VALIDACIÓN MÉTODOS ANÁLITICOS , COT) µDQO,...

VALIDACIÓN MÉTODOS ANÁLITICOS (µDQO, HIERRO, H2O2, COT) EN AGUAS

OLGA YAJAIRA CHICA MARTÍNEZ

NATALIA FERNANDA GALVIS CABALLERO

JULIANA MADRID ACEVEDO

Asesor Margarita María Hincapié Pérez

M.Sc. Ciencias Químicas

UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

MEDELLÍN

2007

2

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................. 4

OBJETIVOS...................................................................................................................... 5

OBJETIVO GENERAL...................................................................................................... 5

OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................................ 5

1. VALIDACIÓN MÉTODOS ANÁLITICOS.................................................................. 6

1.1. Limite de Detección del Método (LDM) ................................................................ 6

1.2. Limite de Cuantificación del Método (LCM) ......................................................... 8

1.3. Linealidad ............................................................................................................. 9

1.4. Exactitud ............................................................................................................. 10

1.5. Precisión ............................................................................................................. 12

1.6. Recuperación...................................................................................................... 13

1.7. Error fotométrico................................................................................................. 14

2. DEFINICIONES ..................................................................................................... 15

3. DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO (DQO)......................................................... 16

3.1. Limitaciones e interferencias .............................................................................. 17

3.2. Toma y preservación de muestras..................................................................... 18

3.3. Equipos y reactivos............................................................................................. 18

3.4. Procedimiento..................................................................................................... 19

3.5. Cálculo ................................................................................................................ 19

4. DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO) ................................................... 20


4.2. Toma y preservación de las muestras ............................................................... 22


4.4. Procedimiento..................................................................................................... 23

4.5. Cálculo. ............................................................................................................... 24

3

5. HIERRO.................................................................................................................. 25



5.3. Procedimiento..................................................................................................... 26

5.4. Calculo ................................................................................................................ 26

6. DETERMINACION DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO ......................................... 26



6.3. Procedimiento..................................................................................................... 27

6.4. Calculo ................................................................................................................ 27

7. CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT)................................................................. 27


7.2. Principio .............................................................................................................. 29

7.3. Toma y conservación de la muestra .................................................................. 31


7.5. Procedimiento..................................................................................................... 31

8. VALIDACIÓN.......................................................................................................... 34

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................... 35

4

INTRODUCCIÓN

La validación de métodos analíticos se enmarca en las buenas prácticas de laboratorio

que buscan certificar los procedimientos, equipos, personal, métodos, registros, control

e instalaciones para la obtención de resultados confiables. En la validación se

asegura la calidad y validez de los resultados obtenidos en los ensayos, esto teniendo

en cuenta el tipo de muestra con la cual se trabaja, el equipo que se utiliza para la

determinación y el principio del método.

La validación para análisis en aguas busca garantizar que los procedimientos

utilizados para la estimación de un parámetro son los adecuados y su resultado tiene

un margen de error muy pequeño, casi despreciable. Según las necesidades de las

practicas que se llevan a cabo en el laboratorio del grupo de investigaciones GEMA,

se validaron los análisis de Demanda Química de Oxígeno (DQO), Determinación de

Hierro y de Peróxido de Hidrogeno, además se recomendó el procedimiento a seguir

para la validación de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) y la determinación

de Carbono Orgánico Total (COT).

La validación de estos métodos es importante para probar que todos los análisis que

se llevan a cabo en el laboratorio del grupo de investigaciones GEMA, ya sea para

investigación o prestación de servicios, son validos y cumplen con los requerimientos

de desempeño técnico para cada prueba, con un nivel alto de confianza, creando

confianza y garantizando la seguridad del producto,

5

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar el protocolo de validación de los métodos analíticos para análisis de agua

utilizados en el laboratorio del grupo GEMA en la Universidad de Medellín, que son:

Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO),

Carbono Orgánico Total (COT), Determinación de Hierro y determinación de Peróxido

de Hidrógeno y desarrollar el protocolo de validación para la DQO, determinación de

Hierro y Peróxido de Hidrógeno.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir las características de validación que se emplearan en cada uno de los

protocolos.

Comprobar el límite de detección, el límite de cuantificación, la exactitud y precisión de

la Demanda Química de Oxígeno (DQO), Determinación de Hierro y determinación de

Peróxido de Hidrógeno.

Determinar el error fotométrico del análisis para la determinación de Hierro.

Verificar la linealidad en los rangos de trabajo para la Demanda Química de Oxígeno

(DQO) y la Determinación de Hierro.

6

1. VALIDACIÓN MÉTODOS ANÁLITICOS

La validación de métodos analíticos tiene por objeto establecer por medio de prácticas

de laboratorio que demuestren científicamente que un método analítico tiene las

características de desempeño que son adecuadas para los objetivos buscados, las

pruebas a validar son cuantitativas: Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda

Bioquímica de Oxígeno (DBO), Hierro, Peróxido de Hidrógeno, Carbono Orgánico

Total (COT)

Implica la demostración de la determinación de las fuentes de variabilidad y del error

sistemático y al azar de cada uno de los procedimientos, no solo dentro de la

calibración sino en el análisis de muestras reales.

La validación de métodos analíticos, incluye la adecuación a la finalidad y propósito

perseguido y por ende la definición de los requisitos analíticos y los parámetros de

calidad buscados en la investigación.

Los métodos a validar son cuantitativos y las características de validación que

necesitan ser evaluadas son;

§ Límite de detección

§ Límite de cuantificación

§ Rango y linealidad

§ Exactitud, veracidad, precisión

§ Error fotométrico

1.1. Limite de Detección del Método (LDM)1

Cantidad más pequeña de analito en una muestra que puede ser detectada por una

única medición, con un nivel de confianza determinado, pero no necesariamente

cuantificada con un valor exacto. Es comúnmente expresado como concentración del

analito.

1 [ISO 3431] Citado por: ANGELINI, Nora. Consultora internacional de la FAO. Taller sobre aseguramiento de la calidad y validación de metodología para análisis químicos. <http://www.rlc.fao.org/prior/comagric/codex/rla3013/pdf/faovali.pps>

7

El límite de detección del método, LDM, es la menor concentración o cantidad de

analito en una muestra que puede ser detectada, pero no necesariamente

cuantificada, bajo las condiciones experimentales establecidas en la etapa de

evaluación de la selectividad.

Para la determinación del LDM en los laboratorios se aplica el siguiente procedimiento:

− Preparar de 7 a 10 estándares de concentración mínima y medir su concentración

siguiendo el protocolo de análisis, utilizando como blanco agua destilada cuando

aplique.

− Calcular la desviación estándar s.

− Calcular el LDM aplicando la ecuación (1)

)1(95.0 −×= ntsLDM (1)

Donde LDM: límite de detección del método.

s: desviación estándar del estándar utilizado

t x(n-1): distribución t de Student para n-1 grados de libertad, con una

confianza x = 0.95

n: número de replicas.

El criterio de aceptación del valor estimado para el LDM está relacionado con la

experiencia del analista en la aplicación del método. Igualmente los datos obtenidos

permiten el cálculo del Coeficiente de Variación mediante la aplicación de la ecuación

2.

