Laboratorio N° 05 - Determinación de Hierro, Flúor, Silicio y Manganeso en agua del Rio Quillcay

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA “

Determinación de Hierro, Flúor, Silicio y Manganeso en agua del Rio Quillcay

” ”

CURSO: Análisis de Agua y Aguas Residuales

DOCENTE : Ing. Poma Villafuerte Carlos

ALUMNO:

ARIAS HUERTA, Gyver. VERA LIÑAN Ángel. VALVERDE CHÁVEZ Edgar

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HUARAZ – PERU

2012

FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE

INTRODUCCIÓN El agua es el principal elemento para la vida y en consecuencia es de vital importancia para toda la actividad que desempeña el hombre. En nuestro caso el análisis de iones en las aguas del Río Quillcay está referido al riego de vegetales y bebida de animales, frente a la contaminación por aguas residuales y residuos sólidos durante un determinado trayecto de las aguas de dicho río. Las aguas del Río Quillcay son un elemento vital para el desarrollo de la actividad agrícola y crianza de animales (peces, ovejas, y otros), teniendo en cuenta estas actividades se analizaron algunos parámetros dependiendo del tipo de contaminación existente para ser comparados con los Estándares de Calidad Ambiental y determinar la buena o mala calidad de estas aguas para nuestro objetivo general. Los parámetros analizados para este informe fueron: Determinación de hierro, manganeso, flúor y silicio. Los alumnos.

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I.

OBJETIVOS. 1.1. OBJETIVO GENERAL. 

Determinar los niveles de concentraciones de hierro, manganeso, flúor y silicio a través de la espectrofotogrametría.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Conocer los límites y el método utilizado en la determinación de los diferentes elementos.



Contrastar las concentraciones que se

obtengan con posibles fuentes de

contaminación que se da en el curso del río. 

Observar la coloración que toman las muestras cuando es sometido a los reactivos pertinentes en cada caso.

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II. MARCO TEÓRICO. MANGANESO El manganeso es un metal bastante reactivo. Con agua a temperatura ambiente se forman hidrógeno e hidróxido de manganeso (II), Mn (OH) 2. En el caso de ácidos, y a causa de que el manganeso es un metal reactivo, se libera hidrógeno y se forma una sal de manganeso (II). Los compuestos de manganeso tienen muchas aplicaciones en la industria. El dióxido de manganeso se usa como un agente desecante o catalizador en pinturas y barnices y como decolorante en la fabricación de vidrio y en pilas secas. El permanganato de potasio se emplea como blanqueador para decoloración de aceites y como un agente oxidante en química analítica y preparativa. Los compuestos del manganeso existen de forma natural en el ambiente como sólidos en suelos y pequeñas partículas en el agua. Las partículas de manganeso en el aire están presentes en las partículas de polvo. Estas usualmente se depositan en la tierra en unos pocos días. Los humanos aumentan las concentraciones de Manganeso en el aire por las actividades industriales y a través de la quema de productos fósiles. El Manganeso que deriva de las fuentes humanas puede también entrar en la superficie del agua, aguas subterráneas y aguas residuales. A través de la aplicación del Manganeso como pesticida el Manganeso entrará en e l suelo. Tal como sucede con otros elementos, el manganeso no puede ser degradado en el ambiente. Solamente puede cambiar de forma o adherirse o desligarse de partículas. La forma química del manganeso y el tipo de suelo determinan la velocidad con que se mueve a través del suelo y la cantidad que permanece en el suelo. En el agua, la mayor parte del manganeso tiende a adherirse a partículas en el agua o a depositarse en el sedimento. Debido a que el manganeso forma parte natural del ambiente, usted siempre está expuesto a niveles bajos en el agua, el aire, el suelo y los alimentos. Es común que el agua subterránea, el agua potable y el suelo contengan niveles bajos de manganeso. Beber agua que contiene manganeso o nadar o bañarse en agua que contiene manganeso puede exponerlo a niveles bajos de esta sustancia. Aún cuando el agua de grifo y el agua embotellada generalmente contienen niveles seguros de manganeso, el agua de manantial puede estar contaminada algunas veces con niveles de manganeso suficientemente altos como para crear potencialmente un problema de salud. Si el agua potable se obtiene de un manantial, es aconsejable llevar a cabo análisis de manganeso para asegurarse de que el nivel de manganeso está por debajo de las normas establecidas por la EPA.

