Informe de Determinación de Cloro Residual-2

CLORO RESIDUAL 2012-II

PROFESORA: LENA TELLEZ MONZÓN

INTEGRANTES: Chavez Suaz Suazo, o, Jho J hoan an Paola Llanos Cruz, Milush Milushka ka Ludmila Pacco Loyola, Loyol a, Anyi Anyi Lil Liliana iana Sant Sa ntill illán án Cali Calixto xto,, Betsabé Soto Gueva Guevara, ra, Eileen


Contenido I.

INTRODUCCION

II.

OBJETIVOS

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO

IV.

MATERIALES Y REACTIVOS

V.

RESULTADOS

VI.

DISCUSIONES

VII.

CONCLUSIONES

VIII.

BIBLIOGRAFÍA

IX.

CUESTIONARIO

X.

ANEXOS


I.

INTRODUCCIÓN

La cloración de los cuerpos de agua sirve principalmente para destruir o desactivar los microorganismos o bacterias producidas en el agua. Particularmente, un beneficio secundario en el tratamiento de agua para bebida es el conjunto de mejoras en la calidad de agua resultante. La cloración puede producir efectos adversos como la intensificación del sabor y olor característicos de los fenoles y otros compuestos orgánicos presente. El cloro aplicado en el agua en su forma molecular o como hipoclorito es hidrolizado para formar cloro libre que consiste de cloro molecular acuoso, ácido hipocloroso (HOCl) y el ión hipoclorito (OCl-). La relativa proporción de estos depende de la temperatura y del pH del agua. Cl2+H2O

H+ + Cl- + HOCl

K= [H+] [Cl-][HOCl]/[Cl2] = 4.5 x 10^-4 HOCl H+ + OCl-

En la presente práctica emplearemos el método iodométrico y colorimétrico DPD para la medición de cloro residual.

II. ·

OBJETIVO Determinación del cloro residual en una muestra de agua de pozo de la UNALM.


III.

FUNDAMENTO TEÓRICO

En todo el mundo el procedimiento de desinfección más aplicado en los sistemas de abastecimiento de agua es el que se emplea con cloro y sus componentes derivados como agentes desinfectantes. Es muy popular por ser un desinfectante químico de fácil obtención, bajo costo, buena estabilidad y alta capacidad oxidante. 1 Se entiende como cloro residual a las dosis de desinfectante que permanece en el agua tratada una vez que se ha satisfecho su demanda de cloro. Por lo tanto, el efecto residual del cloro consiste en adicionar una dosis controlada que resulte en exceso a la demanda y garantice la presencia de un agente sanitizante en toda la red de distribución. 2 La dosis de cloro residual aceptable se define en las normas de calidad del agua que rigen a cada país. La OMS considera que una concentración de 0.5 mg/L de cloro residual libre en el agua, combinada con un tiempo de contacto de 30 min. , garantiza una desinfección satisfactoria3. (Ver anexo 01 ) .En el artículo 5 del Reglamento de la Calidad del agua del MINSA-DIGESA define al cloro residual libre como: Cantidad de cloro presente en el agua en forma de ácido hipocloroso e hipoclorito que debe quedar en el agua de consumo humano para proteger de posible contaminación microbiológica, posterior a la cloración como parte del tratamiento. 4 En el artículo 66 del mismo reglamento refiriéndose al control de desinfectante "Artículo 66°.- Control de desinfectante Antes de la distribución del agua para consumo humano, el proveedor realizará la desinfección con un desinfectante eficaz para eliminar todo microorganismo y dejar un residual a fin de proteger el agua de posible contaminación microbiológica en la distribución. En caso de usar cloro o solución clorada como desinfectante, las muestras tomadas en cualquier punto de la red de distribución, no deberán contener menos de 0.5 mg/L de cloro residual libre en el noventa por ciento (90%) del total de muestras tomadas durante un mes. Del diez por ciento (10%) restante,