100×

=

Xs

CV (2)

Donde CV: Coeficiente de Variación, en porcentaje.

X: Valor promedio del estándar utilizado.

Si el valor obtenido para el CV es menor al 20% se acepta el valor estimado para el

LDM. De lo contrario se rechaza dicha estimación y se procede a la realización de

nuevos análisis.

8

1.2. Limite de Cuantificación del Método (LCM)2

Cantidad más pequeña del analito en una muestra que puede ser cuantitativamente

determinada con exactitud aceptable. Es un parámetro del análisis cuantitativo para

niveles bajos de compuestos en matrices de muestra y se usa particularmente para

impurezas y productos de degradación. Se expresa como concentración del analito.

El límite de cuantificación, también conocido como límite de determinación, es la

menor concentración o cantidad de analito de una muestra que puede ser

determinada con aceptable precisión y exactitud bajo las condiciones experimentales

establecidas.

Para el cálculo del límite de cuantificación se aplicará la siguiente relación, la cual es

una función proporcional del valor obtenido para el LDM:

LDMKLCM ×= (3)

Donde LCM: límite de cuantificación del método.

K: factor multiplicativo comprendido entre 10 a 20 veces el límite de

detección del método y dependiente de la técnica analítica empleada.

LDM: límite de detección del método.

El valor obtenido mediante la aplicación de la ecuación (3) debe ser verificado

experimentalmente mediante el cálculo de su repetibilidad y su reproducibilidad. Para

ello se procede de la siguiente manera para su confirmación:

− Preparar de 7 a 10 soluciones estándar de la concentración hallada para el límite

de cuantificación LCM.

− Calcular la desviación estándar s y el valor promedio X de las concentraciones

estándares, al n-1 grado de libertad para un nivel de confianza de acuerdo ala

especilidad del laboratorio.

2 [ISO 3431] Citado por: ANGELINI, Nora. Consultora internacional de la FAO. Taller sobre aseguramiento de la calidad y validación de metodología para análisis químicos. <http://www.rlc.fao.org/prior/comagric/codex/rla3013/pdf/faovali.pps>

9

Si el coeficiente de variación de los datos obtenidos es menor al 20%, se acepta dicho

resultado como valor estimado para el LCM. De lo contrario se hace necesario aplicar

un nuevo factor de proporcionalidad K y repetir el procedimiento anterior.

1.3. Linealidad 3

Ámbito entre la menor y la mayor concentración de analito en la muestra (incluyendo

éstas concentraciones) para las cuales se ha demostrado que el procedimiento

analítico tiene el nivel adecuado de precisión, exactitud y linealidad.

La linealidad es la capacidad del método analítico para producir resultados

directamente proporcionales a la concentración o cantidad de analito en un rango

definido. Se determina mediante el tratamiento matemático de los resultados del

análisis del analito a diferentes cantidades o concentraciones.

En el extremo bajo del rango de concentraciones los factores limitantes son los valores

de los límites de cuantificación. En el valor superior de las concentraciones las

limitaciones pueden ser impuestas por varios efectos que dependen de la respuesta

del sistema de medición empleado. La extensión del rango lineal puede ser

establecida durante la evaluación del rango de trabajo o será el recomendado en el

respectivo protocolo de análisis.

Para las técnicas analíticas en las cuales es necesario elaborar curva de calibración,

se debe incluir:

− un blanco de reactivos;

− una serie de por lo menos cinco estándares o niveles de concentración;

− los niveles deberán estar proporcionalmente espaciados;

− se repetirán como mínimo por triplicado cada nivel.

Para la elaboración de la curva de calibración se aplica el método de los mínimos

cuadrados, para la cual el coeficiente de correlación debe ser cercano a 1,00. El

criterio de aceptación de la curva de calibración será que su coeficiente de regresión

sea superior a 0,99 como mínimo.

3 [AOAC-PVMC] Citado por: ANGELINI, Nora. Consultora internacional de la FAO. Taller sobre aseguramiento de la calidad y validación de metodología para análisis químicos. <http://www.rlc.fao.org/prior/comagric/codex/rla3013/pdf/faovali.pps>

10

La curva de trabajo se reevaluará con niveles de concentración inferior, media o

superior respecto a los valores de referencia de la curva. Si la desviación del valor

obtenido es igual o mayor al 10% con respecto al valor esperado se debe proceder a

la elaboración de una nueva curva de calibración.

Estas curvas de calibración deberán ser actualizadas o renovadas como mínimo cada

año.

1.4. Exactitud

Expresa la cercanía entre el valor que es aceptado, sea como un valor convencional

verdadero (material de referencia), sea como un valor de referencia aceptado (material

estándar) y el valor encontrado (valor promedio) obtenido al aplicar el procedimiento

de análisis un cierto número de veces.

La exactitud es la concordancia entre el promedio de un conjunto de resultados o de

un resultado individual y el valor aceptado como verdadero o correcto para la cantidad

medida. [IUPAC, Compendium of Chemical Technology, 1985]4

Para la determinación de la exactitud del método analítico se procede de la siguiente

manera:

− Se preparan de 7 a 10 veces un estándar de concentración conocida a partir de un

material de referencia y cuyo nivel de concentración se encuentre dentro del rango

de trabajo.

− Se determina su concentración en la curva de calibración obtenida en el numeral

de linealidad.

− Se calcula el valor promedio X y la desviación estándar s de los resultados

obtenidos.

− Los límites aceptables de exactitud deben estar determinados por los

requerimientos de los resultados y su aceptabilidad se da estadísticamente con la

prueba t de Student, con un límite de confianza que normalmente es el 95% y n-1

grados de libertad.

trabtt ⟨exp

4 Citado por: requerimientos para la validación interna de métodos analíticos y presentación de informes de validación. (Citada: 29 Abril de 2007). <http://www.senasa.gov.ar/oldweb/marcolegal/Res_rs2/rs_138_02_cont__2.htm>

11

donde,

( ) snXXt promedioreal −=exp

donde, texp : valor experimental obtenido de t.

ttab : valor tabulado de t. Para n-1 grados de libertad.

Xreal : valor real o de referencia

Xpromedio : valor promedio obtenido para n determinaciones.

n : número de determinaciones realizadas.

s : desviación estándar de las n determinaciones

Si texp es menor al valor de ttab se acepta que el método es exacto bajo las condiciones

de experimentación establecidas. Si dicho valor es mayor se rechaza, se evalúa y se

corrige.

También es posible calcular la exactitud a partir del análisis de una matriz enriquecida

con el analito de referencia y se calcula la recuperación (%R ).

( )CV

nRt %100exp −=

donde t exp. : t experimental

%R : Recuperación, en porcentaje

n : Número de réplicas

CV : Coeficiente de variación, en porcentaje.

Los materiales de referencia para la validación a utilizar en el laboratorio en

consecuencia pueden ser:

− Un material enriquecido con materiales puros certificados u otros materiales de

pureza y estabilidad adecuadas.

