Laboratorio No. 3 Desinfección de Cloro.

Calidad del Agua

Adriana Lucía Fernández Palacios-214799Lady Rozo López – 214164

Camilo Andrés Santos Rivera – 214765

Octubre de 2015

Universidad Nacional de Colombia- Sede BogotáFacultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Química y Ambiental

1. INTRODUCCIÓN

La desinfección es un proceso importante en el tratamiento de agua potable una vez de esta agua ya han sido removidos los contenidos coloidales, olores, color, contenidos orgánicos e impurezas de la misma, debido a que pueden estar microorganismos aun presentes que por la configuración de los tratamientos previos, no son eficaces ante la eliminación de estos patógenos. La desinfección puede llevarse a cabo mediante el sometimiento de esta agua a diversos agentes como lo es el cloro o el ozono, y el uso de estos agentes será determinado por la características propias del agua y los costos que conlleva el tratamiento con estos, siendo el cloro como el agente más usado en los tratamientos de desinfección por ser un agente eficiente, económico y por ende el más estudiado en su comportamiento.

El cloro ha sido ampliamente usado como el agente desinfectante del agua en varios usos, principalmente para el tratamiento de agua potable, ya que es un agente eficaz en la remoción de microorganismos patógenos, y adicionalmente un agente oxidante de hierro, manganeso y cianuros, como control de olor y sabor, y como remoción de color orgánico y amoniaco. [1]

En el Laboratorio es determinada la concentración adecuada de cloro teniendo en cuenta las concentraciones de amonio del agua, se agregan diferentes cantidades de cloro y de ahí se determina las concentraciones de cloro residual libre y combinado para posteriormente dibujar la curva de demanda de cloro.

2. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Efectuar análisis e interpretación de los resultados obtenidos en la determinación de cloro residual libre y combinado mediante titulación.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar la curva de demanda de cloro a partir de resultados de titulación para varias diluciones preparadas con diferentes concentraciones de cloro.

Determinar la dosis de cloro libre y tiempo de contacto para la muestra analizada.

3. METODOLOGÍA

Para la realización de este laboratorio se utilizaron los siguientes reactivos, materiales y equipos:

PROCEDIMIENTO:

MATERIALES EQUIPOS

• 1 Bureta de 10 a 25 ml con divisiones de 0.1 ml. • 20 Erlenmeyer de 250 ml.• Probetas de 100 y 200 ml.

• Pipetas de 2, 5 y 20 ml.• 2 litros de muestra de agua.

• Espectrofotómetro

CLORO RESIDUAL LIBRE CLORO RESIDUAL COMBINADO

REACTIVOS

• Solución tampón de fosfato.• Solución indicadora de N, N-dietil-p-fenilendiamina (DPD).• Titulante de sulfato amónico ferroso patrón (FAS).• Solución concentrada de cloro.

• Cristales de Yoduro potásico (KI).

• Titulante de sulfato amónico ferroso patrón (FAS).

Tabla No. 1. Reactivos necesarios para la titulación.

Tabla No.2. Materiales y equipos.

4. DATOS.

Para obtener los valores de los volúmenes de cloro, es necesario conocer antes el valor de absorbancia y con éste determinar la concentración del amonio de la muestra para de esta forma calcular las dosis de cloro, como se muestra en la tabla No.1

Tabla No 3. Valores de absorbancia y amonio

Valor de absorbancia 0.173Valor de amonio (mg/L) 1.7

AMONIO

.

Tabla No 4. Demanda de Cloro.

Demanda práctica de cloro (mg/L) ±17Cloro (ppm) 500

Con la demanda de cloro a utilizar se obtienen los valores de las dosis de este para cada muestra y así medir la cantidad de Cloro libre y combinado, como se muestra en la Tabla No.3.

5. RESULTADOS Y ANALISIS.

A partir de los resultados obtenidos de la titulación con FAS y teniendo en cuenta que el gasto de éste está relacionado en una proporción de uno a uno con el cloro residual presente, se obtienen los

Tabla No. 5. Valores obtenidos de titulación con FAS.

TAMPÓN DE FOSFATO Y

DPD

YODURO POTÁSICO

1 1 0.2 0.6 0.252 2.5 0.5 0.65 0.53 5 1 4.7 0.74 10 2 3.1 4.455 13 2.6 0.65 5.256 15 3 1.7 0.77 17 3.4 4.25 0.558 20 4 5.5 0.859 25 5 11.3 010 30 6 26.8 0

GASTO DE FAS (mg/L)

MUESTRA

DOSIS DE

CLORO Cl2

(mg/L)

VOLUMEN

CLORO V1 (ml)

resultados mostrados en la Tabla No.4, dónde el cloro residual libre se tituló con DPD y tampón de fosfato y el cloro combinado con yoduro potásico.

