NTC 3362-2005. Determinación de grasas y aceites

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 3362 2005-06-29

CALIDAD DEL AGUA. DETERMINACIÓN DE ACEITES, SUSTANCIAS SOLUBLES EN ORGÁNICOS

E:

GRASAS Y SOLVENTES

WATER QUALITY. DETERMINATION OF OILS, FATS, AND SUSTANCES SOLUBLE IN ORGANIC SOLVENTS

CORRESPONDENCIA: CORRESPONDENCIA:

esta norma es una adopción modificada (MOD) de la Sección 5520, del Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater, 20 TH Edition, 1998. Oils and Fats.

DESCRIPTORES: DESCRIPTORES:

calidad del agua - determinación de grasas; calidad del agua determinación de aceites; calidad del agua - determinación de sustancias solubles en solventes orgánicos.

I.C.S.: 13.060.50 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción

Primera actualización Editada 2005-07-11

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 3362 (Primera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2005-06-29. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 12 Calidad del agua. ACODAL ALPINA PRODUCTOS ALIMENTICIOS S.A. AMBIENCOL INGENIEROS LTDA. ANTEK S.A. AQUALAB LTDA. BAVARIA S.A. CERVECERÍA LEONA S.A. CONCESIONARIA TIBITOC S.A. ESP DOCTOR CALDERÓN -ASISTENCIA TÉCNICAEMPRESA COLOMBIANA DE PETRÓLEOS S.A., -ECOPETROLEMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ, S.A. ESP GASEOSAS LUX S.A. GESTIÓN EN CALIDAD Y AMBIENTE EMPRESARIAL

INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA, -INGEOMINASINSTITUTO DE HIDROLOGÌA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES, -IDEAMINSTITUTO NACIONAL DE SALUD, -INSIVONNE BERNIER LABORATORIO, LTDA, -IBLABLAQMA LTDA. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL NESTLE DE COLOMBIA S.A. POSTOBÓN S.A. UNIVERSIDAD INNCA DE COLOMBIA UNIVERSIDAD JAVERIANA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAM, -IDEA-

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ACEITES Y GRASAS VEGETALES S.A. ASOCIACIÓN COL. DE INDUSTRIAS PLÁSTICAS ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIEROS DE PETRÓLEOS, -ACIPET-

ASOCIACIÓN NACIONAL DE INDUSTRIALES, -ANDIBAYER S.A. CEMENTOS BOYACÁ S.A. CENTRAGAS S.C.A.

COMPAÑÍA COLOMBIANA AUTOMOTRIZ S.A. COMPAÑÍA NACIONAL DE VIDRIOS S.A. CORPORACIÓN REGIONAL DEL RIO NEGRO, -CORNAREDEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO DEL MEDIO AMBIENTE EMAC LTDA. EMPRESA DE ENERGÍA DE BOGOTÁ* EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN ESP ESCOBAR & MARTÍNEZ S.A. FROGORÍFICO GUADALUPE S.A. GOBERNACIÓN DE CUNDINAMARCA GRIFFITH COLOMBIA S.A. GRUPO AMBIENTAL INPTECO INCOLBESTOS S.A. INSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIO, -ICAINTEGRAL S.A. LARKIN LTDA. MINIPAK LTDA. MINISTERIO DE COMERCIO, INDUSTRIA Y TURISMO

MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA MINISTERIO DE TRANSPORTE PANAMCO COLOMBIA PELDAR LTDA. PROMIGAS S.A. SIEMENS SOCIEDAD ANÓNIMA SIKA COLOMBIA S.A. SOCIEDAD COLOMBIANA DE TOXICOLOGÍA, -SOCOTOXSOCIEDAD DE ACUEDUCTO, ALCANTARILLADO Y ASEO DE BARRANQUILLA, S.A. ESP SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO TEFCO LTDA. UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE UNIVERSIDAD JORGE TADEO LOZANO UNIVERSIDAD LIBRE UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN


NTC 3362 (Primera actualización)

CALIDAD DEL AGUA. DETERMINACIÓN DE ACEITES, GRASAS Y SUSTANCIAS SOLUBLES EN SOLVENTES ORGÁNICOS

1.

OBJETO

Esta norma especifica los métodos para la determinación del contenido de aceites, 1.1 grasas y sustancias solubles en solventes orgánicos, presentes en muestras de aguas superficiales o en aguas residuales. La norma relaciona los siguientes métodos: el gravimétrico de partición, el infrarrojo de partición, el de extracción S oxhlet , el de extracción para muestras de lodo y la determinación de hidrocarburos. En la presente norma no se pretende considerar todos los problemas de seguridad, si 1.2 los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas adecuadas de salud y seguridad y determinar la aplicación de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.

1.3

Para las Buenas Prácticas de Laboratorio, BPL, véase la GTC 82 (ASTM D 3856).

2.

REFERENCIA NORMATIVAS

Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). NTC ISO 5667-3:2004, Gestión ambiental. Calidad del agua. Muestreo. Directrices para la conservación y manejo de las muestras. (ISO 5667-3:2003). GTC 82:2002, Guía de buenas prácticas para laboratorios que realizan muestreo y análisis de agua. (ASTM D3856-95 Reapproved 2000)). United States Environmental Protection Agency. Method 1664, Revision A: N-Hexane Extractable Material (HEM;Oil and Grease) and Silica Gel Treated N-Hexane Extractable Material (SGT  HEM; Non-polar Material) by Extraction and Gravimetry. Disponible en: http://www.epa.gov/waterscience/methods/16640514.pdf.

1



3.