− Un material bien caracterizado probados en el laboratorio para estabilidad y

conservados para Control de Calidad (QC)

− Para métodos que se van a emplear dentro del laboratorio por largo tiempo se

puede emplear un material estable existente en el laboratorio o un material

certificado. Para trabajos de corta duración se puede emplear un estándar

preparado o un enriquecimiento.

12

1.5. Precisión

Precisión obtenida dentro del laboratorio por diferentes analistas, diferentes equipos,

días distintos con la misma muestra homogénea.

Es el grado de concordancia entre los resultados de las pruebas individuales cuando el

procedimiento se aplica repetidamente a la misma muestra.

Las dos mediciones más comunes de precisión son la repetibilidad y la

reproducibilidad. La repetibilidad da idea de la clase de variabilidad que puede

esperarse, cuando un método es realizado por un solo analista en un mismo equipo

durante un período corto. Si la muestra es analizada por varios laboratorios para

efectos de comparación se obtiene una medición más significativa de la precisión y es

la reproducibilidad.

Los datos que se obtienen en las determinaciones del LDM, LCM, la linealidad, la

exactitud y el porcentaje de recuperación permiten evaluar la repetibilidad y la

reproducibilidad, y de todos ellos, los obtenidos en la determinación de la linealidad

serán los más representativos.

La precisión usualmente se expresa con la desviación estándar o con la desviación

estándar relativa.

El procedimiento a seguir en el cálculo de la precisión consiste en:

− Tomar y tabular los datos obtenidos.

− Calcular el promedio de los datos X y la desviación estándar s (en términos de la

diferencia absoluta).

− Calcular el coeficiente de variación.

Si el CV es menor o igual al 10% se acepta que el método de análisis es preciso, de lo

contrario se cuestiona su precisión.

13

1.6. Recuperación5

Es la recuperación obtenida de una cantidad conocida agregada de la sustancia de

interés a una matriz dada.

La fracción de analito adicionado a la matriz, antes del análisis, las muestras no

adicionadas y el porcentaje de recuperación (%R) se calculan de la siguiente manera:

100% ×

−

=CA

CUCFR (4)

donde CF : concentración del analito medido en la muestra enriquecida

CU : concentración del analito medido en la muestra no enriquecida

CA : concentración del analito adicionado(valor medido, no

determinado por el método)

Con la determinación del porcentaje de recuperación del método se evalúa el efecto

que tiene cada tipo de matriz que vaya a analizarse, y por tanto, se establece si el

método aplica o no a ese tipo de matriz específica.

Para determinar la recuperación se procederá de la siguiente forma:

− Se enriquece la matriz en estudio mediante la adición de estándares de

concentración definida, por triplicado y para tres niveles de concentración que se

incluyan dentro del rango de trabajo (estos se llamarán nivel inferior, medio y

superior)

Para la aceptación de los resultados los valores de la recuperación deben oscilar entre

el 70% al 110% y el coeficiente de variación debe ser igual o menor al 20%

El porcentaje de recuperación permite evaluar las interferencias que estan presentes

en la matriz a la hora de realizar la prueba. Por ejemplo la interferencia del peroxido

de hidrogeno (H2O2) en la prueba de Demanda Química de Oxígeno (DQO)

5 [AOAC-PVMC] Citado por: ANGELINI, Nora. Consultora internacional de la FAO. Taller sobre aseguramiento de la calidad y validación de metodología para análisis químicos.

14

1.7. Error fotométrico

La exactitud y precisión de los análisis espectroscópicos frecuentemente están

limitadas por la incertidumbre o ruido asociado al instrumento. Las mediciones en

espectroscopia implican; un ajuste a 100% T (o su contraparte en Absorbancia) y

finalmente el medir la Tramitancia o Absorbancia de la solución.

El ruido generado en cada uno de esos procesos da finalmente un valor total de

incertidumbre en la medición. (Error Fotométrico).

Como consecuencia de lo anteriormente mencionado la precisión en la lectura de

absorbancia, esta limitada por altos y bajos valores de ésta.

Otra forma de interpretar el hecho de que a bajos y altos valores de absorbancia o

tramitancia el grado de incertidumbre sea grande es considerando que a bajas

absorbancia la intensidad del haz incidente y transmitido es prácticamente igual y el

detector incurre en un error grande al percibir la intensidad de dos haces muy

semejantes. A altos valores de absorbancia la energía transmitida es tan pequeña que

no es posible medirla con precisión. La Mayor precisión es obtenida en un rango de 15

% de tramitancia (A= 0.8) a 65% de la misma (A=0.20), por lo que si se desea obtener

resultados de alta precisión, es conveniente diluir o concentrar la muestra hasta que

su absorbancia o tramitancia esté dentro de este rango.

Para el cálculo del error fotométrico se procede a medir 10 veces el mismo estándar,

preferiblemente el de la mitad de la curva de calibración, en la misma celda.

∑ −=∆ 2*

%%%

nTiTprom

T

%100%5.2

×∆×

=m

TétricoErrorfotom

Donde; m: pendiente de la curva de calibración del método

Ti: Porcentaje de tramitancia para cada replica

Tprom: Porcentaje de tramitancia promedio

n: número de replicas

15

2. DEFINICIONES 6

MATERIAL DE REFERENCIA (ESTANDARES): Material o sustancia, en el cual una o

más de sus propiedades están suficientemente bien establecidas para que sea usado

en la calibración de un aparato, la estimación de un método de medición o para

asignar valores a los materiales.

METODO ANALITICO: Adaptación específica de una técnica analítica para un

propósito de medición seleccionado

PROCEDIMIENTO ANALITICO: Forma en que se realiza el análisis. Debe describir en

detalle los pasos necesarios para realizar cada prueba analítica. Puede incluir, pero no

necesariamente los siguientes conocimientos: características de la muestra,

preparación de los estándares de referencia y reactivos, uso de los aparatos o

instrumentos, generación de la curva de calibración, uso de fórmulas para los cálculos.

SESGO: se usa en el sentido de exactitud de un promedio a largo plazo (valor

esperado) de una serie de promedios. Es la diferencia en el valor esperado

(teóricamente igual al promedio de un número infinito de valores individuales

independientes) del valor verdadero, correcto o asumido.

TRAZABILÍDAD: propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón por

el cual pueda ser relacionado a referencias determinadas, generalmente, patrones

nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de

comparaciones teniendo todas, incertidumbres determinadas.

ANALITO: Sustancia o compuestos que se buscan en el proceso de análisis.

BLANCO: Sistema físico que no contiene muestra real y por consiguiente no deberá

contener el analito de interés, pero que debe contener todos los reactivos que se

utilizan en el método de análisis y son sometidos a las mismas condiciones y al mismo

procedimiento que las muestras reales y los estándares.

6 Ministerio de Salud de Costa Rica. Guía de Validación de Métodos Analíticos. (Citado: Marzo

30 de 2007).

<http://www.ministeriodesalud.go.cr/protocolos/guiavalidacionmetodosanaliticos.pdf>

16

ENRIQUECIMIENTO: Cantidades pequeñas del compuesto de interés que se agregan

ala muestra original.

MATRIZ: El material en el cual el analito o analitos de interés están embebidos.

