ANÁLISIS DE COMPONENTES ORGÁNICOS I: DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO. DQO Autores: K. Castillo Sierra, G. Gutiérrez De La Hoz, A. Marenco Cera, D. Polo Jaramillo. Química Amiental, !n"eniería Amiental, #aculta$ $e Ciencias Amientales, %ni&ersi$a$ $e la Costa C%C Kcastill'(cuc.e$u.co ) ""utierr*+(cuc.e$u.co ) Amarenco ) Amarenco(cuc.e$ (cuc.e$u.co u.co $-olo*(cuc.e$u.co +/ octure 0+*1 RESUMEN
2n el -resente artículo e3-one la $eman$a 4uímica $e o3i"eno 5DQ67 en un cuer-o $e a"ua, sien$o esta la canti$a$ $e o3i"eno consumi$o -or las materias e3istentes en el a"ua 8 o3i$ales en con$iciones o-eratorias $e9in $e9ini$ i$as. as. Para Para $ete $etermi rmina narr esta esta se lle& lle& a cao cao un -roce -roce$im $imien iento to titul titulome ometri trico co 8 un -roce$ -roce$imi imien ento to es-ectro9otométrico, -ara ca$a uno $e los méto$os se realizaron tri-lica$os con el 9in $e -o$er otener $i9erent $i9erentes es &alores, &alores, realizar realizar la -ruea -ruea Q 8 estalec estalecer er com-arac com-aracione iones s con las normati& normati&as as colomia colomianas nas o internacionales. Al realizar los -roce$imientos, se otu&o una $eman$a 4uímica $e o3i"eno con el méto$o titulometrico titulometrico $e m" 6 0 ;L, *+ m" 6 0 ;L 8 *+ m" 6 0 ;L -ara ca$a una $e las muestras) en cuanto al méto$o es-ectro9otométrico es-ectro9otométrico lo &alores oteni$os 9ueron *< m" 6 0 ;L, *1+.* m" 6 0 ;L, *=/.< m" 6 0 ;L -ara ca$a una $e las muestras. muestras. Se realiz la com-aracin com-aracin $e $e los resulta$os resulta$os con la norma la cual $ice $ice 4ue el &alor m>3imo m>3imo -ermisile $e DQ6 es es $e 0+++ 0+++ m" 6 0 ;L, -or lo lo cual se -ue$e -ue$e a9irmar a9irmar 4ue se est> cum-lien$o cum-lien$o con la norma. norma. Palabras clave: DQO, método, muestra, espectrofotometría, titulometria.
1. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON La DQO se define como: como: “la cantidad de oxígeno oxígeno nece necesar sario io para para oxida oxidarr la mate materia ria orgán orgánica ica por por medi medios os quím químic icos os y con coner erti tirl rla a en di!x di!xid ido o de car"ono y agua#. La Demanda Química de Oxígeno $DQO% se define como como cualq cualquie uierr sustan sustancia cia tanto tanto orgáni orgánica ca como como inorgánica suscepti"le de ser oxidada, mediante un oxidante fuerte. La cantidad de oxidante consumida se expre expresa sa en términ términos os de su equi equial alen encia cia en oxígeno. DQO se expresa en mg&l O'.De"ido a sus propie propieda dade des s químic químicas as (nica (nicas, s, el i!n dicrom dicromato ato $)r' $)r'O* O*'+ '+%% es el oxid oxidan ante te espe especi cifi fica cado do en la mayoría de los casos. n estos tests el )r'O*'+ se reduce a i!n cr!mico $)r-%. )omo se /a comentado, tanto los constituyentes orgánicos como inorgánicos de la muestra están su0etos a oxidaci!n. 1in em"argo, el componente orgánico predomina predomina y es de mayor interés. l DQO es un test definido, tanto el tiempo de digesti!n