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Efectos del Manganeso sobre la salud. El Manganeso es un compuesto muy común que puede ser encontrado en todas partes en la tierra. El manganeso es uno de los tres elementos trazas tóxicos esenciales, lo cual significa que no es sólo necesario para la supervivencia de los humanos, pero que es también tóxico cuando está presente en elevadas concentraciones en los humanos. Cuando la gente no cumple con la ración diaria recomendada su salud disminuirá. Pero cuando la toma es demasiado alta origina problemas de salud. Los efectos del manganeso mayormente ocurren en el tracto respiratorio y el cerebro. Los síntomas por envenenamiento con Manganeso son alucinaciones, olvidos y daños en los nervios. El Manganeso puede causar Parkinson, embolia de los pulmones y bronquitis.

SILICIO. El silicio es el segundo elemento más abundante del planeta y se encuentra en la mayoría de las aguas. Es el constituyente común de las rocas ígneas, el cuarzo y la arena. La sílice existe =

normalmente como óxido (como SiO 2 en la arena y como silicato SiO3 ). Puede estar en forma insoluble, soluble y coloidal. Muchas aguas naturales contienen menos de 10 mg/l de sílice, algunas pueden llegar a contener hasta 80 mg/l. Las aguas volcánicas la contienen en abundancia. El análisis de la sílice en el agua de alimentación de las calderas de alta presión, es de gran importancia para evitar la formación de depósitos duros de sílice en los tubos de las calderas y en las aspas de las turbinas de vapor. Es importante conocer el contenido de la sílice en aguas de uso industrial y aguas de desecho. Los análisis de la sílice, también proporcionan un método sensitivo para el control de la operación los desmineralizadores de agua, ya que la sílice es una de las primeras impurezas que salen a través de una unidad agotada. Se puede eliminar la sílice del agua por intercambio iónico, destilación, tratamientos con cal, carbonato y magnesio. En ocasiones es usado para formar capas protectoras internas en las tuberías para inhibir la corrosión. No tiene efectos tóxicos conocidos.

HIERRO. La presencia de hierro en los suministros de aguas procedentes del subsuelo en zonas rurales es muy frecuente: los niveles de concentración van entre rangos de 0 a 50mg/L, mientras la OMS recomienda niveles de <0.3mg/L. El hierro ocurre de manera natural en acuíferos pero los niveles de aguas subterráneas pueden aumentar por disolución de rocas ferrosas. Las aguas

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subterráneas que tienen hierro son normalmente de color naranja y provoca el destiño en las ropas lavadas, y además tienen un sabor desagradable, que se puede notar en el agua y en la cocina. El hierro que es disuelto en las aguas subterráneas se reduce a su forma hierro II. Esta forma es soluble y normalmente no causa ningún problema por sí misma. El hierro II se oxida a formas de hierro III que son hidróxidos insolubles en agua. Estos son compuestos rojos corrosivos que tiñen y provocan el bloqueo de pantallas, bombas, tuberías y sistemas de recirculación, etc. Si los depósitos de hidróxido de hierro se producen por bacterias del hierro entonces son pegajosos y los problemas de manchas y bloqueo de sistemas son todavía más graves. La presencia de bacterias de hierro puede venir indicada por sustancias limosas corrosivas dentro de lugares de distribución, la reducción del flujo del agua, olor desagradable del agua bombeada del agujero, depósitos limosos y pegajosos que bloquean líneas de distribución principales y laterales, manchas en el pavimento, caída de paredes. La eliminación de hierro biológico significa la eliminación del hierro de las aguas subterráneas dentro de filtros de aguas. Los microbiólogos reconocen por muchos años que ciertas bacterias son capaces de oxidar e inmovilizar el hierro. Las bacterias responsables de este proceso se encuentran naturalmente en el medio.

FLÚOR. El Fluoruro de sodio es agregado actualmente a la mayoría de los sistemas de agua municipales en los EE.UU. para prevenir las caries dentales en los niños. Su uso ha aumentado rápidamente desde los años 50. El Fluoruro de sodio está también registrado en la EPA (Agencia de Protección del Medioambiente) como un veneno para ratas, aun cuando sus defensores dicen que su uso a bajos niveles en e l agua no supone preocupaciones adversas para la salud. Existe considerables investigaciones realizadas en el fluoruro con respecto al cáncer, defectos de nacimiento y riesgos para los sistemas respiratorios, gastrointestinal y urinario, sin embargo, existe muy poca investigación realizada con respecto a sus e fectos neurológicos. A lo largo del mundo, concentraciones altas de fluoruro que ocurre naturalmente en el agua del subsuelo han causado fluorosis seria del tejido óseo entre las poblaciones. Intencionalmente adicionamos flúor en productos cotidianos como las pastas dentífricas y el agua de consumo humano, porque durante décadas hemos creído que el fluoruro en pequeñas dosis no tiene efectos adversos en la salud y es beneficioso en la prevención de caries dental. Pero cada vez más científicos están cuestionando los beneficios del fluoruro,