1

La eficiente y potencial aplicación de la radiación solar como d esinfectante del agua potable, Tesis. Universidad de las Américas Puebla (UDLAP). Definiciones de la desinfección del agua po table. Disponible(por capítulos) en: Visto el 14/11/12 2 Loc.cit 3 Loc cit. 4 Reglamento de la Calidad del agua del MINSA-DIGESA. Disponible en: Visto el 15/11/12. Pág. 10


ninguna debe contener menos de 0.3 mg/L y la turbiedad deberá ser menor de 5 unidad nefelométrica de turbiedad (UNT)" 5 Y del mismo reglamento basado en la norma peruana el límite máximo permisible de cloro residual (el cual se encuentra dentro de los parámetros químicos inorgánicos y orgánicos ) es de 5 mg/L ( Ver anexo 02 )

IV. MATERIALES Y REACTIVOS: Para el Método Iodométrico:

·

10 ml de muestra de agua de pozo(UNALM)

·

5 ml de ácido acético concentrado.

·

Cristales de ioduro de potasio (El cuál es usado como indicador)

·

Solución estándar de tiosulfato de sodio 0.1N

·

Titulante estándar de tiosulfato de sodio 0.01N

·

Solución indicadora de almidón al 1%

Para el Método Colorimétrico DPD (Ver anexo 03) “

5

”

·

Muestra de agua de pozo(UNALM)

·

Pastillas de DPD: N,N-dietil-p-fenilendiamina

·

Comparador de cloro

Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano del MINSA-DIGESA. Disponible en: Visto el 15/11/12. Pág 29


V. RESULTADOS El método fotocolorimétrico utiliza DPD (N,N-dietilparafenilendiamina), es conveniente para ser aplicada en campo. El reactivo puede ser sólido o una solución, siendo el primero más estable pero difícil de encontrar, por lo que la solución es más utilizada. La solución debe guardarse en frascos o botellas de color pardo y debe ser desechada cuando empiece a decolorarse. Esta solución es válida para muestras de agua de pH entre 6.58.5, sin necesidad de usar una solución amortiguadora especial. Existe otro reactivo, llamado OT (ortotolidina), pero es cancerígeno. Los métodos de comparación visual son adecuados solo para agua relativamente clara e incolora, porque un agua turbia distorsionará el color obtenido en la prueba. Este color obtenido se compara con un tubo normalizado. Ahora bien, nosotros hemos utilizado el método que utiliza yoduro de potasio de almidón, pero este tiene la desventaja de que no mide específicamente el cloro libre residual sino el total de cloro libre residual más cloro combinado, por lo que, puede dar una concentración falsa alta. O sea, que también puede generar una seguridad injustificada cuando no existe cloro libre presente, por eso no se recomienda usarlo, solo cuando se desea un método fácil de realizar y cuando no se cuenta con recursos económicos suficientes.

Con la fórmula: mgCl (mgCl 2/L) = (A+B)*N*35450/mL de muestra Donde: A= ml de Tiosulfato usados para la muestra. B= ml de Tiosulfato usado para el blanco. N= Normalidad del Tiosulfato.

·

Con el método iodométrico se gastó 253 ml de Tiocianato y no reaccionó.

·

A pesar de pasar dos horas con el Kit HACH (método colorimétrico) , la muestra de agua de pozo de la UNALM no se tornaba de color rosado, como sí se observó en la muestra al agregar cloro, el cual cambió a la hora de agregar la solución.

·

Conclusión: no hay cloro residual en el agua de pozo de la UNALM.