MÉTODO B. GRAVIMÉTRICO DE PARTICIÓN

3.1

DISCUSIÓN GENERAL

Se extracta el aceite o la grasa disueltos o emulsificados, mediante contacto íntimo con el solvente de extracción. Algunas sustancias extractables, especialmente aceites y grasas insaturados se oxidan fácilmente; por tanto, se incluyen precauciones especiales de temperatura y para el desplazamiento de vapores del solvente, para minimizar este efecto. Los solventes orgánicos que se agitan con algunas muestras pueden formar una emulsión que es difícil de romper. Este método incluye un recurso para el manejo de tales emulsiones. Se discute la recuperación de solventes la cual puede reducir tanto la emisión de vapores a la atmósfera como los costos.

3.2

3.3

APARATOS a)

Embudo de separación, 2 L, con llave de paso de politetrafluoetileno, PTFE, (“Teflón” o equivalente).

b)

Matraz de destilación, 125 ml.

c)

Embudo de vidrio.

d)

Papel de filtro, de 11 cm de diámetro (Whatman No. 40 o equivalente).

e)

Centrífuga, capaz de rotar al menos cuatro tubos de centrífuga a 2400 r/min, ó más.

f)

Tubos de centrífuga, de 100 ml y de vidrio.

g)

Baño de María, capaz de mantener una temperatura de 85 °C.

h)

Bomba de vacío u otra fuente de vacío.

i)

Adaptador de destilación con punta de goteo. Aparato con sistema de recuperación del destilado como el que se muestra en la Figura 1. Alternativamente, se puede usar el equipo de recuperación de solventes disponible comercialmente.

j)

Baño de hielo.

k)

Receptáculo para residuos, para el solvente usado.

l)

Desecador

m)

Balanza

REACTIVOS a)

Ácido clorhídrico, HCI 1:1; o ácido sulfúrico, H2SO4 1:1. Mezcla de volúmenes iguales de ácido y agua.

2


3.4


b)

n-hexano, con punto de ebullición de 69 °C. El solvente no debe dejar en la evaporación residuos apreciables; se debe destilar si es necesario. No se debe usar ninguna manguera de plástico para transferir solventes entre los recipientes.

c)

Metil-ter-butil éter (MTBE), con punto de ebullición de 55 °C a 56 °C. El solvente no debe dejar en la evaporación residuos apreciables; se debe destilar si es necesario. No se debe usar ninguna manguera de plástico para transferir solventes entre los recipientes.

d)

Sulfato de sodio, Na2SO4, cristal anhidro.

e)

Mezcla de solventes, 80 % n-hexano/20 % MTBE, v/v.

PROCEDIMIENTO

Cuando se lleve una muestra al laboratorio, marque el frasco de muestreo aforado en la marca del menisco de agua o pese el frasco. Si la muestra no se ha acidificado previamente, (véase el numeral A.4), acidifique con HCl 1:1, o con H 2SO4 1:1, hasta un pH máximo de 2; (generalmente 5 ml de ácido suelen ser suficientes para una muestra de 1 L). Transfiera la muestra a un embudo de separación. Enjuague cuidadosamente el matraz de la muestra con 30 ml de solvente de extracción (n-hexano 100 %, véase el numeral 3.2 b), o una mezcla de solventes, véase el numeral 3.3 e), y enjuague varias veces el embudo de separación. Es preferible agitar vigorosamente durante 2 min. Deje que las capas se separen. Drene la capa acuosa y las pequeñas cantidades de la capa orgánica en el recipiente original de la muestra. Drene en un matraz de destilación limpio y tarado, la capa de solvente a través de un embudo que contenga papel de filtro y 10 g de Na 2SO4, humedecidos ambos con solvente. Si no se puede obtener una capa clara de solvente y se presenta una emulsión de más de 5 ml, drene la emulsión y las capas de solvente en un tubo de vidrio de centrífuga y centrífugue durante 5 min a aproximadamente a 2400 r/min. Transfiera el material centrifugado a un embudo de separación apropiado y drene la capa de solvente a través de un embudo con papel de filtro y 10 g de Na2SO4, preenjuagados ambos con solvente, y recoja el filtrado en un matraz de destilación limpio y tarado. Combine las capas acuosas y cualquier emulsión remanente o sólidos separados en el embudo. Para muestras con menos de 5 ml de emulsión, drene sólo el solvente claro a través de un embudo con papel de filtro y 10 g de Na 2SO4, pre-humedecidos. Vuelva a mezclar las capas acuosas y cualquier emulsión remanente o sólido en un embudo de separación. Extraiga dos veces más con 30 ml de solvente por vez, pero primero enjuague el recipiente de la muestra con cada porción de solvente. Repita el paso de centrifugación si aún se presenta la emulsión en los pasos subsecuentes. Combine los extractos en un matraz de destilación tarado e incluya en ese recipiente un enjuague final del filtro y del Na 2SO4 con 10 ml a 20 ml adicionales de solvente. Destile el solvente que se encuentra en el matraz de destilación en un baño de María a 85 °C, para el sistema solvente. Para maximizar la recuperación del solvente, instale el matraz de destilación con un adaptador de destilación equipado con una punta de goteo y recoja el solvente en un receptor enfriado con un baño de hielo (véase la Figura 1). Cubra el baño de agua y los recipientes secos por encima de la cubierta, con el baño de agua todavía a 85 °C, durante 15 min y extraiga el aire de éste con vacío aplicado durante el minuto final. Deje enfriar en un desecador durante al menos 30 min y pese. Para determinar el volumen de muestra inicial, llene con agua el frasco de muestreo hasta la marca y luego vierta el agua en una probeta de vidrio, o pese el recipiente vacío y la tapa y en seguida calcule el volumen de muestra por diferencia del peso inicial (asumiendo una densidad de muestra de 1,00).

