Manual de Procedimientos Analíticos para Muestras Ambientales

4086UY
Determinación de la concentración de Nitrito en aguas naturales y efluentes industriales Método Colorimétrico Elaborado J.Piedrabuena Analista Químico Modificado E. Rodó Analista Químico Revisado P. Simone Jefa de Sección Físico‐Químico Aprobado S. Castro Scarone Jefa de Laboratorio 4086UY
Nitrito SECCION 4
1 APLICACIÓN 1.1
Esta norma técnica se utiliza para la determinación de la concentración de nitrito (NO2-) en
el rango aplicable de 5 a 1000 ・gNO2-N/L, en aguas y efluentes industriales.
2 REFERENCIAS 2.1
Manual de Calidad ‒ Laboratorio Ambiental DINAMA.
2.2
Manual de Gestión de Calidad ‒ Laboratorio Ambiental DINAMA.
2.3
Manual de Control de Calidad Analítico ‒ Laboratorio Ambiental DINAMA.
2.4
Carpeta de mantenimiento y control de equipos ‒ Laboratorio Ambiental DINAMA.
2.5
Instructivo de uso Balanza Analítica.
2.6
Instructivo de uso Balanza de precisión.
2.7
Instructivo de uso espectrofotómetro.
2.8
Ruta de análisis (RFQ 10)
3 RESUMEN DEL MÉTODO 3.1
El ión nitrito, presenta un estado intermedio de oxidación del nitrógeno entre la oxidación
a nitrato y en la reducción a amonio. Tanto la oxidación como la reducción pueden ocurrir
en plantas de tratamiento de efluentes industriales, sistemas de distribución de aguas y
aguas naturales.
3.2
Es un ión importante debido a que es el agente etiológico de la metahemoglobinemias. El
ácido nitroso, el cual se forma a partir de este ión en solución ácida, puede reaccionar con
aminas secundarias para formar nitrosaminas, algunas de las cuales son carcinógenas.
3.3
El nitrito es determinado a través de la formación de un colorante azo de color rojo
púrpura formado a pH 2,0-2,5 por la reacción de sulfanilamida diazotada con N- (1-naftil)etilendiamina dihidrocloro (NED dihidricloro), presentando un máximo de absorción a 543
nm de longitud de onda. Altas concentraciones de NO2- pueden determinarse diluyendo la
muestra.
4 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD 4.1
Se requieren túnica, guantes y anteojos de protección.
4.2
Cada reactivo debe ser considerado como un peligro potencial para la salud, la exposición
a los mismos debe ser minimizada. En particular la solución estándar de nitrito.
5 INTERFERENCIAS 5.1
Por incompatibilidad química es improbable que coexistan NO2-, cloro libre, y tricloro
nitrógeno (NCl3). Este último imparte un falso color rojo al agregar el reactivo colorante.
4086UY Nitrito / Versión 3 / Septiembre 2009
Pág. 3 / 8
4086UY Nitrito SECCION 4 5.2
Los siguientes iones interfieren debido a que bajo las condiciones de reacción precipitan,
por lo cual deben estar ausentes, estos son: Sb3+, Au3+, Bi3+, Fe3+,Pb2+, Hg2+,Ag+,
cloroplatinato (PtCl62-) y metavanadato (VO32-). El ión cúprico puede causar bajos
resultados por catalizar la descomposición de la sal de diazonio. Iones coloreados que
alteren el color del sistema deben estar ausentes.
5.3
Los sólidos suspendidos deben removerse por filtración utilizando filtros de membrana de
0.45 de diámetro de poro.
6 MUESTREO Y PRESERVACIÓN 6.1
No usar preservantes ácidos en las muestras en las que se analizará nitrito. La
determinación debe hacerse lo más pronto posible sobre las muestras frescas para
prevenir la conversión bacteriana de NO2- en NO3- o NH3. Para preservar la muestra por 1 o
2 días, congelar a ‒20º C o refrigerar a 4ºC.
7 INSTRUMENTAL Y MATERIALES 7.1
Espectrofotómetro que permita medida de la longitud de onda a 543nm con paso óptico
de al menos 1 cm. (Spectronic 20 Genesys o similar).