VI. DISCUSIONES ·

·

·

·

·

El agua para consumo humano, debe tener ciertas características importantes como es la presencia de cantidades mínimas de cloro, llamada cloro residual, lo cual es cuestionable en nuestra muestra analizada. De acuerdo a la ficha de calidad de agua 6: Es fundamental mantener en las redes de distribución pequeñas concentraciones de cloro libre residual, desde las potabilizadoras hasta las acometidas de los consumidores. Es así como se asegura que el agua halla sido convenientemente desinfectada. Un valor nulo para el agua de pozo analizada, podría estar justificada por el depósito donde se almacena una vez extraída de su fuente natural (subsuelo o napa). Esto debido a que el cloro al ser un gas, tiende a pasar al aire, disminuyendo su concentración, si es que la hubiera, en el agua. A su vez el objetivo principal de la cloración se puede ver disminuido debido al depósito donde se encuentre, puesto que se pierde ácido carbónico disuelto debido a la reacción CO2 + H 2O por lo que el pH se elevará, llegando incluso a valores de 8.5 8.9. Esto disminuye la eficacia del cloro disuelto, en forma significativa. La cloración del agua constituye una práctica sanitaria indispensable, para conocer su concentración es necesario contar con técnicas que me puedan determinar el cloro residual libre (hipoclorito y ácido hipocloroso) y el cloro residual combinado (cloraminas) cuyo poder desinfectante es menor que el libre, la suma de ambos constituye el cloro residual total. En el supuesto de que los resultados hallan sido otros y no la ausencia total de cloro en la muestra. Entonces se tiene que el método iodométrico presenta cierta limitación, debido a que no permite la diferenciación entre ambos tipos de cloro residual (libre y combinado). De modo que en el caso de tener un valor diferente de cero podríamos deducir que se trata de un agua correctamente clorada, cuando en realidad no lo pueda estar. Para el caso del método colorimétrico del DPD a su vez podría verse distorsionado en el caso de que se trate con una muestra cuyo grado de turbidez sea alto, pues se basa en la comparación del color presente en la muestra, el cual no fue el caso de la muestra de agua de pozo. La OMS establece un valor guía máximo de cloro libre residual de 5 mg/L, y afirma explícitamente que se trata de un valor conservador. Esto debido a que no se ha observado ningún efecto adverso en humanos expuestos a concentraciones de cloro libre en agua potable. Siguiendo con los parámetros de calidad de agua, se tiene que en España, mediante el RD 140/2003 se estableció como nivel máximo de cloro libre residual de 1 mg/L. Por tanto, consideramos que la presencia de cloro residual en agua para consumo humano es indispensable como indicador de su disponibilidad para consumo humano. Pese a que la ausencia del cloro residual no indica necesariamente la contaminación por microrganismos.

6

Agbar – Agua. Ficha: Calidad del agua para consumo humano. Disponible en:

< http://www.aquagest-regiondemurcia.es/img/contenidos/1/ficha-sobre-calidad-del-agua.pdf >


VII. CONCLUSIONES

·

El cloro se encuentra en distintas formas en todas las aguas, pero en grandes cantidades actúa como bactericida.

·

Para que la titulación con Tiocianato nos de una lectura representativa, el cloro debe ser liberado.

·

Para el caso de la muestra trabajada, no se pudo observar reacción alguna, por lo tanto se concluyo, que esta muestra no poseía cloro residual.

·

En muestras de aguas contaminadas, el cloro cumple un papel fundamental, ya que se utiliza para tratarlas mediante procesos de clorinación. Dado que es un compuesto que elimina a los microrganismos, sin poner en peligro la salud de las personas.

·

El cloro residual combina dos formas de cloro (hipoclorito y ácido hipocloroso) y su presencia esta limitada por el pH.

·

La Organización Mundial de la Salud (OMS) señala que no se ha observado ningún efecto adverso en humanos expuestos a concentraciones de cloro libre en agua potable.

·

A pesar de ello se establecen límites máximos para restringir su concentración en el agua y evitar que este ponga en peligro la salud de las personas. La OMS establece un valor guía máximo de cloro libre residual de 5 mg/L, por otro lado, para las normas españolas el nivel máximo de cloro libre residual es de 1 mg/L.


VIII. BIBLIOGRAFÍA v

Rodríguez Esquerdo, El Uso del Cloro en la Desinfección del Agua. 2006. Universidad de Puerto Rico Recinto de Río Piedras-Facultad de Ciencias Naturales-Departamento de Matemáticas. Disponible en: Visto el 16/11/12.

v

La eficiente y potencial aplicación de la radiación solar como desinfectante del agua potable, Tesis. Universidad de las Américas Puebla (UDLAP). Definiciones de la desinfección del agua potable. Disponible(por capítulos) en: Visto el 14/11/12

v

Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano del MINSA-DIGESA. Disponible en: Visto el 15/11/12.

v

Aurazo de Zumaeta, Margarita. Manual para análisis básicos de calidad del agua “

de bebida . El Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del ”

Ambi ente OPS/CEPIS/PUB/02.93. Lima 2004. Pág 84.

v

Tratamiento del agua. Disponible en: < http://www.ugr.es/~fgarciac/pdf_color/tema5%20%5BModo%20de%20compatibilid ad%5D.pdf> Visto el 17/11/12

v

Ramírez Quirós. Desinfección del agua con cloro y cloraminas. 2005. Revista de Técnicas Industriales. Disponible en: < http://www.tecnicaindustrial.es/tiadmin/numeros/20/42/a42.pdf>Visto el 15/11/12.