3



Adaptador de destilación inclinado

Adaptador de vacío

Baño de agua caliente

Matraz de fondo plano de 125 mL

Baño de agua con hielo

Figura 1. Aparato de recuperación del destilado

3.5

CÁLCULO

Si el solvente orgánico está libre de residuos, la ganancia en peso del matraz de destilación, de masa conocida, se debe principalmente al aceite y a la grasa. La ganancia total en peso, A, del matraz de destilación de peso conocido, menos el residuo calculado, B, del solvente blanco es la cantidad de aceite y de grasa que hay en la muestra: mg de aceite y grasa / L

3.6

( A =

−

B )

x 1 000

ml de muestra

PRECISIÓN Y SESGO

El método B con una mezcla 80:20 de hexano/MTBE fue ensayado por un sólo laboratorio en una muestra de agua residual cruda. Mediante este método, la concentración de aceite y de grasa fue de 22,4 mg/L. Cuando las porciones fueron dosificadas con 30 mg de aceite mineral pesado Fisher, la recuperación de aceite adicionado fue de 84,2 % con una desviación estándar de 1,2 mg/L. El método B se ensayó con n-hexano como solvente. Se determinó que el límite de detección del método era de 1,4 mg/L. Cuando el agua reactivo analítico fue adicionada con hexadecano y ácido esteárico cada uno en cantidad aproximada de 20 mg/L, la precisión inicial y los límites de recuperación fueron de 10 % y de 83 % a 101 % respectivamente. Los límites de recuperación aceptables para matrices de laboratorio adficionadas y de duplicados de matrices de laboratorio adicionadas, siguiendo las normas de control de laboratorio en curso, están entre 79 % y 114 %, con límites de diferencia en porcentaje relativo de 18 %. NOTA Cada laboratorio que utilice este método debe asegurar que obtiene la precisión requerida y verificar las posibles fuentes de error sistemático o sesgo. Se podría tomar como referencia la información presentada en el numeral 9.0 del Método 1664 de la EPA (Véase el numeral 2).

4

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.


MÉTODO C. INFRARROJO DE PARTICIÓN

Desviación técnica nacional: el Comité Colombiano de Normalización Técnica 12, considera que el uso del triclorotrifluroetano en nuestro país no debe contemplarse dado que desde el punto de vista ambiental está restringido su uso por ser una sustancia fluorocarbonada, que agota la capa de ozono. Además, por ser el triclorotrifluoroetano una sustancia cuestionada ambientalmente, la Environmental Protection Agency, EPA, anuló la técnica de infrarrojo de los programas de control. Por otra parte, en Colombia no hay facilidades para tratar sus residuos, es de difícil consecución y el costo es bastante alto, por tanto no se considerará su uso en este documento, aun cuando Standard Methods lo incluye por su desempeño en el método infrarrojo de partición. En lugar de triclorotrifluoroetano, se incluirá como solvente de extracción el tetracloroetileno (Percloroetileno). 4.1

DISCUSIÓN GENERAL a)

Principio: se usa como solvente de extracción tetracloroetileno, grado espectrofotométrico o equivalente. La eliminación de la etapa de evaporación permite relativamente la detección de cualquier hidrocarburo volátil. Así pues, los destilados de petróleo más livianos, con la excepción de la gasolina, se pueden medir con exactitud. La instrumentación adecuada permite la medición de una cantidad tan pequeña como 0,2 mg/L de aceite y grasa.

b)

4.2

Definiciones: un "aceite conocido" se define como una muestra de aceite, o grasa, o una mezcla de ambos, que representa al único material de ese tipo utilizado o fabricado en los procesos representados por un agua residual. Un "aceite desconocido" se define como un aceite o grasa del cual no se tiene una muestra representativa para la preparación de un patrón.

APARATOS a)

Embudo de separación, 2 L, con llave de paso de politetrafluoetileno, PTFE, (“Teflón” o equivalente)

b)

Vaso de precipitado de 100 ml.

c)

Embudo de vidrio para líquidos.

d)

Papel de filtro, diámetro de 11 cm. (“Whatman” No. 40 o equivalente)

e)

Centrífuga, capaz de hacer girar al menos cuatro tubos de centrífuga de vidrio, a 2 400 r/min, ó más.

f)

Tubos de centrífuga, de vidrio, de 100 ml.

g)

Espectrofotómetro infrarrojo, de doble haz y con registro.

h)

Celdas, sílice de infrarrojo cercano.

i)

Balanza.

5

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.3

4.4


REACTIVOS a)

Ácido clorhídrico, HCI, 1:1

b)

Solvente de extracción: tetracloroetileno espectrofotométrico o equivalente.

c)

Sulfato de sodio, Na2SO4, cristal anhidro.

d)

Aceite de referencia: Se prepara una mezcla, en volumen, de 37,5 % de isooctano, 37,5 % hexadecano y 25 % benceno. Se almacena en un recipiente sellado para evitar la evaporación.