como la fuer2a del reactio y la concentraci!n DQO de la muestra afecta al grado de oxidaci!n de la misma. l método DQO se usa a menudo para medir los contaminantes en las aguas naturales y residuales y para ealuar la fuer2a de desec/os tale tales s como como agua aguas s resi residu dual ales es mun municip icipal ales es e industriales. l método DQO se usa tam"ién en aplic aplicaci acion ones es en centra centrale les s eléct eléctric ricas, as, indus industri tria a química, industria papelera, laanderías, laanderías, estudios medio medioam am"ie "ienta ntales les y educa educaci! ci!n n gene general ral.. n las plantas pota"ili2adoras de agua, los alores DQO de"erán ser inferiores inferiores a 34 mg&l O' al final del ciclo de tratamiento. La DQO DQO pued puede e medi medirs rse e medi median ante te el méto método do titram titramétr étrico ico ! r!"#$% r!"#$%o o c!rra c!rrao o y el méto métod do colorimétrico de reflu0o cerrado $5étodos stándar 66'4 ). y 66'4 D. respectiamente%. muestra tra es rete reten nida ida en una Titraci&': 7na mue solu soluci ci!n !n fuer fuerte teme ment nte e ácid ácida a con con un exce exceso so conocido de dicromato de potasio $8')r'O*%. $8')r'O*%. 9ras
la digesti!n el 8')r'O* sin reducir restante es titrado con sulfato de amonio ferroso para determinar la cantidad de 8')r'O* consumida y la materia oxida"le se calcula en términos de equialente en oxígeno. ste procedimiento es aplica"le a los alores DQO entre 4 y 44 mg&l. 1e pueden o"tener alores DQO más altos mediante una cuidadosa diluci!n o utili2ando concentraciones más altas de 1oluci!n de digesti!n de dicromato $5étodo stándar 66'4 ).%
Co#orimétrico: )uando una muestra es digerida, el material DQO en esa muestra se oxida por el i!n dicromato. )omo resultado, el )romo pasa de estado /exaalente $;<% a trialente $<<<%. =m"as especies de )romo ex/i"en un color y a"sor"en lu2 en la regi!n isi"le del espectro. n la regi!n 44 nm el i!n dicromato $)r'O*'+% a"sor"e muc/a lu2 mientras que el i!n cr!mico $)r-% a"sor"e muc/o menos. n la regi!n >44 nm es el i!n cr!mico el que a"sor"e muc/o y el i!n dicromato tiene una a"sorci!n prácticamente nula. $5étodo stándar 6''4 D.% ste método cu"re los rangos de 4 a 36444 mg&l O': 3% 4+364 mg&l aprox. '4 nm '% 4+3444 $3644% mg&l aprox. >44 nm -% 4+36444 mg&l aprox. >44 nm 5étodo de
R!actor l calentador, o reactor se usa para o"tener reacciones oxidatias rápidas. Las especificaciones para este reactor están descritas en el 5étodo stándar 66'4 ), con requisitos concretos de temperatura y recipiente. Dado que es ital que la reacci!n tenga lugar a 364A) $B'A)% durante ' /oras, es preciso asegurar un correcto precalentamiento. 7na lu2 en el reactor DQO de Canna indica que la temperatura /a alcan2ado el
niel correcto. l reactor está equipado con un tempori2ador que notifica al usuario cuando se /a completado la reacci!n.