IX. CUESTIONARIO 1. ¿Qué problemas encontraría en la determinación de cloro disu elto en aguas residuales con alto c ontenido de materia orgánica? Cuando el agua contiene sustancias capaces de reaccionar con el cloro, como el amoniaco y sus derivados, la materia orgánica, bacterias, etc., el nivel de cloro libre disminuirá, pudiendo producirse algunos compuestos orgánicos clorados. Entonces, el cloro pierde su poder oxidante, y en consecuencia, sus propiedades desinfectantes. Al cloro presente de esta forma en el agua se le denomina cloro combinado residual o cloro combinado. Al cloro libre más el cloro combinado residual más el cloro libre se le llama cloro residual total. La forma que más interesa es el cloro libre, porque su poder bactericida es mayor que el cloro combinado; es por eso que en los análisis siempre se busca determinar por lo menos el nivel de cloro libre. Hay que tener en cuenta que el cloro libre en soluciones acuosas es inestable, decrecen rápidamente, sobretodo en soluciones débiles. Niveles altos de materia orgánica, entonces, consumen más cloro y por lo tanto, para alcanzar una concentración residual particular de cloro, es necesario añadir más cloro. Ejemplo: a veces es necesario introducir 5-10 mg/L de cloro para poder obtener al término 0.5 mg/L de cloro activo (libre). 2. ¿Qué método util izaría para la determinación del cont enido de cloro en muestras con c ontenidos menores a 1 mg/L? Se puede utilizar el método de titulación Amperométrica, que está basado en los principios de la Polarografía y que tiene un electrodo (electrodo giratorio de platino) que indica el momento en que finalizan las reacciones de titulación de óxido-reducción. Este método no está sujeto a interferencias de color, turbiedad o tamaño de muestra por lo que es una ventaja al medir el cloro residual en algunas aguas residuales.


3.- ¿Qué son las clo raminas? Desarrollo del clor o residual:

Fuente: < http://www.ugr.es/~fgarciac/pdf_color/tema5%20%5BModo%20de%20compatibilidad%5D.pdf>

En la gráfica podemos observar: 1.-La destrucción de cloro residual por compuestos fácilmente oxidables (H 2S, Fe+2, etc). 2.-Se da una formación de cloraminas (desinfectantes suaves que no producen trihalometanos) en presencia del ión amonio. ·

NH3 + HOCl à NH2Cl (Monocloramina) + H2O

·

NH2 Cl + HOCl à NHCl2 (Dicloramina) + H2O

3.- Destrucción de cloraminas y formación de tricloruro de nitrógeno: ·

NHCl2 + HOCl à NCl3 (gas) (triclor uro de nitrógeno) + H2O

En conclusión las cloraminas son un tipo de aminas orgánicas que se producen cuando el amoníaco y el cloro (en forma de ácido hipocloroso) reaccionan entre sí. La combinación del amoníaco con el cloro en el proceso de tratamiento del agua conocida también como cloración con cloro combinado o cloraminación, tiene como primer objetivo aportar un desinfectante residual al agua, más persistente que el cloro libre, a la vez que evita ciertos sabores de algunos compuestos clorados. También puede añadirse a las cloraminas una función importante y es la de no formar, o al menos formar en menor grado, los conocidos subproductos de la desinfección (principalmente los trihalometanos y los ácidos haloacéticos). Al ser más estables que el cloro libre, resultan muy efectivas para controlar


el recrecimiento bacteriano en la red y las corrosiones de la misma. (Ramírez Quirós, 2005).

X.ANEXOS ANEXO 01:

La siguiente gráfica muestra la curva que produce el cloro residual al añadirsele el cloro en la planta de tratamiento.