(percloroetileno),

grado

PROCEDIMIENTO

Véase en el Método B gravimétrico de partición, el numeral 3.4 para la manipulación de la muestra y para el método de tratamiento con emulsiones de muestra. Después de transferir cuidadosamente la muestra a un embudo separador, enjuague el recipiente de muestreo con 30 ml de solvente de extracción y adicione los enjuagues de solvente al embudo. Agite vigorosamente durante 2 min; deje separar las capas; drene todo, pero una porción muy pequeña de la capa inferior del solvente de extracción a través del embudo que contiene un papel de filtro y 10 g de Na 2SO4, ambos de los cuales han sido enjuagados con solvente, en un vaso de precipitado de 10 ml, limpio. Si no se puede obtener una capa de solvente clara y existe una emulsión de más de 5 ml, véase el numeral 4 del método. Extraiga dos veces más con 30 ml de solvente de extracción, cada vez, pero enjuague primero el recipiente de la muestra con cada porción del solvente. Repita el paso de centrifugación si persiste la emulsión en los pasos siguientes de extracción. Combine los extractos en un matraz volumétrico, y vierta en un vaso de precipitado, el enjuague final del filtro y del Na 2SO4 con 10 ml a 20 ml adicionales de solvente. Ajuste con solvente el volumen final hasta 100 ml. Prepare una solución patrón de aceite conocido, mediante la transferencia rápida de aproximadamente 1 ml (0,5 g a 1,0 g) del aceite o grasa, a un matraz volumétrico de 100 ml, tarado. Tape el matraz y pesar con aproximación al miligramo. Adicione solvente para disolver y diluya hasta completar el volumen de 100 ml. Si se desconoce la identidad del aceite (véase el numeral 4.1. b) utilice el aceite de referencia (véase el numeral 4.1. b) como patrón. Al utilizar técnicas volumétricas, prepare una serie de patrones en el intervalo de interés. Seleccione un par de celdas de sílice que correspondan al infrarrojo cercano. Una celda de 1 cm de espesor es adecuada para trabajar en un intervalo de 4 mg a 40 mg aproximadamente. Mida los patrones y las muestras con solvente en el haz de referencia desde 3 200 cm -1 hasta 2 700 cm -1 y registre los resultados. Mida las absorbancias de las muestras y los patrones, construyendo una línea base recta en el intervalo de registro y determine la absorbancia del pico máximo a 2 930 cm -1 o reste la absorbancia de la línea base en ese punto. Si la absorbancia es mayor de 0,8 para una muestra, seleccione una trayectoria más corta o diluya si se requiere. Utilice corridas de patrones para preparar una curva de calibración.

4.5

CÁLCULO mg de aceite y grasa / L

A =

x 1 000

muestra en ml

en donde A

=

mg de aceite o de grasa en el extracto, según se determina a partir de la curva de calibración.

6



PRECISIÓN Y SESGO

El método C, usando triclorotrifluoroetano (véase el numeral 4, desviación técnica nacional), se utilizó para un ensayo simple de laboratorio para evaluar muestras de agua residual. Mediante este método, la concentración de grasa y de aceite fue 17,5 mg/L. Cuando las porciones de 1 L de agua residual se dosificaron con 14,0 mg de una mezcla de aceite combustible No. 2 y aceite Wesson, la recuperación de los aceites adicionados fue de 99 %, con una desviación estándar de 1,4 mg. NOTA Cada Laboratorio que utilice este método debe asegurar que obtiene la precisión requerida y verificar las posibles fuentes de error sistemático o sesgo. El aceite Wesson corresponde al nombre comercial de una serie de aceites vegetales producidos por ConAgra Foods. Esta información se da para comodidad de los usuarios de esta norma y no constituye respaldo del ICONTEC al producto mencionado. Se pueden usar otros productos equivalentes si se puede demostrar que conducen a los mismos resultados.

5.

MÉTODO D. EXTRACCIÓN SOXHLET

5.1

DISCUSIÓN GENERAL

Los jabones metálicos solubles se hidrolizan por acidificación. Cualquier aceite y sólido o grasa viscosa presente se separa de las muestras líquidas por filtración. Después de la extracción en un aparato Soxhlet con solvente, el residuo remanente después de la evaporación del solvente se pesa para determinar el contenido de aceite y grasa. Los compuestos volatilizados a 103 °C, o por debajo de esta temperatura, se perderán cuando el filtro esté seco.

5.2

APARATOS Y EQUIPOS a)

Aparato de extracción Soxhlet , con matraz de extracción de 125 ml a 250 ml.

b)

Dedal de papel para extracción, extractado con solvente.

c)

Plancha de calentamiento eléctrica.

d)

Aparato de filtración al vacío.

e)


f)

Embudo Buchner , 12 cm.

g)

Papel de filtro, de 11 cm de diámetro, (Whatman No. 40 o equivalente). NOTA Se puede utilizar un tamaño de papel de filtro de diámetro mayor para evitar pérdidas de la muestra durante la filtración.

h)

Discos de tela de muselina, de 11 cm de diámetro, extractados con solvente.

i)

Perlas de vidrio o lana de vidrio, extractadas con solvente.

j)

Baño de agua, capaz de mantener una temperatura de 85 °C.

k)

Adaptador de destilación con punta de goteo. Véase el numeral 3.2, i), del Método B y la Figura 1.

l)

Baño de hielo. 7


5.3

5.4


m)

Receptáculo para residuos, para usar con el solvente.

n)

Desecador

o)

Balanza

REACTIVOS a)

Ácido clorhídrico, HCI, 1:1.

b)

n-hexano, con punto de ebullición de 69 °C. El solvente no debe dejar en la evaporación residuos apreciables; se debe destilar si es necesario. No se debe usar ninguna manguera de plástico para transferir solventes entre los recipientes.

c)

Metil-ter-butil eter (MTBE), con punto de ebullición de 55 °C a 56 °C. El solvente no debe dejar en la evaporación residuos apreciables; se debe destilar si es necesario. No se debe usar ninguna manguera de plástico para transferir solventes entre los recipientes.

d)

Ayuda filtrante de tierra diatomácea-sílice en suspensión de 10 g/L de agua destilada (“Hyflo Super-Cel, Manville Corp”, o equivalente.

e)

Mezcla de solventes, 80 % n-hexano/20 % MTBE, v/v.

