materiales# 4a en suspensión en el agua, mientras m3s sucia parecer3 $ue est3, m3s alta ser3 la turbidez. "9onz3lez Carmen, :((#. La turbidez se mide nidades e!elom%tricas de
Se tiene $ue; ( < J ( F Anteriormente se utilizaban las unidades de turbidez Kacson "K<# basadas en el antiguo m%todo Kacson. Con lo $ue se tienen los siguientes !actores de conversión de unidades; #abla !. $nidades de turbidez. Fuente: %a &u'a
Seg8n la &'S "&rganización 'undial para la Salud#, la turbidez del agua para consumo 4umano no debe superar en ning8n caso las * <, estar3 idealmente por deba+o de ( <. Los sistemas !iltrantes, de las plantas de tratamiento del agua para consumo 4umano deben asegurar $ue la turbidez no supere ( <M ":.0< para !iltración convencional o directa#. "&'S, :(# Para poder realizar cada uno de los ensaos anteriormente descritos !ue necesaria la utilización de e$uipos especiales para cada uno $ue se relacionan a continuación; -
Peac4ímetro Sc4ott Colorímetro A$uatester de 7ellige
2. OBJETIVOS 3
•
/eterminar el p7, color turbidez de muestras de agua tratada, cruda potable para cuanti!icar la calidad del agua. /eterminar el p7 de las muestras mediante el Peac4ímetro Sc4ott. /eterminar el color mediante comparación del color con Colorímetro A$uatester de 7ellige. /eterminar la turbidez de las muestras mediante el turbidímetro
3. MATERIALES Y METODOS 2n la pr3ctica, los materiales reactivos utilizados !ueron; Tabla 3. Materiales y reactivos utili zados en el desarrollo de la práctica. Fuente: Sanitaria I (201!
'ateriales -
eaers "# Frasco Ombar "# Peac4ímetro Sc4ott Colorímetro A$uatester de 7ellige
-
Neactivos Agua cruda Agua destilada Agua potable Agua tratada
2l procedimiento; Se tomaron seis muestras de agua tratada con di!erentes cantidades de sul!ato de aluminio "AL"S&-##, una muestra de agua potable una muestra de agua cruda. Se vierte cada una de esas muestras en beaers de *: mL enumerados para proceder a la realización del ensao en el peac4ímetro.
Ilustración 1. Peachímetro junto a las muestras 5 y 6 de agua tratada. Fuente: AUT!"#.
Se ponen una por una las muestras en el peac4ímetro, mostrado en la ilustración anterior, se espera a $ue se calcule el resultado se apuntan los datos. Continuando con las muestras se vierte cada una en un tubo de ensao $ue corresponde al
4
Ilustración (. Tur$idímetro Tur$i)uant utili*ado en la 'r+ctica. Fuente: AUT!"#.
Finalmente para la determinación del color se utiliza el colorímetro de 7ellige, mostrado en la siguiente ilustración, en el cual se debe comparar cada una de las muestras con el color del agua destilada, estos valores variaron de * en *.
Ilustración ,. -uestra 5 de agua tratada junto a una muestra de agua destilada en el olorímetro A)uatester de /ellige. Fuente: AUT!"#.
Con los datos obtenidos se procede a la realización de c3lculos discusiones. -. N2SL
'uestra Agua
P7 =.0( =.*0 =.0= =. 5
< :.:.: :.:( :.:(
C (: (: (: (:
Agua
=.-: =.*( =. =.=
:.:( :.:( =.):.:(
(: * : *
/e la tabla anterior podemos destacar $ue el agua cruda presentó la magnitud m3s pe$uea en lo $ue a la medida de p7 se re!iere, $ue en t%rminos generales 4a una gran similitud en los valores de las muestras ( 4asta la muestra 0, siendo la muestra * m3s ba+a, lo $ue contrasta con el valor obtenido con el contenido del - recipiente, debido a $ue este es el de maor potencial de ion 4idrogeno "como se evidencia en la ilustración -#. Se observa $ue el agua potable tiene un p7 similar al agua tratada en el laboratorio, lo $ue sugiere $ue !ue intervenida con la misma sustancia.
