Silice en Agua (Astmd 859)

UNIVERSIDAD BIBLIOTECA DE ALEJANDRÍA MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR SÍLICE EN AGUA (ASTM D 859)

Año 53 A. C

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ACT: 1

MÉTODO DE ENSAYO ESTÁNDAR PARA DETERMINAR SILICE EN AGUAS 1 (ASTM D 859) ESTA NORMA ES IDÉNTICA A LA ASTM D 859 - 05

1

Este método esta bajo la jurisdicción del comité D – 19 de la ASTM sobre aguas y es directo responsable el Subcomité D 19.05 sobre los Constituyentes Inorgánicos en el agua. La presente edición fue aprobada en Febrero 1 de 2005. Publicada en Febrero de 2005. Originalmente aprobada en 1945. La ultima edición fue aprobada en el 2000 como D 859 – 00.

Elaboró

Hefestión

Revisó:

Balacro

Aprobó:

Alejandro Magno

Fecha

53 A.C.

Fecha

53 A.C.

Fecha

53 A.C.

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1. ALCANCE 1.1

Este método cubre la determinación de sílice en aguas y aguas de desecho; sin embargo, el analista debe admitir que la precisión y presentación exacta para soluciones de agua reactiva no puede aplicarse para aguas de diferentes matrices.

1.2

Este método de prueba es un método colorimétrico que determina sílice por el reactivo molibdato. Es aplicable a la mayoría de aguas, pero algunas aguas pueden requerir filtración y dilución para remover las interferencias de color y turbiedad. Este método es útil para concentración tan bajas como 20 µg/L.

1.3

Este método cubre la determinación fotométrica de sílice por el reactivo molibdato en aguas. Debido a la complejidad de la Química de la Sílice, la forma de la sílice es medida por los métodos analíticos como sílica por reactivo molibdato. Estas formas de sílice por el reactivo del molibdato incluye silicatos simples disueltos, sílica monomérica y ácido silícico y fracciones no determinadas de sílica polimérica.

1.4

El rango útil para éste método es de 20 a 1000 µg/L a una longitud de onda alta (815 nm) y 0.1 a 5 mg/L para longitudes de onda baja (640 nm). Este es aplicado particularmente para aguas industriales tratadas. Puede ser aplicado para aguas naturales y de desecho siguiendo la filtración ó dilución, ó ambos. Para agua de mar ó salmueras éste método es aplicado solamente si son desarrollados estándares de matrices igualadas ó técnicas de adición estándar.

1.5

Esta norma no relaciona todos los problemas de seguridad, si existe alguno, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas apropiadas de seguridad, salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de su uso.

PARA MUCHAS AGUAS NATURALES, UNA MEDIDA DE REACTIVO-MOLIBDATO PARA SÍLICE POR ESTE MÉTODO PROMUEVE UNA APROXIMACIÓN PARA SÍLICA TOTAL Y EN PRÁCTICA, EL MÉTODO COLORIMÉTRICO ES FRECUENTEMENTE SUBSTITUIDO POR OTRAS TÉCNICAS MÁS RÁPIDAS. ESTE ES ACEPTABLE CUANDO EL REACTIVO-MOLIBDATO PARA SÍLICE ESTÁ EN EL RANGO DE CONCENTRACIÓN DE MILIGRAMOS POR LITRO EN EL CUAL EL REACTIVO DE MOLIBDATO PARA SÍLICE, SÍ PRESENTA PARA TODOS, ÉSTA EN EL RANGO DE CONCENTRACIÓN DE MICROGRAMOS POR LITRO.

NOTA 1:

1.6

El método de prueba A precedente (Gravimétrico Sílice total) fue discontinuado. Referirse al








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2. DOCUMENTOS REFERENCIADOS 2.1

Estánd Estándare ares s ASTM ASTM : D 1066 Prácticas para muestras se vapor. D 1129 Terminología relativa al agua. D 1193 Especificaciones para Agua Reactiva. D 2777 Práctica para la determinación de precisión y error de los métodos aplicados del comité D-19 sobre el agua. D 3370 Práctica para muestras de aguas. D 4841 Práctica para la valoración del tiempo de retensión de agua para muestras que contiene compuestos orgánicos e inorgánicos. D 5810 Método guía para colocar muestras acuosas adentro. D 5847 Método de práctica para escribir las especificaciones del control de calidad para ensayos estándar para el análisis de aguas E 60

Práctica para análisis de metales, y materiales relacionados para la espectrometría de Absorción Molecular

E 275 Práctica para la Descripción y Ejecución de medidas para espectrofotómetros ultravioleta, visible e infrarrojo cercano.