PROCEDIMIENTO

Cuando se lleva la muestra al laboratorio, el recipiente de la muestra debe estar lleno hasta la marca o péselo para determinar el volumen después. Si la muestra no se ha acidificado previamente (véase el literal A.4), acidifíquela con HCl 1:1, o con H 2SO4 1:1 hasta un pH de 2 o más bajo, (generalmente, 5 ml es suficiente). Prepare un filtro formado por un disco de tela de muselina recubierto con papel de filtro. Humedezca el papel y la tela de muselina y presione hacia abajo los bordes de papel. Utilice vacío, pase 100 ml de la ayuda filtrante en suspensión, a través del filtro preparado y lave con 1 L de agua destilada. Aplique vacío hasta que no pase más agua por el filtro. Filtre la muestra acidificada. Aplique vacío hasta que no pase más agua a través del filtro. Utilizando pinzas, transfiera el filtro completo a un vidrio de reloj. Adicione el material adherido a los bordes del disco de muselina cuidando de remover todas las películas causadas por la grasa y colecte todo el material sólido. Agregue los pedazos de papel de filtro al vidrio de reloj. Enrolle todo el material de filtro que contiene la muestra y colóquelo en el dedal de extracción. Limpie el vidrio de reloj con un pedazo de papel de filtro humedecido con el solvente y colóquelo en el dedal de extracción. Seque el dedal que contiene el papel de filtro con la muestra en un horno de aire caliente a 103 °C durante 30 min. Llene el dedal con lana de vidrio o con pequeñas perlas de vidrio. Pese el frasco de extracción y adicione de 100 ml a 150 ml de solvente (n-hexano, véase el numeral 5.3 b), o mezcla de solvente, véase el numeral 5.3, e)). Extraiga el aceite y la grasa en un aparato Soxhlet , a una velocidad de 20 ciclos/h, durante 4 h. El tiempo se calcula a partir del primer ciclo. Para el despojo y recuperación del solvente, enfríe el recipiente de extracción antes de pesarlo, y determine el volumen de muestra inicial, véase el numeral 3.4 del Método B.

5.5

CÁLCULO

Véase el numeral 3.5, del Método B.

8



PRECISIÓN Y EXACTITUD

En el análisis de muestras sintéticas que contengan varias cantidades de aceite “Crisco” o “Shell S.A.E. No. 20”, se obtuvo un promedio de recuperación de 98,7 % con una desviación estándar de 1,86 %. Diez duplicados cada uno de dos muestras de agua residual produjeron desviaciones estándar de 0,76 mg y 0,48 mg. NOTA Cada Laboratorio que utilice este método debe asegurar que obtiene la precisión requerida y verificar las posibles fuentes de error sistemático o sesgo. El aceite No. 20 “Crisco” o “Shell S.A.E.”, corresponden a nombres comerciales de una serie de aceites producidos por The J.M. Smucker Company, en el mercado de alimentos y bebidas para el caso del aceite Crisco y por Shell (en el caso del aceite No. 20 S.A.E.). Esta información se da para comodidad de los usuarios de esta norma y no constituye respaldo del ICONTEC al producto mencionado. Se pueden usar otros productos equivalentes si se puede demostrar que conducen a los mismos resultados.

6.

MÉTODO E. EXTRACCIÓN PARA MUESTRAS DE LODO

6.1

DISCUSIÓN GENERAL

El secado del lodo acidificado mediante calentamiento produce resultados bajos en la extracción. El sulfato de magnesio monohidratado es susceptible de combinarse con el 75 % de su propia masa en agua, en la formación de MgSO 4.7H2O y se usa para secar el lodo. Después del secado, el aceite y la grasa se pueden extraer con un solvente orgánico.

6.2


Vaso de precipitado de vidrio, de 150 ml

b)

Mortero y mano, de porcelana.

c)

Aparato de extracción, Soxhlet.

d)

Casquillo de papel de extracción, extractado con solvente.

e)

Perlas de vidrio o lana de vidrio, extractadas con solvente.

f)

Camisa eléctrica de calentamiento

g)


h)

Embudo para líquido, de vidrio.

i)

Algodón libre de grasa: algodón no absorbente extractado con solvente.

j)

Baño de agua, capaz de mantener una temperatura de 85 °C.

k)

Adaptador de destilación con punta de goteo. Véase el numeral 3.2 i) y la Figura 1, del Método B.

l)

Baño de hielo.

m)

Receptáculo de residuos, para el solvente usado.

n)

Desecador. 9

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA o)

6.3

6.4


Balanza

REACTIVOS a)

Ácido clorhídrico, HCI, concentrado.

b)

n- hexano, con punto de ebullición de 69 °C. El solvente no debe dejar en la evaporación residuos apreciables; se debe destilar si es necesario. No se debe usar ninguna manguera de plástico para transferir solventes entre los recipientes.

c)

Metil-ter-butil eter (MTBE), con punto de ebullición de 55 °C a 56 °C. El solvente no debe dejar en la evaporación residuos apreciables; se debe destilar si es necesario. No se deben usar tubos de plástico para transferir solventes entre los recipientes.

d)

Sulfato de magnesio monohidratado. Se prepara el MgSO 4.H20, dejando secar durante una noche una capa delgada de éste en un horno a 150 °C.

e)

Mezcla de solvente, de 80 % de n-hexano/20 % MTBE, v/v.