MUESTRA: El término se refiere a cada sistema físico que sea sometido al

procedimiento de análisis siguiendo el método que se está validando.

INCERTIDUMBRE: una estimación unida al resultado de un ensayo que caracteriza el

intervalo de valores de ntro de los cuales se afirma que está el valor verdadero.

3. DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO (DQO)

La Demanda Química de Oxígeno (DQO), es la cantidad de equivalentes-gramos de

agente oxidante gastados en la oxidación de los compuestos presentes en el agua,

expresada en mg de Oxígeno por litro de solución de agua (mg/L).

La Demanda química de Oxígeno (DQO), es un ensayo ampliamente usado para

medir la contaminación por los desechos domésticos e industriales. Esta prueba mide

la cantidad total de Oxígeno requerido para la oxidación química de los compuestos

presentes en una muestra de agua residual, bajo condiciones específicas de agente

oxidante, temperatura y tiempo.

Catalizador

MO + MI + AGENTE OXIDANTE ------------------> m (CO2) + H2O + Otros.

MO: Materia orgánica.

MI: Materia inorgánica oxidable.

Bajo las condiciones del análisis y especialmente en la presencia del catalizador de

Ag2SO4, se tiene una oxidación completa (teórica) de todos los compuestos orgánicos

a CO2, H2O, NH4+, H3PO4, SO4

-2, etc.

Existen dos métodos para determinar la DQO, el método del reflujo abierto, empleado

para una amplia gama de residuos en el cual se emplea gran cantidad de muestra y

reactivos, y el método del reflujo cerrado o micro DQO, donde se utilizan pequeñas

17

concentraciones de muestra y reactivos, lo cual lleva a reducir costos y tiempo de

análisis. En nuestro caso específico, se emplea el método de la micro – DQO; el cual

tiene como proceso analítico:

• Medir el volumen de muestra (2.5 ml)

• Adicionar el reactivo de digestión (1.5 ml)

• Adicionar el reactivo de ácido sulfúrico (3.5 ml)

• El digestor se calienta por 20 minutos (a 150ºC) antes de colocar los tubos o

celdas de digestión; y luego se colocan los tubos en digestión por dos horas.

• Se deja enfriar las muestras, se calibra el equipo con el blanco

(espectrofotómetro) a λ = 600 nm y se lee la absorbancia para luego hallar la

concentración en mg/L de DQO de la muestra con la curva de calibración.

Las sustancias orgánicas e inorgánicas oxidables presentes en la muestra, se oxidan

mediante reflujo cerrado en solución fuertemente ácida (H2SO4) con un exceso

conocido de dicromato de potasio (K2Cr2O7) en presencia de sulfato de plata (Ag2SO4)

que actúa como agente catalizador, y de sulfato mercúrico (HgSO4) adicionado para

remover la interferencia de los cloruros. Después de la digestión, el oxígeno

consumido se determina mediante lectura espectofotométrica a una longitud de onda

de 600 nm contra estándares.

El método de reflujo cerrado es más económico en el uso de reactivos de sales

metálicas, pero para obtener resultados reproducibles requiere la homogenización de

muestras que contengan sólidos suspendidos.

Para muestras de un origen específico, la DQO se puede relacionar empíricamente

con la DBO, el carbono orgánico o la materia orgánica; la prueba se usa para controlar

y monitorear después que se ha establecido la correlación.

3.1. Limitaciones e interferencias

• Compuestos alifáticos, éstos no se oxidan apreciablemente

• Haluros, los cuales interfieren en la oxidación de la materia orgánica, Si hay

cloruros presentes pueden interferir, ya que son oxidados por el dicromato

según la siguiente reacción:

18

6Cl- + Cr2O72- + 14 H+ → 3Cl2 + 2Cr+3 + 7H2O

La interferencia se inhibe adicionando sulfato de mercurio (HgSO4), el Hg+2

reacciona con los cloruros precipitando cloruro de mercurios (HgCl), según la

siguiente reacción:

Hg+2 + 2Cl- → HgCl (precipitado)

• Las especies inorgánicas reducidas, tales como iones ferroso, sulfuro,

manganoso, etc., se oxidan cuantitativamente bajo las condiciones de la

prueba; para concentraciones altas de estas especies, se pueden hacer las

correcciones al valor de DQO obtenido, según los cálculos estequiométricos en

caso de conocer su concentración inicial.

• El peróxido de hidrógeno (H2O2), esta interferencia se elimina con oxido de

manganeso.

3.2. Toma y preservación de muestras

Colectar las muestras en botellas de vidrio preferiblemente; el uso de envases

plásticos es permisible si se asegura la ausencia de contaminantes orgánicos.

Las muestras que contengan sólidos sedimentables deben mezclarse con un

homogenizador para obtener una muestra representativa.

3.3. Equipos y reactivos

Bloque de calentamiento, de aluminio fundido, de 40 a 50 mm de profundidad, con

agujeros de diámetro adecuado para un ajuste cerrado de los tubos o ampollas de

digestión.

Espectrofotómetro, para realizar lecturas a 600 nm, con porta celdas.

Solución de digestión. 10,216 g de K2Cr2O7, grado estándar primario, previamente

secado a 103°C durante 2 horas, 167 mL de H2SO4 concentrado, y 33,3 g de HgSO4.

Disolver, enfriar a temperatura ambiente y diluir a 1000 mL.

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Reactivo de ácido sulfúrico. Agregar Ag2SO4, grado reactivo o técnico, en cristales o

en polvo, a una cantidad de H2SO4 concentrado en proporción de 5,5 g de Ag2SO4/kg

H2SO4 (aproximadamente 545 mL de ácido). Dejar en reposo de 1 a 2 días para que

se disuelva el Ag2SO4.

Ftalato de potasio e hidrógeno (KHP) estándar. Triturar ligeramente y secar biftalato

de potasio (HOOCC6H4COOK) a 120ºC hasta peso constante. Disolver 425 mg en

agua destilada y llevar a 1000 mL. El biftalato tiene una DQO teórica de 1,176 mg

O2/mg y la solución tiene una DQO teórica de 500 µg O2/mL. La solución es estable

hasta tres meses si se conserva refrigerada; se debe verificar la presencia o ausencia

de crecimiento biológico, y en caso afirmativo descartarla.

3.4. Procedimiento

Tratamiento de muestras. Lavar los tubos según los procedimientos de lavado, con

agua, jabón, solución de HCl y agua destilada. Colocar las muestras, el blanco y uno o

más estándares en los tubos y agregar solución de digestión. Agregar

cuidadosamente reactivo de ácido sulfúrico por la pared del tubo de tal manera que se

forme una capa de ácido debajo de la mezcla de muestra y solución digestora. Tapar

herméticamente los tubos, e invertirlos varias veces para mezclar completamente el

contenido. Colocar los tubos o las ampollas en el bloque de calentamiento o en un

horno precalentado a 150ºC, y dejar en reflujo durante 2 horas. Enfriar a temperatura

ambiente

Medición de la reducción del dicromato. Invertir varias veces los tubos fríos y dejar

sedimentar los sólidos antes de medir la absorbancia a un ? = 600nm. Desalojar los

sólidos que se adhieren a las paredes mediante golpes ligeros.