A(#icacio'!) = menudo se mide la DQO como un rápido indicador de contaminantes orgánicos en el agua. ?ormalmente se mide tanto en plantas depuradoras de aguas municipales como industriales y sire como indicador de la eficiencia del proceso de tratamiento. La DQO se mide en el agua de entrada y en la de salida. La eficiencia del proceso de tratamiento se expresa normalmente como DQO eliminada, en porcenta0e de materia oxida"le purificada durante el ciclo. La determinaci!n de la DQO, 0unto con la DO6, permite esta"lecer su relaci!n y seg(n el resultado, conocer la posi"ilidad o no de efectuar un tratamiento de las aguas residuales o físico+ químico. sta correlaci!n tam"ién nos da una idea de si los ertidos que se están produciendo tienen origen industrial. 1i la relaci!n DO6 & DQO E 4.6, son ertidos de naturale2a industrial. 1i la relaci!n DO6& DQO E 4.', entonces /a"lamos de unos ertidos de naturale2a industrial, poco "iodegrada"les y son conenientes los tratamientos físico+químicos. 1i la relaci!n DO6& DQO F 4.6, entonces /a"lamos de unos ertidos de naturale2a ur"ana, o clasifica"les como ur"anos y tanto más "iodegrada"les, conforme esa relaci!n sea mayor. stas aguas residuales, puede ser tratadas mediante tratamientos "iol!gicos. Las concentraciones de DQO en las aguas residuales industriales pueden tener unos alores entre 64 y '444 mgO'&l, aunque es frecuente, seg(n el tipo de industria, alores de 6444, 3444 e incluso más altos. 1u máxima concentraci!n es de 3444 mgO'&l. este articulo presenta como o"0etios
*. METODOLOGIA +. RESULTADOS , DISCUSI-N *.1 Métoo tit$#om!trico. @ara este se reali2! un "lanco, y dos muestras para lo cual primeramente se erific! que los tu"os estén totalmente secos y limpios, para el "lanco se agregaron '.6 ml de agua destilada luego 3,6 ml de dicromato de potasio$ 8')r'O*% y por ultimo -,6 ml de ácido sulf(rico $ C'1O% G se agit! de manera cuidadosa, para reali2ar la muestra en otro tu"o se agregaron ',6ml de la muestra, 3,6 ml de dicromato de potasio$ 8')r'O*% y -,6 ml de ácido sulf(rico $ C'1O% 1e agit! cuidadosamente, de esta misma forma se reali2! en otro tu"o para o"tener las dos muestrasH luego se llearon a un termoreactor a una temperatura de 364I) por dos /oras. Luego de las dos /oras se esper! a que se enfriara a temperatura am"iente, se agregaron gotas de ferroina como indicador, se trasas! cada contenido a un rlenmeyer diferente y se procedi! a la titulaci!n con sulfato de /ierro y amonio /asta que se logr! el punto final el cual fue un cam"io de color de a2ul erdoso a marr!n.
*.* Métoo !)(!ctro"otométrico 1e reali2! un "lanco, y dos muestras para lo cual primeramente se erific! que los tu"os estén totalmente secos y limpios, para el "lanco se agregaron '.6 ml de agua destilada luego 3,6 ml de dicromato de potasio $ 8')r'O*% y por ultimo -,6 ml de ácido sulf(rico $ C'1O% y se agit! de manera cuidadosa, para reali2ar la muestra en otro tu"o se agregaron ',6ml de la muestra, 3,6 ml de dicromato de potasio$ 8')r'O*% y -,6 ml de ácido sulf(rico $ C'1O%,se agit! cuidadosamente, de esta misma forma se reali2! en otro tu"o para reali2ar las dos muestrasH luego se llearon a un termoreactor a una temperatura de 364I) por dos /oras. Luego de las dos /oras se esper! a que se enfriara a temperatura am"iente y se midi! en el espectrofot!metro que arro0! la cura de cali"raci!n.
Ta#a / 1: r!)$#tao) (ara DQO ot!'io) !# !)(!ctro"ot&m!tro 0 métoo tit$#om!trico. DQO $mg&L% DQO $mg&L% espectrofotométrico titulometrico.
5uestra
=1 $mg&L%
3
4,4>J
3-*,K
>
'
4,4*-
364,3
3>4
-
4,4K
3K
3>4
Ta#a / *: r!)$#tao) !)ta)tico) (ara DQO !)(!ctro"otométrico 0 tit$#om!trico. @rue"a Q
@arámetro anali2ado
Qi
DQO mg$O'&L% sp. DQO mg $O'&L% titulometrico.