La demanda de cloro es la diferencia entre la cantidad de cloro que se le añade al agua, y el cloro residual. El punto A muestra la cantidad requerida para satisfacer la demanda de los agentes reductores.

La adición de cloro en exceso resulta en la formación de

cloraminas. Estas son desinfectantes efectivos contra las bacterias presentes. Cuando


todos los agentes reductores han reaccionado, comienza a aumentar el cloro residual (AB). Este cloro residual oxida las cloraminas antes formadas, por lo que comienza a disminuir otra vez (B-C).7 Cuando todas las cloraminas han sido eliminadas (C), es el punto en que el agua sale de la planta. De este punto en adelante el agua debe estar libre de contaminantes y debe contener una cantidad de cloro residual para asegurar que durante el trayecto entre la planta y el consumidor, se eliminen las bacterias más resistentes y otras impurezas químicas más complejas.8 Este cloro residual es importante que se encuentre en niveles seguros para el consumo humano. Si este se encuentra en exceso, el cloro puede resultar tóxico para el consumo. Además, por ser una substancia tan activa, un exceso de cloro puede reaccionar con distintos compuestos orgánicos, por lo que aumenta el riesgo de que se produzcan trihalometanos, que son compuestos carcinógenos para el humano. Los trihalometanos se encuentran en el agua potable como un resultado de la interacción del cloro con materia orgánica natural que se encuentra en el agua. Estos estarán presentes mientras el agua contenga cloro o hipoclorito, además de los precursores orgánicos. Es por esto que hay que mantener la cantidad de cloro residual dentro de unos límites. Estos son de 0.1mg/L a 0.3mg/L. 9 Por otro lado, si el cloro residual es menos del necesario, el agua puede retener bacterias, protozoos y virus patógenos que amenacen la salud del consumidor. En respuesta a estas amenazas de salud, la Environmental Protection Agency (EPA) ha establecido legalmente los criterios necesarios para una buena calidad de agua potable. The Safe Drinking Water Act , según enmendada en1986, establece que la “

7

La eficiente y potencial aplicación de la radiación solar como d esinfectante del agua potable, Tesis. Universidad de las Américas Puebla (UDLAP). Definiciones de la desinfección del agua po table. Disponible(por capítulos) en: Visto el 14/11/12 8 Loc.cit 9 Rodríguez Esquerdo, El Uso del Cloro en la Desinfección del Agua. 2006. Universidad de Puerto Rico Recinto de Río Piedras-Facultad de Ciencias Naturales-Departamento de Matemáticas. Disponible en: Visto el 16/11/12.


cantidad de cl oro resi dual en el agua potable no debe ser menor de 0.1mg/L ni mayor de 0.3mg/L

”

ANEXO 02:

Fuente:

*Nota 2: Para una desinfección eficaz en las redes de distribución la concentración residual libre de cloro no debe ser menor de 0,5 mg/L. Esto aplica a las normas peruanas.


ANEXO 03: Con respecto al Método Colorimétric o DPD : “

”

En la cloración del agua se producen dos tipos de cloro residual, el libre y el combinado. El cloro residual libre es un agente oxidante más activo y de acción bactericida más lenta que el cloro residual combinado. El método de titulación con DPD se fundamenta en que en ausencia del ion yoduro, el cloro libre reacciona instantáneamente con la N, N-dietil-1,4-fenilendiamina (DPD) y forma un compuesto de color rojo, en un rango de pH de 6,2 a 6,5. Para determinar el cloro residual total (cloro residual libre más cloro residual combinado), se añade el yoduro en exceso al inicio de la prueba. El método de titulación con DPD es recomendable para concentraciones entre 0,03 mg/L y 5 mg/L de cloro total; si la concentración es más alta, la muestra debe ser diluida. 10 El método por titulación con DPD está aceptado por el Standard Methods (American Public Health Association-American Water Works Association, 1999). 11

10

Aurazo de Zumaeta, Margarita. Manual para análisis básicos de calidad del agua de bebida . El Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y C iencias del Ambiente OPS/CEPIS/PUB/02.93. Lima 2004. Pág 84. 11

Loc.cit

“

”


Informe de Determinación de Cloro Residual-2

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