Tabla No. 6. Cálculo Cloro Residual Total

Teniendo el valor del Cloro residual total y la dosis de cloro usada se construye la curva de demanda de cloro:

La curva construida anteriormente ofrece varios indicadores y datos de interés: Primero que todo, la curva de demanda de cloro es útil para determinar la cantidad de cloro necesaria en realizar la desinfección de agua potable, además de asegurar que haya una cantidad de cloro remanente o

MUESTRA

CLORO LIBRE

RESIDUAL (mg/L)

CLORO COMBINADO

(mg/L)

CLORO TOTAL (mg/L)

1 0.60 0.25 0.852 0.65 0.50 1.153 4.70 0.70 5.404 3.10 4.45 7.555 0.65 5.25 5.906 1.70 0.70 2.407 4.25 0.55 4.808 5.50 0.85 6.359 11.30 0 11.3010 26.80 0 26.80

residual de tal manera que el agua se encuentre protegida ante posibles recontaminaciones microbiológicas durante su almacenamiento o transferencia. [2]

Se tiene un rango de predominio de Cloro Residual Combinado, el cual es el cloro que reacciona con iones nitratos, metales presentes y material orgánico por lo cual se considera que no estará disponible propiamente para desinfección. Es de gran importancia el conocimiento de esta cantidad, pues es la que constituye la Demanda de Cloro del agua. Por ende, es el valor indicador de una dosis óptima de cloro para garantizar no solo la desaparición de material orgánico en el agua, sino la disponibilidad de cierta cantidad para inactivar, como se ha dicho anteriormente, microorganismos causantes de enfermedades.

Se dice que la dosis práctica óptima de cloro en relación con la concentración de amonio en el agua está dada en una relación aproximada de 10:1. Para el caso, teniendo una concentración de 1.7 mg/L de amonio se asumió un punto de quiebre (o concentración óptima de cloro) de 17 mg/L. A partir de este valor, se escogieron valores para la construcción de la curva, con el fin de analizar el comportamiento del cloro a diferentes concentraciones en la muestra suministrada, y verificar si el valor escogido como “dosis óptima” es apropiado para una desinfección eficiente en la muestra de agua suministrada.

El punto de quiebre encontrado experimentalmente fue 15 mg/L (muestra No. 6). Este valor indica el punto en el cual la oxidación de los productos del amoniaco es completa, y sería el punto para determinar la demanda de cloro en este caso.

Teniendo en cuenta que la concentración de Cloro residual libre en cualquier punto de una red de distribución de agua potable es aceptable en el rango de 0.3 y 2 mg/L [3], se deduce que efectivamente el punto de quiebre hallado es la dosis ideal para la desinfección del agua suministrada para el experimento, pues reacciona en su totalidad con el amonio presente, y además deja una remanente de cloro libre de 1.70 mg/L, encontrándose dentro del rango aceptable para no tener condiciones organolépticas de olor y sabor indeseables.

En general, el comportamiento de la gráfica es el esperado, pues se evidencia el rango en el cual el cloro reaccionó con el amoniaco para formar cloro residual combinado, se identifica claramente el punto de quiebre y el predominio de Cloro residual libre es el deseado.

6. CONCLUSIONES.

La determinación de la demanda de cloro es un parámetro importante en el diseño de plantas potabilizadoras, para la optimización del uso de éste.

La adición de cloro como agente desinfectante es la opción más óptima debido a que es un material económico y excelente para el control de olores y sabores al oxidar algunos compuestos en el agua, sin embargo se debe tener cuidado en su uso ya que es un gas venenoso y puede dar lugar a la formación de trihalometanos como el cloroformo o triclorometano.

La dosis de cloro necesaria para alcanzar el punto de quiebre fue menor a la esperada (10 veces mayor al contenido de amonio) y puede ser debido a contenidos bajos de materia orgánica o metales presentes en la muestra de agua.

Hay que tener en cuenta las condiciones de la muestra ya que a cambios en la temperatura o el pH, la demanda de cloro cambia, cambiando los compuestos generados variando el efecto requerido como agente desinfectante.

7. BIBLIOGRAFIA.

[1] J. A. Romero Rojas, «Acuiquímica,» Centro editorial, Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá, Colombia, 1996.

[2] C. Montesdeoca Batallas, DETERMINACIÓN DE CLORO RESIDUAL Y CLORO TOTAL. Folleto Técnico INDUQUIM ACI-004, Madrid: INDUQUIM.

[3] COLOMBIA. MINISTERIO DE LA PROTECCION SOCIAL Y DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL., Resolución 2115 (22 de Junio de 2007). Por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano., Bogotá, D.C.: El Ministerio, 2007.