Qf
1
);
4,'>
4,*-
36*,-
',*
4,43*
3
4
3'K
>,J6
4,6
A'2#i)i). n los resultados estadísticos o"tenidos se puede notar en cuanto al coeficiente de arian2a que este nos arro0a un alor muy "a0o, es decir que los resultados o"tenidos al reali2ar la determinaci!n de DQO estimando como alor real el resultado de la media de los mismos que fueron para el DQO espectrofotométrico de 36*,- mg O '&l y el DQO titulometrico fue de 3'K mg O '&l, se encuentran cerca al alor real o"tenido y con el esta"lecido por la norma.
3a#iaci&' ! #a (r$!a Q. Qexp. F Qcrit se rec/a2a Qexp E Qcrit se acepta. La Qcrit. 9iene rec/a2o si so"repasa los siguientes alores. Qcrit J6 ic M 4,J*4 1e puede notar que para nuestro resultado espectrofotométrico nuestras Q< y Qf son menores al alor especificado por lo tanto es aceptada.
n alor o"tenido para el método titulometrico, se o"sera la Qi exp. con un alor de 3 el cual so"repasa los alores especificados y tiene un JJ de rec/a2o, el Qf exp. 9iene un alor de 4, por lo cual es aceptada. a. e+ Ag SO 2 4
' )r - * C'O
Los cloruros interfieren: > )l+ )r 'O*'+ 3 C C'O
- )l' ' )r - *
@ara eitar la interferencia, se aade Cg1O: Cg' ' )l+
Cg)l '
)on Cg1O insuficiente: =g )l+
=g)l
N&La DQO posee una aplicaci!n en el ám"ito am"iental ya que se utili2a para medir el grado de contaminaci!n y se expresa en miligramos de oxígeno diat!mico por litro $mgO'&l%.)uanto mayor es la DQO más contaminante es la muestra, es considerado como un indicador de contaminantes orgánicos en el agua y este nos permite sa"er las condiciones de una muestra de agua y sa"er si apta o no para el consumo /umano.
c.
Puentes
5étodo de análisis químico
Determinaci!n de la DQO en muestras con contenidos salinos F ' g&l. 5étodo alternatio. Determinaci!n de la DQO en =guas muestras con contenidos residuales y inferiores a 64 mg&l lixiiados Demanda Química de Oxígeno $DQO% por titulaci!n olumétrica Demanda química de Oxígeno $DQO% por espectrofotometría 7;;<1. Neflu0o cerrado 5étodo por reducci!n de una =guas residuales soluci!n de dicromato en las y agua pota"le condiciones especificadas Determinaci!n de la DQO por =guas el espectrofotometría 7;+;<1. industriales $método del dicromato potásico%
456
;aloraci!n con 1al de 5o/r $1ulfato am!nico ferroso%: '+
'
)r 'O* 3 C > Pe > Pe' * C'O
-
' )r
". Qué aplicaci!n tiene este parámetro en el ám"ito am"ientalR
d. )ompares los resultados con colom"ianas o internacionales
normatias
N& Artic$#o 7. Par2m!tro) "i)ico8$mico) 0 )$)
9a#or!) #mit!) m2imo) (!rmi)i#!) !' #o) 9!rtimi!'to) ($'t$a#!) ! a;$a) r!)i$a#!) om!)tica) < ARD ! #a) acti9ia!) i'$)tria#!)= com!rcia#!) o ! )!r9icio (>#ico
! a#ca'tari##ao a c$!r(o) ! a;$a) )$(!r"icia#!). Los parámetros fisicoquímicos y sus alores límites máximos permisi"les en los ertimientos puntuales de aguas residuales domesticas S =ND y de las aguas residuales no
domesticas+ =NnD de los prestadores del sericio p("lico de alcantarillado a cumplir, serán los siguientes.