7.2
Celdas de medición adecuadas al equipo anterior.
7.3
Pipetas automáticas de volumen variable (100-1000・L) y (2.00-10.00 mL).
7.4
Balanza con precisión de 0.01g (AND HF-2000Go similar).
7.5
Plancha térmica-magnética (Cole Parmer 4658 o similar).
7.6
Pastillas magnéticas para agitación.
7.7
Bureta de 10mL con precisión 0.5mL
7.8
Matraces aforados de 250 y 1000 mL.
7.9
Pipetas aforadas de 10.00 y 25.00 mL.
7.10 Erlenmeyer de 250 mL.
7.11 Equipo de filtración para eliminar turbidez compuesto por: bomba de vacío, kitasato,
embudo Buchner de 47 mm de diámetro, recipiente receptor de filtrado.
7.12 Filtro de membrana de 0.45µm de poro.
8. PRECAUCIONES PARA LA OPERACIÓN 8.1
El material utilizado debe ser de vidrio.
8.2
Se recomienda realizar el análisis dentro de las 24 horas de realizado el muestreo. Si esto
no es posible, preservar la muestra en heladera a 4ºC o en freezer por 48 hs a partir de
realizado el muestreo.
8.3
Se debe leer la absorbancia entre los 10 minutos y 2 horas de haber agregado el reactivo
colorante.
Pág. 4 / 8
4086UY Nitrito / Versión 3 / Septiembre 2009
4086UY
Nitrito SECCION 4
8.4
Se recomienda verificar el pH de la muestra luego de haber agregado 1mL reactivo
colorante si el pH no se encuentra entre 2.0 y 2.5, entonces agregar menos reactivo
colorante hasta que el pH sea el deseado. La curva de calibración debe ser preparada con
el mismo volumen de reactivo colorante.
8.5
En la valoración de la solución estándar tanto cuando le agregamos ácido como cuando se
calienta la solución, se debe colocar un papel de aluminio en la boca del erlemmeyer para
minimizar las pérdidas de sustancias volátiles.
8.6
Remover los sólidos suspendidos de la muestra por filtración utilizando filtro de
membrana de 0.45 ・m de diámetro de poro.
9. REACTIVOS 9.1
Utilizar agua desionizada en todas las soluciones y diluciones.
9.2
Reactivo Colorante: Verter 200mL de agua en Erlenmeyer de 250mL, agregar 25mL de
ácido fosfórico 85% y 2.5g de sulfanilamida. Luego de la disolución completa de la
sulfanilamida, agregar 0.25g de N-(1 naftil)- etilendiamina dihidrocloro. Colocar en el
ultrasonido para una mejor disolución, luego llevar a 250 mL con agua desionizada.
Almacenar en botella color ámbar a 4ºC. Esta solución es estable por un mes.
9.3
Solución estándar de oxalato de sodio (Na2C2O4), 0,025 M (0.05N): pesar 3.350g de Na2C2O4
patrón primario, disolver con agua en matraz aforado de 1000mL, agitar hasta disolución,
y luego enrasar.
9.4
Solución estándar de permanganato de potasio (KMnO4), 0.01M: pesar 1,60g de KMnO4
disolver con agua desionizada, agitar hasta disolución y llevar a 1000mL. Mantener en un
frasco color ámbar cerrado en reposo por una semana. Cuidadosamente retire el sobrenadante
pipeteando sin agitación. Como el KMNO4 no es patrón primario se debe valorar contra la
solución estándar de oxalato (ver 9.8).
9.5
Solución stock de nitrito: Estándar comercial (de alrededor de 1400 mg NO2-N/L de
concentración con valor certificado) o preparar la solución utilizando nitrito de sodio
(NaNO2) (grado reactivo 99% de pureza).
Para determinar el contenido de NaNO2 adicionar una cantidad conocida de la solución del
estándar de KMnO4 (ver Valoración de soluciones) y reducir el color del permanganato
adicionando una cantidad conocida del estándar reductor de Na2C2O4 (0.025M) y titular
con la solución estándar de permanganato.
9.6
Preparación de la solución stock de nitrito a partir de NaNO2: disolver 1.232 g de NaNO2 en
agua desionizada y diluir a 1000mL. (1,00g = 250 µg de N). Preservar con 1 mL de CHCl3.