0r+ca 1. 0raca )ue com'ara la concentración de sul2ato de aluminio de las muestras 1 a 6 con sus res'ecti3os
concentracion de Al2(SO4)3 vs pH 8 7.8 7.6
pH 7.4 7.2 7 1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
sulato de alu!inio
Por otro lado se destaca $ue con los an3lisis de color la tendencia !ue (: en los e+emplares estudiados "como se observa en la gr3!ica #, siendo la 0ta composición a$uella con valores iguales al agua potable 6
"*# di!iriendo de la tendencia antes mencionada, se destaca la gran di!erencia en unidades de color $ue mostró el agua cruda respecto a las $ue a 4an sido tratadas.
concentracion de Al2(SO4)3 vs color 15 1"
unidades de color
5 "
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
sulato de alu!inio
0r+ca (. 0raca )ue com'ara la concentración de sul2ato de aluminio de las muestras 1 a 6 con sus res'ecti3as
concentracion de Al2(SO4)3 vs tur'ide ".3 ".25 ".2 ".15 ".1 "."5 " 1
1.5
2
2.5
7
3
3.5
4
4.5
0r+ca (. 0raca )ue com'ara la concentración de sul2ato de aluminio de las muestras 1 a 6 con sus res'ecti3as unidades ne2elometicas.
2n el artículo DCALI/A/ FTSICA, UT'ICA Q AC<2NI&LR9ICA /2L A9A 2VASA/A 2 2L 'ICIPI& /2 '&<2NTAE "Simanca 'ónica, Olvarez eatriz Paternina Nobert4, :(:# se realizaron las pruebas con un potenciómetro turbidímetro, sin embargo para evaluar el color usaron una comparación visual, m%todo $ue di!iere al empleado en la pr3ctica de laboratorio propuesta en el programa de saneamiento "colorímetro#, por lo $ue resultados obtenidos en el artículo no son comparables a los analizados en el presente documento. Sin embargo para el par3metro de turbidez el promedio publicado di!iere dos cent%simas en comparación con el promedio la de las muestras analizadas ":,: :,:--*=#, en cuanto al p7 sus resultados en el potenciador usado en el artículo !ue de :, unidades resultado $ue no es posible comparar con las unidades de p7 obtenidas en el laboratorio.
2n el artículo DCALI/A/ FTSIC&UT'ICA Q 'ICN&I&LR9ICA /2L A9A /2L 'ICIPI& /2 &KACO, C/IA'ANCAE "2stupi3n Sandra Ovila Sara, :(:# en el cual se realizaron dos muestreos en cada uno se tomaron 0 muestras de agua en distintos puntos relacionados al sistema de acueducto localizado en el municipio de estudio. Con las muestras determinaron los par3metros del agua con los m%todos contenidos en la siguiente tabla Par3metro Color P7
2$uipo unidades
'%todos de determinación F&<&'2
Procedimiento basado en /I 2 IS& ==C( /I ()00 IS& =:=
Tabla 5. T"cnicas para la deter#inaci$n de pará#etros %&sico 'u&#icos del aua. Fuente: ISS): 1*+,-2,*0 ol./ )o. 1, - I - 4I5I6M786 46 2010: 121 - 2,0
Los resultados en el artículo relativos al color oscilan entre (: (0, sin embargo como no son procedentes del mismo e$uipo su graduación no permite relacionarlo con los obtenidos en el colorímetro de 7ellige a $ue este va de en marcas de * en * por lo $ue la precisión del procedimiento no es tanta, en cuanto a los resultados de p7 los resultados obtenido en los muestreos en el nacedero tratado, mostrado en el artículo, tienen gran similitud con los arro+ados por el peac4ímetro usado en el laboratorio. Consulta propuesta para discusión por la guía Cu3les son los límites permitidos por el gobierno para p7, Color turbidez para el agua potableY 8
CANAC<2NIS
2XPN2SA/AS C&'& nidades de Platino Cobalto "upc# Aceptable o no aceptable nidades e!elometicas de