3.5. Cálculo

muestra de mL1000 final volumeelen O mg

/LO mg como DQO 22

×=

20

4. DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO)

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es una prueba usada para la determinación

de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia

orgánica en las aguas residuales; su aplicación permite calcular los efectos de las

descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de

los cuerpos receptores.

La prueba de la DBO es un procedimiento experimental, tipo bioensayo, que mide el

oxígeno requerido por los organismos en sus procesos metabólicos al consumir la

materia orgánica presente en las aguas residuales o naturales. Las condiciones

estándar del ensayo incluyen incubación en la oscuridad a 20ºC por un tiempo

determinado, generalmente cinco días. Las condiciones naturales de temperatura,

población biológica, movimiento del agua, luz solar y la concentración de oxígeno no

pueden ser reproducidas en el laboratorio. Los resultados obtenidos deben tomar en

cuenta los factores anteriores para lograr una adecuada interpretación.

Las muestras de agua residual o una dilución conveniente de las mismas, se incuban

por cinco días a 20ºC en la oscuridad. La disminución de la concentración de oxígeno

disuelto (OD), medida por el método Winkler o una modificación del mismo, durante el

periodo de incubación, produce una medida de la DBO.

Las muestras para análisis de DBO deben diluirse, para garantizar suficiente oxigeno

para los microorganismos en los cinco días a las condiciones del bioensayo. La

dilución se lleva a cabo con un agua que contiene todos los minerales inorgánicos

necesarios para el crecimiento microbiano, tamponada a un pH fisiológico. El oxígeno

se suministra por saturación de la muestra, o del agua de dilución, con aire.

Los microorganismos se suministran mediante siembra en el agua de dilución de una

semilla (inóculo) apropiada: normalmente aguas negras sedimentadas, efluente de

plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas, o en algunos casos

microorganismos aclimatados al sustrato particular de interés.

El método de determinación de la DBO consiste en llenar con muestra al menos cuatro

frascos winkler de 300 ml, incubar tres de ellos a 20 +/- 1ºC por cinco días. Medir el

oxígeno disuelto inicial en el frasco y el oxígeno disuelto final después del período de

incubación. La disminución de la concentración de oxígeno disuelto (OD), medida por

21

el método winkler o una modificación del mismo, durante el periodo de incubación,

produce una medida de la DBO.

Para una oxidación completa se requiere un tiempo infinito, pero para propósitos

prácticos se considera que la reacción se completa en 20 días; sin embargo por ser este

un período muy largo, la experiencia ha demostrado que aproximadamente entre el 70 y

80 % de la DBO se ejerce en cinco días es por esto que históricamente la prueba se ha

desarrollado en este período.

Requerimientos de dilución. Si el agua de dilución es de baja calidad, su DBO

aparecerá como DBO de la muestra, efecto que será amplificado por el factor de

dilución, y el resultado tendrá una desviación positiva. El método de análisis debe

incluir agua de dilución de verificación y agua de dilución como blanco para establecer

su calidad, mediante la medición del consumo de oxígeno con una mezcla orgánica

conocida, generalmente glucosa y ácido glutámico. La fuente del agua de dilución

puede ser: destilada a partir del agua de grifo, o agua libre de sustancias orgánicas

biodegradables o bioinhibitorias tales como cloro o metales pesados. El agua destilada

puede contener amoniaco o compuestos orgánicos volátiles; el agua desionizada

también puede estar contaminada con compuestos orgánicos solubles lixiviados del

lecho de la resina; el uso de destiladores con conductos o accesorios de cobre en las

líneas de agua destilada pueden producir agua con cantidades excesivas de cobre,

que actúa como biocida.


La presencia de compuestos de nitrógeno interfiere positivamente en la DBO cuando

el período de incubación es mayor de ocho días; en este caso se debe inhibir la

nitrificación.

Concentraciones altas de compuestos tóxicos matan la población microbiana dando

lugar a bajas DBO; en este caso una dilución de la muestra puede disminuir la

toxicidad.

Existen numerosos factores que afectan la prueba de la DBO, entre ellos la relación de

la materia orgánica soluble a la materia orgánica suspendida, los sólidos

sedimentables, los flotables, la presencia de hierro en su forma oxidada o reducida, la

presencia de compuestos azufrados y las aguas no bien mezcladas. Al momento no

existe una forma de corregir o ajustar los efectos de estos factores.

22

4.2. Toma y preservación de las muestras

Si el análisis se emprende en el intervalo de 2 h después de la recolección no es

necesario refrigerarlas; de lo contrario, guardar la muestra a 4ºC o menos; reportar

junto con los resultados el tiempo y la temperatura de almacenamiento. Bajo ningún

concepto iniciar el análisis después de 24 h de haber tomado la muestra.

Para garantizar que en la muestra exista un consumo de oxígeno adecuado, se espera

que como mínimo existan 2 mg OD/l a los cinco días de incubación para que el

análisis sea considerado válido.


Botellas de incubación para la DBO (Winkler), de 250 a 300 mL de capacidad.

Lavarlas con detergente, HCl y agua destilada, enjuagarlas varias veces, y escurrirlas

antes de su uso. Para evitar la entrada de aire en la botella de dilución durante la

incubación, se debe utilizar un sello de agua, que se puede lograr satisfactoriamente

invirtiendo las botellas en un baño de agua o adicionando agua en el reborde cóncavo

de la boca de las botellas especiales para la DBO. Colocar una copa de papel sobre la

boca de la botella para reducir la evaporación del sello de agua durante la incubación.

Incubadora de aire o baño de agua, controlada termostáticamente a 20 ± 1ºC; excluir

cualquier fuente luminosa para eliminar el proceso de producción fotosintética de OD.

Solución tampón de fosfato: Disolver 8,5 g de KH2PO4, 21,75 g de K2HPO4, 33,4 g de

Na2HPO4.7H2O, y 1,7 g de NH4Cl en aproximadamente 500 mL de agua destilada y

diluir a 1L. El pH debe ser 7,2 sin posteriores ajustes. Si se presenta alguna señal de

crecimiento biológico, descartar este o cualquiera de los otros reactivos.

Solución de sulfato de magnesio: Disolver 22,5 g de MgSO4.7H2O en agua destilada y

diluir a 1L.

Solución de cloruro de calcio: Disolver 27,5 g de CaCl2 en agua destilada y diluir a 1L.

Solución de cloruro férrico: Disolver 0,25g de FeCl3.6H2O en agua destilada, diluir a 1L

Soluciones ácida y alcalina, 1 N, para neutralización de muestras cáusticas o ácidas.

23

Acido. A un volumen apropiado de agua destilada agregar muy lentamente y mientras

se agita, 28 mL de ácido sulfúrico concentrado; diluir a 1L.

Alcalina. Disolver 40 g de hidróxido de sodio en agua destilada y diluir a 1L.

Solución de sulfito de sodio: Disolver 1,575 g de Na2SO3 en 1000 mL de agua

destilada. Esta solución no es estable y se debe preparar diariamente.