Ta#a / +: 'orma ! 9!rtimi!'to (ara DQO.
aguas residuales domesticas- ARD de las aguas residuales (ARDARnD) De las soluciones individuales De los prestadores del servicio de saneamiento de vivienda pblico de alcantarillado a cuerpos unifamiliares o bifamiliares. de agua super!ciales. Aguas residuales domesticasARD
parámetro
p" D'O D+O, Solidos suspendidos . solidos sedimentable s grasas aceites
unidades
unidades de p" mg O2l mg O2l
#$%% a &$%%
#$%% a &$%%
2%%
*% &%
mgl
%%
&%
mgl
,
,
mgl
2%
2%
=l comparar los resultados o"tenidos en el la"oratorio para la DQO con la norma de ertimientos de agua que nos presenta los alores máximos permisi"les, se puede afirmar que se está cumpliendo con la norma, ya que el alor máximo permisi"le es de '44.4 mg O '&L y en el la"oratorio se o"tuo para la muestra anali2ada un alor medio de 36*,- mg O '&L mediante el método espectrofotométrico y3'K mg O '&L con el método olumétrico, a pesar de que esta no es un agua de consumo /umano está cumpliendo a norma..
para cada una de las muestras. 1e reali2! la comparaci!n de los resultados con la norma la cual dice que el alor máximo permisi"le de DQO es de '44.4 mg O '&L, por lo cual se puede afirmar que se está cumpliendo con la norma , al aplicar la prue"a Q y esta"lecer su alidaci!n se puede notar que para nuestro resultado espectrofotométrico nuestras Q< y Qf son menores al alor especificado por lo tanto es aceptada. n alor o"tenido para el método titulometrico, se o"sera la Qi exp. )on un alor de 3 el cual so"repasa los alores especificados y tiene un JJ de rec/a2o, el Qf exp. 9iene un alor de 4, por lo cual es aceptada.
CONCLUSIONES 1e puede concluir que se cumplieron con los o"0etios planteados, logramos identificar el método y el alor de DQO para la pequea muestra de agua donde los alores o"tenidos al reali2ar los procedimientos, se o"tuieron una demanda química de oxigeno con el método titulometrico de >mg O '&L, 3>4 mg O '&L y 3>4 mg O'&L para cada una de las muestrasH en cuanto al método espectrofotométrico lo alores o"tenidos fueron 3K mg O '&L, 364.3 mg O '&L, 3-*.K mg O '&L
[6] REFERENCIAS [1] Standard met/ods for t/e e0amination of
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Pr$!a Q. Qi=
X 2− X 1 X n− X 1
(2)
[4] &&*. 4.2 A"A$ A;;A$ ;=. Standard
>et/ods for t/e <0amination of ;ater and ;aste1ater 4 t/ edition. &?#.
Qf =
X n− X n−1 X n − X 1
(3 )
456>et/ods for /emical Analsis of
;ater and ;astes. 5nited States
D&'!: T3 M primer dato T' M segundo dato Tn M (ltimo dato Tn+3 M antepen(ltimo dato.
M!ia aritmética
ANEXS DQO titulometrico.
X 1+ X 2 … .+ X n
@
n
@ara o"tener el resultado en mg&l utili2amos la ecuaci!n.
DQOmg
O2 l
=
( A − B)∗ M ∗8000 V
(1 )
(4 )
@ datos e0perimentales. n @ nmero de datos.
D!nde: =M olumen de sal de 5o/r necesario para el "lanco $mL%.
M olumen de sal de 5o/r necesario para la muestra $mL%.
D!)9iaci&' !)t2'ar. S=
√
2
( X − p ) + ( X − p ) 1
2
2
2
… . ( X n − P )
p −1
5 M molaridad de la sal de 5o/r.
TMdatos o"tenidos
; M olumen de la muestra tomada para la determinaci!n $mL%.
@M media aritmética de los datos.
(5 )
.
Proc!imi!'to ! c2#c$#o) !)ta)tico).
Co!"ici!'t! ! 9ariaci&'. ); M $1& )B%%
(#)