3. TERMINOLOGÍA 3.1

Definiciones: Para las definiciones de los términos usados en este método de prueba referirse a la terminología de la norma D 1129.

4. RESUMEN DEL MÉTODO 4.1

Este método está basado en la reacción de la sílice soluble con iones molibdatos para formar un complejo amarillo-verdoso, el cual a su vez es convertido a un complejo azul por reducción con ácido 1-amino-2-naftol-1- sulfónico.








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5. SIGNIFICADO Y USO 5.1

El silicio comprende cerca del 28% de la litosfera y es junto con el oxígeno, el elemento más abundante. Este se presenta como óxido en formas cristalinas, como en cuarzo, combinado con otros óxidos y metales en una variedad de silicatos; y en formas amorfos. El silicio es el elemento más abundante en las rocas ígneas y es el elemento característico de todas las rocas importantes excepto los carbonatos. Es el material esquelético de los átomos pero no se sabe si juega un papel significativo en la estructura o proceso de las altas formas de vida.

5.2

La sílice es ligeramente soluble en agua. La presencia de mucha sílice en aguas naturales viene de la degradación gradual de la sílice contenida en los minerales. El tipo y composición de la sílice contenido en los minerales en contacto con el agua y el pH son los factores primarios a controlar la solubilidad y la forma de sílice en la solución resultante. La sílice puede existir en partículas suspendidas, como un coloide, o en solución. Esta puede ser monomérica o polimérica. En solución puede existir como ácido silícico ó ión silicato, dependiendo del pH. La sílice contenida en aguas naturales está comúnmente en el rango de 5 a 25 mg/L aunque concentraciones por encima de 100 mg/L ocurre en algunas áreas.

5.3

La concentración de sílice es una consideración importante en algunas instalaciones industriales tales como generación de vapor y sistemas de enfriamiento. Bajo ciertas condiciones, las formas de sílice alteran algunas sílices y escalas de silicatos, particularmente en las aspas de las turbinas de alta generación de vapor. En sistemas de agua de enfriamiento, la sílice forma depósitos cuando los límites de solubilidad se han excedido. En contraste, la sílice puede ser adicionada como un tratamiento químico en algunos sistemas, por ejemplo, en el control de la corrosión. La remoción de sílice es comúnmente realizada por un ión de intercambio, destilación, ósmosis reversa, o por precipitación usualmente con compuestos de magnesio en caliente o unido a procesos de ablandamiento en frío con soda.

6. INTERFERENCIAS 6.1

El color y la turbiedad interfieren si no son removidos por filtración o dilución.








6.3

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Altas concentraciones de sales disueltas, tales lodos ó aguas de mar pueden afectar el desarrollo de color. Este puede compensarse por la preparación de estándares en un matráz similar para las muestras ó por técnicas de adición de estándares.

6.4

Agentes fuertes de oxidación y de reducción que pueden encontrarse en algunas aguas de desecho industrial pueden inferir en el paso de la reducción de la reacción. Tales aguas de desecho pueden contener compuestos orgánicos que pueden interferir en la formación de color.

7. APARATOS 7.1

Espectrofotómetro o fotómetro de filtro (Ver nota 2)- Para obtener la máxima sensibilidad y reproducibilidad, las lecturas del espectrofotómetro deben ser realizadas a 815 nm. Las medidas pueden ser hechas a 640 nm con un espectrofotómetro ó 640 a 700 nm con un fotómetro de filtro si se prefiere de menor sensibilidad. La información de precisión y error de éste método (ver sección 13) esta basado en obtener datos a 815nm.