Inhibidor de nitrificación: 2-cloro-6-(triclorometil) piridina.

Solución de glucosa-ácido glutámico: Secar a 103ºC por 1 h glucosa y ácido glutámico

grado reactivo. Disolver 150 mg de glucosa y 150 mg de ácido glutámico en agua

destilada y diluir a 1L. Preparar inmediatamente antes de su uso.

Solución de cloruro de amonio: Disolver 1,15 g de NH4Cl en 500 mL de agua destilada,

ajustar el pH a 7,2 con solución de NaOH, y diluir a 1 L. La solución contiene 0,3 mg

de N/mL.

4.4. Procedimiento

Preparación del agua de dilución. Colocar en un recipiente un volumen conocido de agua

de abastecimiento, y airearla, hasta que se sature de Oxígeno (Aproximadamente dos

horas), con bomba aireadora o con un compresor. Adicionar 1mL/L. de la semilla, la cual

ha sido preparada en el laboratorio con aguas residuales domésticas, y agregar

igualmente 1mL/L de los nutrientes, los cuales son macronutrientes (Buffer de fosfato) y 1

mL/L de micronutrientes (sulfato de magnesio, cloruro de calcio, cloruro férrico y cloruro

de amonio).

La semilla llamada también inoculo, diariamente se alimenta con un desecho y se hacen

observaciones al microscopio para ver el crecimiento de las bacterias, se oxigenan

continuamente con una bomba y si hay necesidad se aclimatan con el desecho en

estudio; esto para que las bacterias aprendan a biodegradarlo y obtener mejores

resultados.

Incubación de la muestra. El porcentaje de muestra a ser incubada se calcula

correlacionando la demanda química de oxígeno con la demanda bioquímica de oxígeno

por lo tanto es necesario determinar primero la demanda química de oxígeno y así

calcular la cantidad de muestra de acuerdo con la siguiente ecuación.

24

( )100

%%

deg

×−

=radablebio

ei

DQOODOD

DM , donde;

%DM = Porcentaje de dilución de la muestra

ODi = Oxígeno disuelto de saturación a la temperatura ambiente aproximadamente 7.0

mg/l

ODe = Oxigeno disuelto esperado a los cinco días aproximadamente 2.0 mg/l

Tomar un volumen de muestra de acuerdo al procedimiento anterior, completar a 500 ml

en balón volumétrico con el agua de dilución, llenar el winkler y tapar verificando que no

queden burbujas en su interior, preparar por lo menos dos diluciones.

Preparar igualmente un blanco sólo con el agua de dilución, también por duplicado.

Determinar el oxígeno disuelto inicial del blanco y de la muestra. Guardar los duplicados

de la muestra y el blanco en una incubadora durante 5 días a 20 ºC y en la oscuridad.

Determinar el oxígeno disuelto final de las muestras y blanco al quinto día.

Determinación de oxígeno disuelto. Lectura directa con el oxímetro. Calibrar el

electrodo según las instrucciones del manual de uso y operación de equipos. Colocar

el embudo para que no se pierda la muestra. Leer el oxigeno disuelto directamente del

equipo.

4.5. Cálculo.

( ) ( )P

fBBDDDBO 2121

5

−−−= , donde;

D1 = Oxígeno disuelto inicial de la muestra.

D2 = Oxígeno disuelto de la muestra después de cinco días de incubación a 20ºC

B1 = Oxígeno disuelto inicial del agua de dilución

B2 = Oxígeno disuelto del agua de dilución después de la incubación a 20ºC

P = Fracción decimal volumétrica de muestras usada. (Vmtra / 100)

F = Proporción de semilla en la muestra diluida a la semilla en el control de semilla

25

5. HIERRO7

El hierro se puede encontrar en las aguas, bien sea en solución, en estado coloidal,

posiblemente peptizado con materia orgánica, en la forma de complejos, en forma de

partículas suspendidas; también se puede encontrar en los estados ferroso o férrico, o

en ambos a la vez.

El hierro disuelto forma un complejo de color naranja a rojo al reaccionar con la

fenantrolina. La solución coloreada sigue la ley de beer y su absorbancia no cambia en

un rango de pH entre 3 – 9.


El cobre (Cu) y cobalto (Co) por encima de 5 mg/L; el cinc (Zn) cuando la

concentración es diez veces mayor y el cromo (Cr) producen interferencias; el níquel

(Ni), cuando hay mas de 2 mg/L; el bismuto (Bi), la plata (Ag), el cadmio (Cd), el

mercurio (Hg) y el molibdato que precipitan con la fenantrolina y el cianuro deben estar

ausentes. Entre los iones se encuentran los fosfatos (mas los polifosfatos que los

ortofosfatos), los nitritos.

La ebullición inicial con ácido convierte los polifosfatos a ortofosfatos y elimina nitritos

y cianuro. La adición de un exceso de hidroxilamina elimina los errores que pudieron

derivarse de concentraciones excesivas de sustancias intensamente oxidables.


Espectrofotómetro, para realizar lecturas a 510 nm, con porta celdas

Solución buffer de acetato de amonio: Disolver 250 gr de acetato de amonio

(NH4C2H3O2). Agregar 700 mL de ácido acético glacial. Llevar a un litro con agua

destilada. Preparar una nueva curva cada que se prepare esta solución.

Solución de fenantrolina: Disolver 0.1 gr de 1-10 fenantrolina monohidratado

(C12H8N2.H2O) en 100 mL de agua destilada con agitación y calentamiento a 80 ºC,

pero sin llegar a ebullición. Descarte la solución si se oscurece. No es necesario el

7 Gernjak, Wolfgang, et al, 2006

26

calentamiento si se añaden dos gotas de HCl concentrado al agua. (1.0 mL de este

reactivo es suficiente para 100 µg de Fe).

Solución madre de hierro: Se agregan lentamente 20 mL de H2SO4 concentrado a 50

mL de agua destilada y se disuelven 0,7022 gr de Fe(NH4)2 (SO4)2 . 6 H2O. Se

agrega, a gotas, KMnO4 0,1 N hasta que persista un leve color rosa. Se diluye hasta

1000 mL con agua destilada exenta de hierro y se mezcla. Esta solución madre

contiene 0,1 mg de Fe/mL.

5.3. Procedimiento

4 ml de la muestra filtrada son mezclados con 1 ml de solución de fenantrolina y 1 ml

solución buffer. Una pizca de acido ascórbico se adiciona al ensayo para reducir el

peróxido de hidrógeno y cualquier oxidante en la solución. Después de 10 minutos se

lee la absorbancia a 510 nm, en contraste con el blanco.

5.4. Calculo

Se lee directamente en la grafica la absorbancia leída de la muestra y con la ecuación

del ajuste de la curva se halla la concentración en mg/L de Fe, si se hace dilución de la

muestra se multiplica la concentración leída por el factor de dilución.

6. DETERMINACION DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO

La determinación yodo-métrica de peróxido de hidrógeno en muestra de agua

oxigenada es posible porque el peróxido de hidrógeno reacciona con los iones yoduro

en medio ácido, según la ecuación:

OHIHIOH 2222 222 +↔++ +−

El principio es que un exceso de yodo se agrega a la muestra en solución acida.