VAL&N 'AXI'& AC2P
Ta$la %: 3alores m+4imos 'ermisi$les de color y tur$ide* del agua 'ara consumo humano Fuente: !esolución (115 de (7
Seg8n el decreto n8mero -=* de ()) en el Artículo (: dice $ue 2l valor para el potencial de 4idrógeno, p7, para el agua potable deber3n estar comprendido entre 0.* ).:. "Forero de Saade Z 9aitan, ())#. •
¿C!" #$ "% &'*+%,-&% # '%,+#,#* #" H #,+* # "$ "/'&+#$ #'%*-%$ * #" M&,&$+#*& # P*+#--&, S-&%"0
p7 menores de o maores de ) pueden considerarse tó1icos para el protoplasma de plantas vasculares debido a las concentraciones de iones 7? &7 respectivamente. p7 de (, a * 4acen perecer a los organismos acu3ticos, pero son raros en la naturaleza. Aun$ue algunos organismos como las algas desmidi3ceas est3n mu bien adaptados a medios 3cidos e1isten muc4as especies. Indirectamente a!ectan a la concentración de tó1icos sobre todo si el p7 es ba+o como Al ?, 'n ? Fe ?. 2n los suelos alcalinos pueden $uedar inmovilizados los nutrientes como 'n ?, Fe ? o los !os!atos. 2ntre los e!ectos $ue provoca en los animales acu3ticos est3n trastornos de regulación osmótica, intercambio gaseoso, incremento de metales pesados en disolución[ Las bacterias pre!ieren aguas m3s alcalinas los 4ongos aguas m3s 3cidas. Las ciano!íceas desaparecen pr3cticamente a p7 menor de - "cienciabiologia, :(-#. •
Uue observaciones puede 4acer con re!erencia a las muestras tratadas en prueba de +arra con alumbre sus valores de p7, Color
2n las muestras tratadas en el laboratorio de la ( a la 0 se obtuvieron resultados mu similares marcados en la tendencia a asíntotas de las gr3!icas de color turbiedad "gra!ica #. Sin embargo en el p4 se nota variaciones marcadas, lo $ue se pudo deber a errores en las mediciones a sea por los materiales o las personas encargadas de 4acer la lectura, esta gran similitud se debe a $ue son del
mismo origen tuvieron un tratamiento similar, lo $ue a su ve permite interpretar $ue el agua potable suministrada para la pr3ctica !ue potabilizada con la sustancia usada en el laboratorio.
. CONCLUSIONES Se puede in!erir con el desarrollo de esta investigación de este in!orme $ue se cumplieron los ob+etivos trazados inicialmente, a $ue se conocieron los distintos valores arro+ados en los ensaos de laboratorios, mostrados a lo largo de este in!orme, los cuales para el caso del p4 se encontraron en un rango de =, a =,, presentando una maor variación en las muestras de agua cruda el agua con la muestra -, para el color se mantuvieron en valores de (:, e1ceptuando los valores de la muestra de agua potable "*#, la muestra con maor concentración de sul!ato de aluminio 0 "*# la muestra con agua cruda ":# para el caso de la turbidez casi todos presentaron valores de :,:( menos las dos primeras muestras ( a$uella de agua cruda $ue presentaron una variación de :.-, :,: =,)respectivamente. Adem3s se conocieron distintas metodologías para conocer las concentraciones de p7, turbidez color en muestras de agua, a sea potable cruda o tratada. Se evidencio $ue las muestras tratadas en el laboratorio cumplen los re$uisitos !ísicos mínimos necesarios para ser considerada potable.
. REERENCIAS BIBLIOGRAICAS I/2A' "::=#. P7 en Agua por 2lectrometría. A!anador, K., 9aitan, '. La guía 'etas. :(:. 'edición de
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