LOS FOTÓMETROS Y LAS PRÁCTICAS FOTOMÉTRICA DEBEN AJUSTARSE A LAS RECOMENDACIONES PRÁCTICAS ASTM E60. LOS ESPECTROFOTÓMETROS DEBEN AJUSTARSE A LAS RECOMENDACIONES PRÁCTICAS ASTM E-275. NOTA 2 :

7.2

Celda de muestra. El tamaño de la celda a usar depende del rango cubierto y el equipo en particular usado. El rango de concentraciones altas debe realizarse con celdas de longitud de senda de 10 mm. Las celdas de longitud de senda más grande (40 a 50 mm) son recomendado para concentraciones entre 0.1 mg/L

8. REACTIVOS Y MATERIALES ALMACENE TODOS LOS REACTIVO REACTIVO EN POLIETILENO PARA SER SER USADOS EN ÉSTE MÉTODO Ó A BOTELLAS PLÁSTICAS ADECUADAS.

NOTA 3:

8.1

Pureza de Reactivos . Se puede utilizar químicos grado reactivo en todas las pruebas. A meno que se indique lo contrario, todos los reactivos deben cumplir con las especificaciones del comité sobre reactivos analíticos de la Sociedad Química Americana, donde se cuenta 34

con tales especificaciones . Otros grados pueden ser usados, la pureza de estos primeros es incierta para su uso sin perdida en la precisión en la determinación.








8.2

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Pureza del Agua. Al menos que se indique lo contrario, se debe entender que las referencias del agua indican aquellas que cumplan con la especificación D1193, tipo I. El agua debe ser libre de sílice por destilación ó mineralización y determina en concordancia al método de prueba que llegue a ser usado. Los recipientes de almacenamiento para el agua reactiva deben ser de polietileno u otro plástico adecuado. El tipo II fue especificado varias veces en las pruebas de R y r de los métodos de ensayo.

8.3

amino-Naftol-Sulfónico- Disuelva 0.5g de ácido 1-amino-2-naftol-sulfónico Solución de ácido amino-Naftol-Sulfónicoen 50ml de una solución que contiene 1g de sulfito de sodio (Na2SO3) después de disolver, adicione la solución a 100ml de una solución que contenga 30g de bisulfito de sodio (NaHSO3), lleve a 200 ml con agua destilada y guárdela en una botella plástica oscura. La vida de éste reactivo puede ser extendida por medio de refrigeración. La solución debería ser ajustada y llevada a temperatura 25 ± 5°C antes de su uso. Descartando que el color se oscurece o se precipita.

8.4

Solución de molibdato de amonio (75g/L ) (Nota 4) - Disuelva 7.5 g de molibdato de amonio (NH4)6.MO24.4H2O) en 100 ml de agua.

UNA VARIEDAD DE COCHURAS EN MOLIBDATO DE AMONIO TIENE QUE SER ENCONTRADOS PARA AFECTAR LOS RESULTADOS A BAJAS CONCENTRACIONES (ENTRE 0.1MG/L). BLANCOS ELEVADOS, CURVAS DE CALIBRACIÓN NO LINEALES Y REPRODUCIBILIDAD POBRE CON ALGUNAS COCHURAS DE ESTE COMPUESTO. CUANDO SE TRABAJA A BAJAS CONCENTRACIONES DE SÍLICE, UNA COCHURA DE MOLIBDATO DE AMONIO CONOCIDO PRODUCE BLANCOS RAZONABLES, LINEALES Y LA REPRODUCIBILIDAD ESTA APARTE DE ESTE PROPÓSITO. NOTA 4:

8.5

(1+1) - Mezclar 1 volumen de ácido clorhídrico concentrado (HCl, gravedad Acido clorhídrico (1+1) específica 1.19) con 1 volumen de agua.

8.6

Solución de ácido oxálico (100 g/L) Disuelva 10g de ácido oxálico (H2C2O4 2H2O) en 100 ml de agua.

8.7

(1 mL = 0.1 mg SiO2) - Disuelva 0.473 g de metasilicato de sodio Solución de sílica estándar (1 (Na2.SiO3.9H2O) en agua y diluya a 1 litro. Chequea la concentración de la concentración de 45

la solución gravimétricamente .