PROCEDIMIENTO

Cuando se lleva una muestra al laboratorio, si no ha sido acidificada previamente (véase el numeral A.4), adicione 1 ml de HCl concentrado por 80 g de muestra. En un vaso de precipitado de 150 ml se pesa una muestra de lodos húmedos, de 20 g ± 0,5 g, de la cual se conoce el contenido de sólidos secos. Se acidifica a pH 2,0 o menor (generalmente, 0,3 ml de HCI concentrado suele ser suficiente). Se agregan 25 g de MgSO 4.H2O. Agite hasta obtener una pasta suave y esparza hacia los lados del vaso de precipitado para facilitar la remoción posterior. Permita que solidifique durante 15 min a 30 min. Remueva los sólidos y pulverice en un mortero de porcelana. Agregue el polvo a un casquillo de extracción, de papel. Limpie el vaso de precipitado y el mortero con pedazos pequeños de papel de filtro humedecidos con solvente y agregue al casquillo, el cual se llena con lana de vidrio o con pequeñas perlas de vidrio. Tare el vaso de precipitado, y adicione 100 ml de solvente de extracción (véase 6.3 b) o 6.3 e)). Extraiga en un aparato Soxhlet , a una velocidad de 20 ciclos/h durante 4 h. Si en el extractor hay alguna turbidez o materia en suspensión, elimine mediante filtrado a través de algodón libre de grasa en un vaso de precipitado previamente tarado. Enjuague el vaso y el algodón con solvente. Para el despojo y recuperación del solvente, enfríe el recipiente de extracción antes de pesarlo (véase el numeral 3.4 del Método B.).

6.5

CÁLCULO

Aceite y grasa como porcentaje de sólidos secos

6.6

ganancia en peso de vaso de precipitad o , g =

masa de sólidos húmedos , g x fracción de sólidos sec os

x 100

PRECISIÓN

El análisis de seis muestras duplicadas de lodo dio una desviación estándar del 4,6 %

10



7.

MÉTODO F. MÉTODO PARA DETERMINACIÓN DE HIDROCARBUROS

7.1

DISCUSIÓN GENERAL

La sílica gel tiene la capacidad de absorber materiales polares. Si una solución de hidrocarburos y de materiales grasos en un solvente no polar se mezclan con sílica gel, los ácidos grasos se eliminan selectivamente de la solución. En este ensayo, los materiales no eliminados por la adsorción de sílica gel se designan como hidrocarburos,

7.2

7.3

7.4


Agitador magnético

b)

Barras de agitación magnéticas, recubiertas de politetrafluoetileno, PTFE.

c)

Embudo de vidrio para líquidos.

d)

Papel de filtro, de 11 cm de diámetro.

e)

Desecador

f)

Balanza

REACTIVOS a)

n-hexano: con punto de ebullición de 69 °C. El solvente no debe dejar en la evaporación residuos apreciables; destile si es necesario. No se debe usar ninguna manguera de plástico para transferir solventes entre los recipientes.

b)

Tetracloroetileno: véase el numeral 4.1.a), del método C.

c)

Sílica gel, malla 100 a 200 (Grado Davidson o equivalente). Seque a 110 °C durante 24 h y almacene en un recipiente herméticamente sellado.

PROCEDIMIENTO

Para este ensayo, utilice el aceite y la grasa extraídos por alguno de los métodos de los numerales B, C, D ó E. Cuando sólo interesan los hidrocarburos, introduzca este procedimiento en alguno de los métodos anteriores antes de la medición final. Cuando se necesite determinar los hidrocarburos después de medir el total de aceite y de grasa, disuelva nuevamente, si es necesario, el aceite y la grasa extractados en el Método C, o en 100 ml de n-hexano. Para 100 ml de solvente adicione 3,0 g de sílica gel/100 mg de aceite y grasa totales, hasta un total de 30,0 g de sílica gel (1 000 mg de grasa y aceite total). Para muestras con más de 1 000 mg de aceite y grasa total use un volumen medido de 100 ml de muestra disuelta en solvente, y adicione la cantidad apropiada de sílica gel para una cantidad total de aceite y grasa en la porción de muestra, y lleve hasta completar un volumen de 100 ml. Tape el recipiente y mezcle con un agitador magnético durante 5 min. No se requiere un tratamiento adicional para la medición de hidrocarburos en el infrarrojo, como se describe en el método C. Para las determinaciones gravimétricas filtre la solución a través de papel de filtro pre-humedecido con solvente, lave la sílica gel y el papel de filtro con 10 ml de solvente, y luego, combine con el filtrado. Para el despojo y recuperación del solvente, enfríe el recipiente de extracción antes de pesarlo (véase el numeral 3.4 del Método B.).

11



CÁLCULO

Calcule la concentración de hidrocarburos en miligramos por litro, como en aceite y en grasa (véanse los métodos B, C, D, E).

7.6

PRECISIÓN Y EXACTITUD

La exactitud de esta determinación no se puede medir directamente en aguas residuales. Los siguientes datos, obtenidos de muestras sintéticas, son indicativos para productos naturales animales, vegetales y minerales, pero no se pueden aplicar para los productos industriales especializados, analizados anteriormente. Para determinaciones de hidrocarburos en diez extractos de solventes sintéticos con cantidades conocidas de una amplia variedad de productos del petróleo, la recuperación promedio fue del 97,2 % Los extractos sintéticos semejantes al aceite de Wesson, aceite de oliva, Crisco y mantequilla dieron una recuperación del 0,0 % como hidrocarburos medidos con análisis infrarrojo. Usando agua grado reactivo, fortificada con aproximadamente 20 mg/L de hexadecano y ácido esteárico, de cada uno, los límites de la recuperación inicial de hidrocarburo basados en el hexadecano fueron desarrollados de 83 % a 116 %, con un límite de precisión de 13 %. La matriz fortificada-laboratorio/duplicado de la matriz fortificada-laboratorio dio límites de recuperación de 66 % a 114 % con una diferencia de porcentaje de 24 %. NOTA Cada laboratorio que utilice este método debe asegurar que obtiene la precisión requerida y verificar las posibles fuentes de error sistemático o sesgo. El aceite Crisco corresponde al nombre comercial de una serie de aceites vegetales producidos por The J.M. Smucker Company. Esta información se da para comodidad de los usuarios de esta norma y no constituye respaldo del ICONTEC al producto mencionado. Se pueden usar otros productos equivalentes si se puede demostrar que conducen a los mismos resultados.

DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION; AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION; WATER ENVIRONMENT FEDERATION. Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater, 20 TH Edition. 1998. Washington. Oil and Grease. 6 p. (SM 5520 Approved by Standard Methods Committee, 1997).

12


NTC 3362 (Primera actualización) ANEXO A (Informativo)

INFORMACIÓN ADICIONAL SOBRE LOS MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DE ACEITES, GRASAS Y SUSTANCIAS SOLUBLES EN SOLVENTES ORGÁNICOS

A.1

GENERALIDADES DE LOS MÉTODOS

En la determinación de aceites, grasas y sustancias solubles en solventes orgánicos, no se mide una cantidad absoluta de sustancia. Además, se determinan cuantitativamente grupos de sustancias con características físicas similares sobre la base de su solubilidad común en un solvente de extracción orgánico. El aceite y la grasa se definen como cualquier material recuperado como sustancia soluble en el solvente. Esto incluye otra materia extractada por el solvente desde una muestra acidificada (tal como compuestos de azufre, ciertos colorantes orgánicos, y clorofenilos), que no se volatiliza durante el ensayo. En la 12ª edición del Standard Methods se prescribe el uso del éter de petróleo como el solvente para aguas naturales y aguas tratadas y el n-hexano para aguas contaminadas. En la 13ª edición se adiciona el triclorotrifluoroetano como un solvente opcional para todo tipo de muestras. En las ediciones 14ª a la 17ª sólo se especificó el triclorotrifluoroetano. Sin embargo, debido a problemas ambientales asociados con los clorofluorocarbonos, se incluyó un solvente alternativo (80 % nhexano y 20 % metil-ter-butil éter) para los métodos gravimétricos en la 19ª edición. En la 20ª edición, el triclorotrifluoretano ha sido eliminado de todos los ensayos gravimétricos y se reemplazó por n-hexano (ha sido conservado para el Método C, Infrarrojo de partición). Están incluidas las técnicas de recuperación del solvente y se recomienda especialmente la reutilización del solvente. Es importante entender que, a diferencia de algunos constituyentes que representan distintos elementos químicos, iones, compuestos, o grupos de compuestos, los aceites y las grasas están definidos por el método usado para su determinación. En un estudio detallado que involucra algunas matrices orgánicas complejas se mostró que tanto el n-hexano como el 80/20 n-hexano/metil-ter-butil éter dieron resultados que no fueron estadísticamente diferentes de los resultados obtenidos con triclorotrifluroetano 1. Aunque el Método B permite ambos sistemas solvente para la extracción en aguas residuales, se nota que para ciertos propósitos reglamentarios, la EPA de los Estados Unidos recomienda únicamente el n-hexano como aceptado en general 2. Los métodos presentados en esta norma son adecuados para lípidos biológicos y para hidrocarburos minerales. También pueden ser adecuados para la mayoría de las aguas residuales industriales o efluentes tratados que contienen estos materiales, aunque la complejidad de la muestra puede producir resultados bajos o altos debido a la carencia de especificidad analítica. El método no se aplica a la medición de fracciones de bajo punto de ebullición que se volatilizan a temperaturas menores de 85 °C.

1

U.S. Environmental Protection Agency. 1995. Report of the Method 1664 Validation Studies. EPA-821-R-95036. U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C.

2

U.S. Environmental Protection Agency. 1995. Method 1664. EPA-821-B-94-004B. U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C.

13

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA A.2


IMPORTANCIA

Ciertos constituyentes medidos a partir del análisis de aceite y grasa pueden influenciar los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Si están presentes en cantidades excesivas, pueden interferir con procesos biológicos aeróbicos y anaeróbicos y disminuir la eficiencia de los tratamientos de aguas residuales. Cuando se descargan en aguas residuales o en efluentes tratados, estos constituyentes pueden producir películas superficiales y los depósitos de las riberas producen degradación ambiental. Es útil conocer la cantidad de aceite y grasa presentes, para el diseño apropiado y la operación de sistemas de tratamiento de aguas residuales; también se puede requerir la atención sobre ciertas dificultades del tratamiento. El aceite y la grasa en ausencia de productos industriales modificados especialmente, están compuestos primariamente de materia grasa proveniente de animales, vegetales, y de hidrocarburos de origen petrolero. La porción de aceite o grasa de cada una de estas dos fuentes principales se puede determinar con el método F de la Sección 5520, del STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER, 20 TH EDITION, 1998. El conocimiento de la composición relativa de una muestra facilita la determinación de la mayor fuente de material y simplifica la corrección de los problemas de aceite y de grasa en las operaciones de plantas de tratamiento de aguas residuales y en la disminución de la contaminación de corrientes.

A.3

SELECCIÓN DEL MÉTODO

Para muestras líquidas, se presentan tres métodos: método gravimétrico de partición (B), método infrarrojo de partición (C) y el método Soxhlet (D). El método C está diseñado para muestras que pueden contener hidrocarburos volátiles que de otra manera se perderían en operaciones de remoción de solventes del procedimiento gravimétrico. El método D es el método que se debe escoger cuando están presentes fracciones de petróleo pesadas y relativamente polares o cuando los niveles de grasas no volátiles pueden poner en tela de juicio el límite de solubilidad del solvente. Para niveles bajos de aceites y grasas (< 10 mg/L), el método C es el método que se debe escoger debido a que los métodos graviméticos no proporcionan la precisión necesaria. El método E, de la Sección 5520, del STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER, 20 TH EDITION, 1998, es una modificación del método Soxhlet y es adecuado para lodos y materiales similares. El método F de la Sección 5520, del STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER, 20 TH EDITION, 1998, se puede usar en conjunto con los métodos B, C, D, o E para obtener una medición de hidrocarburos además de, o en lugar de, la medición de aceite y grasa. Este método utiliza sílica gel para separar los hidrocarburos de la grasa y aceite total con base en la polaridad.