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incluso en pequeñas cantidades. Este informe introduce al tema sobre el beneficio del flúor en el agua de consumo humano, así como también sus inconvenientes. Según publicación de la Organización Mundial de la salud de 1984, el fluoruro es un agente eficaz por prevenir la caries dental si se encuentra en “cantidad óptima”. Pero lo “optimo” del agua para consumo humano depende de la nutrición de cada individuo que varía enormemente, por citar un ejemplo las dietas pobres en calcio determinan una mayor absorción de fluoruro en el organismo. El agua subterránea es una fuente importante de fluoruro, según las áreas geográficas naturales. La OMS en 1984 sugirió que en áreas con un clima caluroso, la concentración del fluoruro óptima en el agua de consumo debe permanecer por debajo de 1 mg / litro (una parte por millón), mientras en los climas más fríos pude subir a 1.2 mg / litro. Esta diferencia estriba en que climas calurosos la ingestión de agua es mayor por un aumento en la transpiración. El valor límite permisible en el agua de bebida es de 1,5 mg/l, sin que esto determine el problema de la fluorosis dental. (La OMS determinó que el valor límite en el agua de bebida para la India sea inferior a 1 mg/l en 1998) determinando que estas pautas no son universales. En muchos países, el fluoruro se agrega intencionalmente al suministro de agua, pasta dentífrica y a veces otros productos para promover la salud dental. Debe notarse que el fluoruro también se encuentra en algunos comestibles y en el aire (principalmente de la producción de fertilizantes de fosfato o en la combustión de sustancias inflamables que los contengan), para que la cantidad ingerida de fluoruro por las personas puede ser más alto que lo supuesto por la autoridad sanitaria. Se ha sabido durante mucho tiempo que la ingesta de fluoruros en forma excesiva tiene efectos tóxicos serios. Por eso los científicos están debatiendo ahora si el fluoruro confiere un beneficio a largo plazo. En la superficie, el agua dulce, las concentraciones del fluoruro son normalmente bajas de 0.01 ppm a 0.3 ppm. En el agua subterránea, la concentración natural de fluoruro depende de aspectos geológico, químico y características físicas del acuífero, la porosidad y acidez de la tierra y piedras, la temperatura, la acción de otros elementos químicos, y la profundidad de los pozos de extracción. Las concentraciones del fluoruro en el agua subterránea pueden ir de 1 ppm a más de 35 ppm debido al número elevado de variables.

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III. MATERIALES Y REACTIVOS.  Materiales: 

Muestra de agua.

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Hojas para apuntes.

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Pipetas de 10 ml.

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Piscetas.

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Tubos de ensayo con tapa rosca.

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Gradilla.

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Goteros.

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02 vasos de precipitados de 250 ml.

 Reactivos: 

Kit para determinación de Hierro.

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Kit para determinación de Flúor.

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Kit para determinación de Manganeso.



Kit para determinación de Silicio.

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IV.

METODOLOGÍA. 4.1. DETERMINACIÓN DE HIERRO. Método 32 a. Ubicamos en el espectrofotómetro el método a utilizar. b. Se tomó 10 ml de la muestra de agua residual y 10 ml de agua destilada en un tubo de ensayo.

c. d. e. f. g.

Luego añadimos 5 gotas de Fe – AN a cada tubo y agitamos. Realizamos la medida del tiempo por 3 minutos para la r eacción. Leemos el blanco en el espectrofotómetro. Posteriormente leemos la muestra de agua. Anotamos los resultados.

4.2. DETERMINACIÓN DE MANGANESO. Método 45 a. Ubicamos en el espectrofotómetro el método a utilizar. b. Se tomó 10 ml de la muestra de agua residual y 10 ml de agua destilada en un tubo de ensayo.

c. d. e. f. g. h. i. j.

Luego añadimos 8 gotas de Mn – 1A a cada tubo y agitamos. En forma paralela agregamos de Mn – 2A a cada tubo y agitamos. Realizamos la medida del tiempo por 2 m inutos para la reacción. Luego añadimos 4 gotas de Mn – 3A a cada tubo y agitamos. Realizamos la medida del tiempo por 5 m inutos para la reacción. Leemos el blanco en el espectrofotómetro. Posteriormente leemos la muestra de agua. Anotamos los resultados.

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4.3. DETERMINACIÓN DE SILICIO. Método 91 a. Ubicamos en el espectrofotómetro el método a utilizar. b. Se tomó 10 ml de la muestra de agua residual y 10 ml de agua destilada en un tubo de ensayo.

c. d. e. f. g. h. i. j.