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ESTA SOLUCIÓN PUEDE REQUERIR FILTRACIÓN PARA REMOVER LAS PARTÍCULAS FINAS QUE CONTIENE SÍLICE. ESTA FILTRACIÓN SI ES NECESARIO SE DEBE PROCEDER DE ESTANDARIZACIÓN GRAVIMÉTRICA 5 . ESTE PASO NO FUE INCLUIDO COMO UN REQUERIMIENTO EN LAS PRUEBAS DE LABORATORIOS COLECTIVOS EN LA CUAL LA PRECISIÓN Y ERROR FUERON DETERMINADOS.

NOTA 5:

9. MUESTREO 9.1

Colecte la muestra en acorde con la práctica D 1066 ó práctica D 3370, como aplicación.

9.2

Use botellas para muestra de acero inoxidable ó plástico provistos con tapas de caucho ó plástico.

9.3

Si el agua al ser muestreada está a una temperatura elevada, enfríe a menos de 35°C pero no debe quedarse muy fría.

9.4

El tiempo de retensión de las muestras puede ser calculado de acuerdo con la práctica D 4841.

10. CALIBRACIÓN Y ESTANDARIZACION 10.1

Prepare una series de estándares que cubran un rango de concentración deseado por dilución propia de la solución estándar de sílice (ver 8.7). Trate alícuotas de 50 ml de los estándares de acuerdo con la sección 11.1. - 11.3. Prepare un blanco usando una alícuota de 50 ml de agua que han sido tratado similarmente.

10.2

Para estándares en el rango de 20 a 1000 mg/L, coloque el espectrofotómetro a 815 nm y lea la absorbancia de cada estándar entre agua reactiva y blanco, para estándares en el rango








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un recipiente de polietileno ó otro plástico adecuado y adicione en rápida sucesión 1 ml de HCl (1:1) y 2 ml de una solución de molibdato de amonio. Mezcle bien. 11.2

Después de 5 minutos exactos, exactos, adicione 1.5 ml de solución de ácido oxálico y mezcle bien nuevamente.

11.3

Después de 1 minuto, agregue 2 ml de solución de ácido 1-amino-2-naftol-4-sulfónico. Mezcle bien y deje reposar por 10 minutos.

11.4

Trate 50 ml de agua libre de sílice como lo descrito en 12.1. y 12.3.

11.5

Mida la absorbancia de la muestra a 815nm entre reactivo y blanco. (o a 640 nm para altas concentraciones).

12. CALCULOS 12.1

La concentración de sílice en microgramos SiO2 por litro puede ser leída directamente de la curva de calibración a 815nm preparada en 10.3. Para medidas hechas a 640 nm, las concentraciones de sílice pueden ser leídas directamente en miligramos SiO2 por litro de la curva de calibración preparada en 10.3.

TABLA 1. Precisión (S T) total y un operador (So), interlaboratorio para sílice Concentración media (X), µg / L

ST, µg / L

So, µg / L

38.6

3.4

0.8

112.2

5.8

1.0

381.8

10.0

1.7








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13. PRECISON Y ERROR56 13.1

Los ensayos del laboratorios de este método fueron realizados usando agua reactiva por 6 laboratorios, 2 operación cada uno. Cada operación hace 6 determinaciones para cada nivel para un total de 72 determinaciones por cada nivel.

13.2

Precisión. La precisión total y de cada uno de los operadores de de este método para medidas a 815nm en agua reactiva son mostrados en la tabla 1.

13.3

Error. Recopilaciones del conocimiento de la cantidad de sílice de agua reactiva se muestra en la tabla 2.

13.4

La precisión y el error para este método está conforme D 2777 – 77, los cuales fueron colocados en los métodos de ensayo. Mientras lo permita haga en 1.4 de D 2777 – 98, la precisión y el error de los datos existentes para el estudio interlaboratorio del comité D 19 de métodos de ensayo.