Esta solución debe ser valorada (ver: Valoración de soluciones).
9.7
Solución intermedia de Nitrito: Calcular el volumen, V, de la solución stock de NO2- a diluir
de forma tal de obtener una solución final cuya concentración corresponda 1.00mL de
solución = 50 µg N. Para estándar comercial de 1400 mg NO2-N/L, tomar 0.1 mL de esta
solución y llevar a 100 mL con agua. Preparar diariamente.
9.8
Solución estándar de nitrito: Diluir 2.00 mL de la solución intermedia NO2- a 1000 mL con
agua desionizada, 1.00 mL = 0.100 µg N (o sea 100 µg NO2-N /L).Para estándar comercial de
1400 mg NO2-N/L tomar 7,15 mL de solución intermedia de Nitrito y diluir a 100 mL con
agua. (concentración: 100 µg NO2-N /L). Preparar diariamente.
4086UY Nitrito / Versión 3 / Septiembre 2009
Pág. 5 / 8
4086UY Nitrito SECCION 4 9.9
Ácido Clorhídrico 1 N
9.10 Hidróxido de Amonio 1N
Valoración de soluciones.
Valoración de la solución titulante de KMnO4: Pesar entre 100-200 mg. de oxalato de
sodio con precisión de 0.1mg, dentro de una Erlenmeyer de 400mL. Adicionar 100 mL de
agua desionizada y agitar hasta disolver. Agregar 10 mL de ácido sulfúrico (1+1) y calentar
rápidamente hasta 90-95ºC. Colocar adecuadamente para la valoración, una bureta 10mL,
con solución de KMnO4, (la bureta debe estar sobre la plancha térmica), cuando la
temperatura de la solución de Na2C2O4 es la adecuada, valorar gota a gota con agitación
continua, hasta viraje de incoloro a rosado que persista por 1 minuto. La temperatura de la
muestra no debe caer por debajo de los 85 ºC. Titular un blanco con agua desionizada y
H2SO4 en las mismas condiciones. El gasto estimado es de 6.0 mL de solución por cada
100mg.
Valoración de la solución Stock de NO2-: Pipetear en orden, 10.00mL de KMnO4 0.01M,
agregar en un erlenmeyer de 125mL, agregarle 1 mL de H2SO4 concentrado. Agregar
10.00mL de solución stock de NO2-. Sumergir la punta de la pipeta por debajo de la
superficie de la solución ácida de permanganato. Agitar vigorosamente y colocarlo en una
plancha térmica en el rango de 70-80ºC. Adicionar porciones de 10 mL del estándar de
oxalato de sodio 0.025M hasta que desaparezca el color del permanganato. Titular el
exceso Na2C2O4 con permanganato (0.01M) hasta el viraje a rosado el cual es el fin de la
reacción. Titular un blanco con agua desionizada en las mismas condiciones.
10. CALIBRACIÓN DEL MÉTODO Curva de calibración
10.1
Preparar una curva de calibración de por lo menos 4 estándares dentro del rango de 5 100 ・g NO2-N/L a partir de una solución estándar de nitrito de 100 µg NO2-N/L.
Vol. de Solución estándar mL Volumen final
Concentración en µg NO2-N/L
0,00
25
0
1.25
25
5
2.50
25
10
5.00
25
20
12.50
25
50
25,00
25
100
10.2 A partir de la Solución estándar de nitrito, preparar la curva de calibración con las
concentraciones sugeridas en la tabla adjunta. Los volúmenes indicados deben ser
tomados con pipeta automática de volumen variable 1-10 mL, material aforado o por
pesada con precisión 0.01g, registrando toma y volumen final, considerando la densidad
del agua 1g/mL
Pág. 6 / 8
4086UY Nitrito / Versión 3 / Septiembre 2009
4086UY
Nitrito SECCION 4
10.3 Leer la Absorbancia blanco (antes del agregado del reactivo de color) de todos los tubos
conteniendo las soluciones de la curva de calibración.
10.4 Agregar 1.0 mL de reactivo colorante a cada estándar, mezclar. Leer la absorbancia a 543
nm entre los 10 minutos y las 2 horas de agregado el reactivo colorante.