A.4

RECOLECCIÓN, PRESERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS

Se recolecta una muestra representativa puntual en un frasco de vidrio, de boca ancha, que ha sido lavado con jabón, enjuagado con agua, y finalmente lavado con solvente para remover cualquier residuo que pueda interferir con el análisis. Como una alternativa para el enjuague con solvente, se tapa el frasco con papel de aluminio y se lleva al horno de 200 °C a 250 °C durante al menos 1 h. Se usan tapas recubiertas de politetrafluoetileno, PTFE para los frascos de muestra; se limpian el recubrimiento interior como se hizo con los frascos pero a una 14



temperatura de 110 °C a 200 °C. Se recoge una muestra separada para la determinación de la grasa y del aceite sin sobrellenar el recipiente para muestras y sin subdividir la muestra en el laboratorio. Se recogen muestras replicadas para análisis de duplicados o para la verificación de la calidad analítica de adiciones conocidas. Se recogen duplicados en sucesiones rápidas, en paralelo, o en un recipiente grande con agitación mecánica, (en este último caso, porciones individuales de sifón). Representativamente, se recogen muestras de agua residual de aproximadamente 1 L. Si se espera que la concentración de la muestra sea mayor de 1 000 mg de materia extractable/L, se recolectan proporcionalmente volúmenes más pequeños. Si el análisis se va a retrasar más de 2 h, se acidifica hasta un pH de 2 o menor con HCl 1:1 o con H2SO4 1:1, y se refrigera. Cuando se requiere información de la concentración de grasa promedio durante un período de tiempo, se analizan porciones individuales recogidas en intervalos de tiempo prescritos para eliminar pérdidas de grasa en la toma de muestras durante la recolección de una muestra compuesta. En el muestreo de lodos, se debe tener precaución para obtener una muestra representativa. Cuando el análisis no se puede hacer en 2 h, se preservan las muestras con 1 ml de HCl concentrado por 80 g de muestra y se refrigera. No se deben preservar muestras con CHCl 3 o con benzoato de sodio. Para orientaciones adicionales de la preservación de la muestras véase la NTC-ISO 5667-3.

A.5

INTERFERENCIAS a)

Los solventes orgánicos tienen la capacidad de disolver no sólo aceite y grasa sino también otras sustancias orgánicas. Se definen como aceites y grasas, cualquier sustancia soluble en solvente y filtrable (por ejemplo, azufre elemental, compuestos aromáticos acomplejados, hidrocarburos derivados del cloro, azufre, nitrógeno y ciertos colorantes orgánicos) que son extractados y recuperados. No hay solventes conocidos que disuelvan selectivamente sólo aceite y grasa. Los residuales pesados del petróleo pueden contener una porción significativa de materiales que no son extractables con solventes. El método es completamente empírico; los resultados por duplicado con alto grado de precisión se pueden obtener únicamente mediante el seguimiento estricto de todos los detalles.

b)

Para los métodos B, D, E y F, la remoción del solvente da como resultado la pérdida de hidrocarburos de cadena corta y aromáticos simples por volatilización. Se pierden cantidades significativas de destilados de petróleo, derivados de la gasolina, a través del aceite combustible No. 2. Se debe hacer un seguimiento estricto del tiempo de secado de la muestra, para normalizar la pérdida gradual de peso debida a la volatilización. Para los métodos B, D, E, y F, durante el enfriamiento del recipiente de destilación y del material extractado, si no se usa un desecador, se puede observar un incremento gradual de peso, presumiblemente debido a la absorción de agua. Para el método C, el uso de un detector infrarrojo ofrece un grado de selectividad que supera algunas de las interferencias también extractadas. Para los métodos D y E, se usan exactamente la velocidad y tiempo de extracción especificados en el aparato Soxhlet debido a la variación de solubilidades de las diferentes grasas. Para el método F, los hidrocarburos más polares, tales como compuestos aromáticos acomplejados y los derivados de hidrocarburos de cloro, azufre, y nitrógeno, se pueden absorber en sílica gel. También pueden interferir compuestos extractados diferentes de hidrocarburos y materia grasa

15



c)

Se pueden necesitar técnicas alternativas para algunas muestras, si se forman emulsiones inmanejables que no se pueden romper mediante centrifugación. Tales muestras pueden incluir efluentes de la fabricación de zeolita y del procesamiento de pulpa, papel o ambos. Se especifican tales modificaciones sobre la base de caso por caso.

d)

Algunas matrices de muestras pueden incrementar la cantidad de agua dividida en el fluido de extracción orgánico. Cuando el solvente de extracción de este tipo de muestra se seca con sulfato de sodio, se puede exceder la capacidad de éste, de tal manera que se permita que el mismo se disuelva y pase a un recipiente tarado. Después del secado, los cristales de sulfato de sodio estarán visibles en el recipiente. El sulfato de sodio que pasa al recipiente puede llegar a ser una interferencia positiva en los métodos gravimétricos. Si se observan cristales en el recipiente tarado después del secado, se redisuelve cualquier aceite y grasa con 30 ml del solvente de extracción y se drena el solvente a través de un embudo que contenga papel de filtro enjuagado con solvente, en un recipiente tarado y limpio. Se enjuaga el primer recipiente dos veces más, combinando todos los solventes en el nuevo recipiente, y se trata como una muestra extractada.

e)

Si pasa sílica gel fina a través del filtro, puede dar interferencias positivas en el método en el método F. Si esto ocurre con un lote en particular de sílica gel se deben usar filtros con poros pequeños.

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NTC 3362-2005. Determinación de grasas y aceites

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