14. CONTROL DE CALIDAD 14.1

En orden de exactitud lo valores analíticos obtenidos usados en los métodos son validados y precisos dentro de los límites de confidencialidad del método, los siguientes procedimientos del QC deberán seguirse cuando se corran las muestras

14.2

Calibración y Verificación de la calibración

14.2.1

Cuando se comience a usar este método, una calibración inicial con un estándar de








14.2.2

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Un CVS deberá luego ser corrida con cada muestra (máximo de 20 muestras) verificando verificando un la estabilidad previa a las curvas de calibración. Si determinada concentración de la muestra a analizar cae fuera de los límites aceptables (±15%), está muestra es juzgada por fuera del control, una fuente del problema deberá ser identificada antes de continuar con el análisis de las muestras.

14.3

Demostración inicial de la capacidad del laboratorio

14.3.1

El laboratorio usando este método de prueba deberá realizar una demostración inicial de la capacidad del laboratorio. Realice siete réplicas de una solución de demostración inicial (IDP). La solución IDP contiene un método de análisis de concentraciones conocidas, preparada desde una fuente diferente al estándar de calibración, use un reactivo para fortalecer el agua reactiva. Idealmente, la solución IDP deberá ser preparada con una fuente diferente de los materiales de referencia. El segundo nivel de introducción de la solución usada para el estudio de la precisión y el error es conveniente para la solución IDP. La desviación media y estándar de los siete valores deberán ser luego calculados y comparados, de acuerdo con la Norma D 5847, la precisión para un operador y la estabilidad recobrada para este método de prueba. Los límites superiores para una precisión aceptable y un rango de recobrado aceptable se detalla así:

Analito

cantidad de

Método So

Solución IDP Silice

115µg/L

Precisión aceptable IDP, n=7

1.0µg/L

≤1.7µg/L








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cinética de la matriz “agua” de relevancia usada usada (e.g., tomando agua o desechos de agua) con un nivel de muestra de la solución de IDP que podría se una ejemplo de una apropiada LCS. Las muestras recuperadas para el LCS deberá caer dentro del límite de control de x ± 3S, donde x es la cantidad de IDP y S es la desviación estándar de la estabilidad del recobrado medio para el estudio de la precisión y el error de datos de interlaboratorios en los niveles de IDP, como se muestra a continuación: Analito

Silice

Cantidad de LCS

115 µg/L

Recobrado IDP

Recobrado IDP

mínimo aceptable

máximo aceptable

112 µg/L

118 µg/L

14.5

Método del Blanco

14.5.1

Se deberá correr un blanco como reactivo cuando se generen generen las curvas curvas de calibración. Un blanco deberá ser también corrido con cada muestra (máximo 20 muestras) chequeando la contaminación por muestra del sistema

14.6

Matriz puntual

14.6.1

Una matriz puntual (MS) deberá se corrida con cada muestra (máximo de 20 muestras) recobrada en el método de prueba. El MS deberá ser preparada de acuerdo con la Guía D 5810. Un punto de una porción de muestra de agua (o otra) de cada una de las muestras a niveles de solución IDP. El % de recobrado puntual deberá caer dentro de los límites estabilizados en los estudios de datos de precisión y error ( asumiendo un reproceso al nivel de cero), de acuerdo con la Norma D 5847, como se muestra a continuación:










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5847, lo mas cerca tabulada al valor de So establecida por el estudio de los datos de precisión y error para cada muestra. 14.8

Material de Referencia Independiente

14.8.1

Se debe verificar los valores cuantitativos producidos por este método, un material de referencia independiente (IRM), sometido en el laboratorio como una muestra regular, deberá ser analizado una vez por cuarto. La concentración del IRM deberá estar dentro del alcance del método, como se define en 1.4. Los valores obtenidos deberán estar dentro de los límites especificados por una fuente externa.

15. PALABRAS CLAVES 15.1

Colorimetría, Sílice, Agua.








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de sílice. El residuo es pesado antes y después de la volatilización como tetrafluoruro de sílice para obtener el peso de sílice en la muestra original. Los residuos de silicato complejos que no se produce por este método son disueltos por fusión de álcali y deshidratado con HCl. X1.1.4

Este método fue discontinuado porque hubo insuficientes laboratorios interesados en participar en otros estudios de laboratorios colectivo para obtener la precisión necesaria y el error son requeridos por la práctica D 2777.








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