Luego, el agente de oxidación reacciona cuantitativamente con el yodo para formar

estequiométricamente triyodo aniónico. El triyoduro es determinado por adición de

tiosulfato, el cual reacciona cuantitativamente.

−−−− +↔+ 264

2323 32 OSIOSI

27

El almidón forma un complejo azul oscuro con el triyoduro. Consecuentemente, en

presencia de almidón como indicador de la desaparición del ión por observación

visual, se observa un cambio de color, de azul oscuro a transparente.


Comprobar las condiciones de los reactivos y de los equipos, evaluándolos

periódicamente. En experimentos de degradación con bajo consumo de Peróxido de

Hidrógeno, la primera muestra puede tener un valor cercano al valor teórico calculado.

Si las concentraciones de Peróxido de Hidrógeno están entre 50 – 100 mg/L son

cuantificadas, interferencias como hierro disuelto y especialmente oxígeno disuelto son

considerables y el método no se recomienda en este rango.


Solución de KI 0.2 M. Disolver 33.2 g de KI y llevar a 1l con agua destilada, agitar. Bureta digital

6.3. Procedimiento

Se toman entre 1 – 50 mL de la muestra y se agregan 20 mL de H2SO4 1M y 25 mL de

KI 2M, después de la adición de la solución de yodo en presencia de un oxidante la

solución se vuelve amarilla oscura. La solución es dejada por 30 min en una botella

cerrada protegida de la luz. Luego, se agregan 5 – 10 gotas de almidón como

indicador. La solución se torna oscura. Consecuentemente la solución es valorada con

Na2S2O3 0.05 M.

6.4. Calculo

La concentración de Peróxido de Hidrógeno puede ser calculada con la siguiente

ecuación:

lmgV

VC

muestra

OSNaOH /1700322

22×=

7. CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT)

El carbono orgánico en las aguas (incluyendo las aguas residuales) está conformado

por una variedad de compuestos orgánicos en diferentes estados de oxidación.

28

Algunos de estos compuestos orgánicos se pueden oxidar posteriormente mediante

procesos químicos y biológicos y sus fracciones se pueden caracterizar mediante la

demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO).

Cuando en los ensayos la presencia de carbono orgánico no responde a los análisis

de DQO o DBO no se pueden realizar los análisis de COT.

Los ensayos de COT son más útiles, convenientes y dan una expresión más directa

del contenido orgánico total en una muestra que los ensayos de DQO o DBO; sin

embargo no suministran el mismo tipo de información. A diferencia de la DBO o la

DQO, el COT es independiente del estado de oxidación de la materia orgánica y no

mide otros elementos enlazados orgánicamente, tales como el nitrógeno y el

hidrógeno y otros elementos inorgánicos que pueden contribuir a la demanda de

oxígeno que se mide en la DBO o la DQO. Los ensayos de COT no constituyen un

reemplazo a los ensayos de la DBO y la DQO.

Con el fin de determinar el carbono enlazado orgánicamente, las moléculas orgánicas

se deben deshacer a unidades de carbono sencillas y se deben convertir en una forma

molecular simple que pueda ser determinada cuantitativamente. Los métodos para

analizar el COT utilizan calor, oxígeno, radiación ultravioleta, oxidantes químicos o

combinaciones de estos oxidantes para convertir el carbono orgánico en bióxido de

carbono (CO2). El CO2 se puede medir directamente por un analizador infrarrojo no

disperso, se puede reducir a metano midiéndolo posteriormente con un detector de

ionización con llama, o simplemente el CO2 se puede titular químicamente.

Fracciones del Carbono Total. Los métodos y los equipos utilizados en la medición de

COT analizan las fracciones de carbono total (CT) y miden el COT por dos o más

formas. Las fracciones del carbono total se definen de la siguiente manera: carbono

inorgánico (CI) – que son los carbonatos, bicarbonatos y CO2 disuelto; carbono

orgánico total (COT) – que son todos los átomos de carbono unidos por enlaces

covalentes en moléculas orgánicas; carbono orgánico disuelto (COD) – es la fracción

de COT que pasa por un filtro con porosidad de 0.45 micrómetros de diámetro;

carbono orgánico particulado (COP) – también conocido como carbono orgánico no

disuelto, es la fracción del COT retenido en el filtro con porosidad de 0.45 micrómetros

de diámetro; carbono orgánico volátil (COV) – también conocido como carbono

orgánico purgable, es la fracción de COT que se remueve de una solución acuosa

mediante desalojo de gas bajo ciertas condiciones; y carbono orgánico no purgable

(CONP) – es la fracción del COT que no se remueve por desalojo de gas.

29


En la mayoría de las aguas, la fracción del CI es mucho mayor que la fracción de COT.

Eliminar o compensar las interferencias de CI, requiere de múltiples determinaciones

para medir el COT verdadero. Las interferencias del CI se pueden eliminar acidificando

las muestras a un pH de 2 o menos con el fin de convertir las especies de CI en CO2.

Seguidamente, se purga la muestra con un gas purificado para remover el CO2 por

volatilización. La purga de la muestra también remueve el COP y por consiguiente la

medición de carbono orgánico realizada después de eliminar las interferencias del CI,

es básicamente una medición del CONP. En otras palabras se mide el COV para

determinar el COT. En muchas aguas superficiales y subterráneas la contribución del

COV al COT es despreciable. Consecuentemente, en la práctica, la determinación del

CONP se sustituye por la del COT.

Como alternativa, las interferencias del CI se pueden compensar realizando

mediciones separadas del carbono total (CT) y el carbono inorgánico. La diferencia

entre el CT y el CI da COT.

La fracción purgable del COT está dada por algunas condiciones específicas y el

equipo utilizado. Por ejemplo, la temperatura y salinidad de la muestra así como la

tasa de flujo del gas, el tipo de difusor de gas, las dimensiones del vaso de purga, el

volumen de purga y el tiempo de purgado afectan el fraccionamiento del COT en

porciones purgables y no purgables. Cuando se analizan separadamente el COV y el

CONP en una misma muestra, se utilizan condiciones idénticas de purgado durante la

medición de COV así como cuando se realiza la purga para preparar la porción de

CONP para el análisis. Cuando se hacen comparaciones de resultados de COV o

CONP entre diferentes laboratorios o diferentes equipos, se deben tener en cuenta las

condiciones de purgado.

El método de combustión infrarroja ha sido utilizado para una gran variedad de

muestras; sin embargo, su exactitud depende de la reducción del tamaño de las

partículas ya que emplea jeringas de orificio pequeño.

7.2. Principio

Análisis del Carbono Total. La muestra es introducida en el tubo de combustión del

Carbono Total (TC), la cual es llenada con el catalizador para la oxidación y calentada

30

a 680ºC. La muestra es quemada en el tubo de combustión y como resultado el TC en

la muestra es convertido a bióxido de Carbono (CO2). El portador del gas, cuyos flujos

son de 150 mL/min en el tubo de combustión, lleva los productos de combustión de la

muestra, del tubo de combustión a un electrodo deshumidificador, donde el gas es

refrescado y deshidratado. El gas entonces lleva los productos de combustión de la

muestra a través del halógeno para remover el cloro y otros halógenos. Finalmente, el

portador del gas entrega los productos de combustión de la muestra a un analizador

de gas infrarrojo no disperso (NDIR), donde el CO2 es detectado. Las salidas del

NDIR en la detección análoga forman un pico; el área del pico es medido por el TOC-

Control V software.