Luego añadimos 3 gotas de Si – 1A a cada tubo y agitamos. En forma paralela agregamos 4 gotas de Si – 2A a cada tubo y agitamos. Realizamos la medida del tiempo por 3 m inutos para la reacción. Luego añadimos 10 gotas de Si – 3A a cada tubo y agitamos. Realizamos la medida del tiempo por 5 m inutos para la reacción. Leemos el blanco en el espectrofotómetro. Posteriormente leemos la muestra de agua. Anotamos los resultados.

4.4. DETERMINACIÓN DE FLÚOR. Método 116 a. Ubicamos en el espectrofotómetro el método a utilizar. b. Se tomó 5 ml de la muestra de agua residual y 5 ml de agua destilada en un tubo de ensayo.

c. d. e. f. g. h.

Verificamos que el pH esté entre 5 - 8 a través de un papel tornasol. Luego añadimos 1ml de F - 1K a cada tubo y agitamos. Realizamos la medida del tiempo por 5 m inutos para la reacción. Leemos el blanco en el espectrofotómetro. Posteriormente leemos la muestra de agua. Anotamos los resultados.

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V. RESULTADOS Y ANÁLISIS. MUESTRA DE AGUA DEL RÍO QUILLCAY DETERMINACION DE IONES

MUESTRA

HIERRO mg/L Fe

SILICIO mg/L Si

FLUOR mg/L F⁻

MANGANESO mg/L Mn

Método

32

91

116

45

Rango

0.01 – 1.00

0.01 - 0.8

0.10 – 1.50

0.01 – 2.50

Resultado

0.04

*0.001

0

0.01

--------

Azul pálido

CARACTERISITCAS VISIBLES

Viraje de color

Rosa débil

------

Análisis. Podemos identificar en primer lugar la cantidad fuera de rango del silicio por lo que es necesario que vaya acompañado por el asterisco a manera de identificación. También se observa un valor nulo de flúor en las aguas lo cual debe ser comparado mediante posteriores experiencias. Para el caso de hierro y m anganeso los valores son aceptables sin generar algún daño con la exposición a estas aguas.

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VI. CONCLUSIONES. 

Se logró identificar las concentraciones de hierro en el agua muestreada correspondiente a 0.04 mg/l.



Se logró identificar las concentraciones de manganeso en el agua muestreada correspondiente a 0.01 mg/l.



Se logró identificar las concentraciones de silicio en el agua muestreada correspondiente a *0.001 mg/l.



Se logró identificar las concentraciones de flúor en el agua muestreada correspondiente a 0 mg/l.



A través de los valores descritos en los resultados podemos convenir a que los valores son aceptables en el rango de las normativas dando lugar a descartes de posibles fuentes de contaminación que deriven estos contaminantes.

VII. RECOMENDACIONES. 

Es necesario saber, que si los parámetros de cualquier cuerpo de agua se encuentren dentro de los estándares de calidad, por lo cual es conveniente realizar más estudios y con la ayuda de equipos de usos actuales, para obtener resultados o datos veraces.



Si es factible realizar duplicados del análisis de estos iones es preciso que se trabaje con promedios de los resultados que no deben variar en demasía.



El cambio de color en los diferentes valoración con los reactivos también nos puede indicar de manera indirecta la concentración alta o bajo de determinados elementos como en el caso del manganeso.



El cumplimiento del tiempo de reacción es imprescindible ya que su defecto puede ocasionar valores medibles errados.

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VIII. BIBLIOGRAFÍA.  Apuntes de clase.  http://es.wikipedia.org/wiki/Nitrito#Toxicidad_y_medio_ambiente  http://www.lenntech.es/agua-subterranea/hierro.htm  http://arturobola.tripod.com/silice.htm  http://www.lenntech.es/agua-subterranea/hierro.htm#ixzz1v5ZkIyhb  http://www.sdpt.net/SAP/fluoruro_en_el_agua.htm  http://www.proyectopv.org/2-verdad/venenoagua.htm  http://www.ecured.cu/index.php/El_Manganeso_en_el_agua

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IX.

ANEXOS.

Anexo 1. Muestra del agua residual

Anexo 2. Materiales a utilizar en la experiencia.

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Anexo 3. Desarrollo de la práctica de laboratorio.

Anexo 4. Resultados del análisis de hierro en el agua residual.

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Anexo 5. Resultados del análisis de manganeso en el agua residual.

Anexo 6. Resultados del análisis de flúor en el agua residual.

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Anexo 7. Resultados del análisis de silicio en el agua residual.

Anexo 7. Resultados del análisis general.

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Laboratorio N° 05 - Determinación de Hierro, Flúor, Silicio y Manganeso en agua del Rio Quillcay

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