El área del pico es proporcional a la concentración de TC en la muestra. La ecuación

matemática del a curva de calibración expresa la relación entre el área del pico y la

concentración de TC y se puede generar analizando varias concentraciones de

soluciones estándar de TC. La concentración de TC en una muestra puede ser

determinada comparando el área del pico obtenida en el análisis con la ecuación de la

curva de calibración.

Análisis del Carbono Inorgánico (IC). El TOC-V usa dos métodos para medir el IC que

son validos: análisis dentro de la jeringa de inyección y análisis usando el reactor

opcional de IC.

La medida de IC en el análisis de TOC consiste en el carbono presente en forma de

carbonatos y de dióxido de carbono en el agua. Por acidificación de la muestra con

una pequeña cantidad de ácido clorhídrico se obtiene un pH por debajo de 3, todos los

carbonatos son convertidos a dióxido de carbono (CO2) por las siguientes reacciones:

OHNaClCOHClNaHCOOHNaClCOHClCONa

223

2232 22++→+

++→+

El dióxido de carbono y dióxido de carbono disuelto en la muestra son volatilizados por

burbujeo de aire o nitrógeno que no contiene dióxido de carbono por la muestra y

luego es medido por el analizador de gas infrarrojo no disperso (NDIR).

Análisis de Carbono Orgánico Total (COT). El COT es medido por la diferencia entre

los valores del análisis del TC y el IC. Los valores de COT que se determinan usando

31

la diferencia entre el TC y el IC, incluyen errores asociados con errores individuales en

estas medidas, y pueden por lo tanto resultar en un error mayor en el valor del COT.

7.3. Toma y conservación de la muestra

Tomar las muestras en un bote de cristal de color topacio, llenarlo completamente (sin

cámara de aire) y taparlo herméticamente con tapón con recubrimiento de teflón.

Conservar las muestras en la oscuridad y en frío. En el caso de que sólo se desee

medir el TOC, añadir a la muestra, para su conservación, SO4H2 hasta pH =2.


Total Organic Carbon Analyzer (TOC-VCHP/CPN) SHIMADZU CORPORATION

Agua exenta de carbono.

Acido fosfórico, H3PO4, al 25%.

Solución patrón de carbono total de 1000 mg C/l. Disolver, 2.125 g de Ftalato de

hidrógeno de potasio (C8H5KO8) en agua exenta de carbono, añadir H2SO4 hasta pH

=2 y enrasar a 1000 ml. A partir de esta solución, y mediante las diluciones

apropiadas, preparar los diferentes estandares de TC.

Solución patrón de carbono inorgánico de 1000 mg C/l. Disolver, en agua exenta de

carbono, 4.4122 g de carbonato de sodio anhidro (CO3Na2), previamente calentado a

180°C durante 30 minutos y enfriado en desecador, añadir 3.497 g de bicarbonato de

sodio anhidro (CO3HNa) y enrasar a 1000 ml. A partir de esta solución, y mediante las

diluciones apropiadas para IC.

7.5. Procedimiento

Encendido

1. Abrir el gas, moviendo la manilla verticalmente hacia arriba

2. Encender el equipo del COT (botón inferior derecho)

3. Encender el computador y llamar el software del escritorio (TOC - control V)

32

4. Encender el horno (Instrument - Properties - seleccionar temperatura 680º - OK)

5. Entrar al menú File y con la opción Open (o desde los íconos de la Barra de

Herramientas seleccionar la opción Open - hoja amarilla), abrir una Sample Table

Editor

6. Conectar el computador al equipo COT, mediante la activacion del icono (rayo), con

Use Settings se verifica el encendido del horno y con Use Settings empieza la

coneccion entre los dos equipos y se activa el icono Semaforo (Start)

7. Esperar 20 minutos para que el equipo se estabilice

Lavado

Programar dos corridas con agua para que el equipo quede lavado una vez termine las

lecturas

Apagado

33

1. Apagar el horno por Instrument Properties- TOC - TC Furnace Off.

2. En el icono del reloj se le da la orden de Standbye

3. Desde el icono rayo por Edit Settings on PC entra a la misma ventana de

Instrument / Properties. Desconectar el computador del equipo COT, mediante la

desactivación del icono (rayo), con Edit Setting se coloca off al horno y se desconecta

el COT del computador.

4. Esperar 30 minutos a que se apague el equipo automáticamente

5. Cerrar la llave del gas.

Lectura de muestras 1. Abrir una sample run

2. Crear Autogenerete, en el menú insert

3. En el autogenerete insertar las curvas de calibración a utilizar

4. Activar el start con el icono del semáforo.

34

8. VALIDACIÓN

Ver ANEXO 1. Protocolos de Validación.

35

BIBLIOGRAFÍA

ANGELINI, Nora. Consultora internacional de la FAO. Taller sobre aseguramiento de

la calidad y validación de metodología para análisis químicos. (Citada: Abril 30 de

2007)

<http://www.rlc.fao.org/prior/comagric/codex/rla3013/pdf/faovali.pps>

Doctor Calderón Laboratorios. Demanda Bioquímica de Oxígeno, metodo tradicional.

Citado: (Marzo 30 2007).

<http://www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/Determinacion_de_DBO

5.htm>

Gernjak, Wolfgang, et al. Solar Photo Fenton treatment of eu priority substances:

process parameters and control strategies. Madrid. Editorial Ciemat, 2006.180 p.

IUPAC, Compendium of Chemical Technology, 1985

Citado por: requerimientos para la validación interna de métodos analíticos y

presentación de informes de validación. (Citada: Abril 27 de 2007).

<http://www.senasa.gov.ar/oldweb/marcolegal/Res_rs2/rs_138_02_cont__2.htm>

LOTHAR SANCHEZ, Diego. Implementación de sistemas de fotocatálisis en los

laboratorios de la Universidad Medellín. Medellín. Trabajo de grado (ingeniería

Ambiental). Universidad de Medellín, Facultad de Ingeniería.

Ministerio de Salud de Costa Rica. Guía de Validación de Métodos Analíticos. (Citado:

Marzo 30 de 2007).

<http://www.ministeriodesalud.go.cr/protocolos/guiavalidacionmetodosanaliticos.pdf>

Mirilla Bermeo Garay. Caracteristicas químicas del agua. (Citado: Marzo 30 de 2007).

<http://www.cti.espol.edu.ec/sidweb/9000000009232.nsf/c1565641b2a0b03705256957

0055fd37/83639d6799e899e405256df80075f772/nuevoContenido/M2/PARTE%2520E

XPERIMENTAL.doc?OpenElement>

VALIDACIÓN MÉTODOS ANÁLITICOS , COT) µDQO,...

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