10.5 Realizar la gráfica a (Abs. Standard- Abs. Bco.) en función de la concentración de Nitrito
・gNO2-N/L.
11. ANÁLISIS DE LA MUESTRA 11.1 Si la muestra presenta turbidez filtrar con filtro de tamaño de poro de 0.45 m. Si el pH de la
muestra no está entre 5 y 9 ajustar el pH al dicho rango, gota a gota, con HCl 1N o NH4OH
1N según corresponda.
11.2 Pesar 25.00g de muestra o una alícuota de la misma y llevar a 25.00g.
11.3 Medir la absorbancia a 543 nm previo al agregado del reactivo colorante (Absorbancia
cero)
11.4 Agregar 1.0 mL de reactivo colorante a la muestra, mezclar. Leer la absorbancia a 543 nm
entre los 10 minutos y las 2 horas de agregado el reactivo colorante.
12. ANÁLISIS DE DATOS 12.1 Concentración de la solución de KMnO4 en normalidad:
KMnO4, eq/L =
g Na2C2O4
.
(A ‒ B) x 0.33505
A = mL titulados por muestra
B = mL titulados por Blanco
12.2 Concentración de la solución stock nitrito en mg NO2/L
Solución Stock, mg NO2-N/L = ((B * C) - (D * E )) *7 / F
A = mg NO2- - N /mL en la solución de NaNO2.
B = mL totales del estándar de KMnO4 usados en la titulación de la solución de NaNO2.
(10,00mL de toma más el gasto de titulación)
C = Normalidad del estándar de KMnO4
D = mL de la solución de Na2C2O4 agregados
E = Normalidad de la solución de Na2C2O4
F = Volumen en mL de la solución stock de NaNO2 utilizada en la titulación
Nota: Cada 1.00 mL de KMnO4 0.01M (0.05N) consumido por la solución de NaNO2 corresponde a
1750 µg NO2--N.
12.3 La curva de calibración está representada por la siguiente curva lineal:
(Absestándar ‒ Abscero ) = a * (µg NO2-N/L) + b
siendo a y b la pendiente y la ordenada en el origen de la curva de calibración.
4086UY Nitrito / Versión 3 / Septiembre 2009
Pág. 7 / 8
4086UY Nitrito SECCION 4 12.4 La concentración de nitrito se calcula según la siguiente ecuación:
Nitrito, µg NO2-N/L=
(Abs muestra ‒ Abs cero ‒ b) * FD
a
FD es el factor de dilución de la muestra
En caso de que no fue medida la Abs cero de la muestra sustituir este valor por la Abs blanco.
13. CONTROL DE CALIDAD ANALÍTICO 13.1 Control de la precisión: Se debe realizar un duplicado cada tres muestras. Verificar que la
dispersión de los duplicados esté dentro de los límites de control de Rangos Normalizados
correspondientes, de lo contrario repetir el análisis. (Según Manual de Control de Calidad
Analítico). La precisión puede ser evaluada tanto por desviación estándar relativa como
por rangos.
13.2 Control de la exactitud: Tomar una cantidad determinada de la solución de "Control de
Nitrito" (elaborada por el Responsable de Calidad o solución comercial) de manera que se
encuentre ubicada su concentración en el centro de la curva de calibración, para procesar
simultáneamente con las muestras. Se compara el resultado con su valor de referencia y
límites de aceptación. Cuando el resultado no se encuentre dentro del rango de los límites,
se debe revisar el procedimiento y repetir el análisis. (Según Manual de Control de Calidad
Analítico).
13.3 Fortificación: fortificar todas las muestras de matriz efluente industrial y 1 de cada 5 de las
muestras matriz agua. Se debe comparar el resultado con su valor de referencia y límites
de aceptación. Cuando el resultado no se encuentre dentro del rango de los límites, se
debe revisar el procedimiento y repetir el análisis. (Según Manual de Control de Calidad
Analítico)
14. BIBLIOGRAFÍA 14.1 AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION Standard Methods for the examination of water
and wastewater, 21th Edition 2005, 4500 ‒ NO2- A y B, pág. 4-118 - 4-119.
Pág. 8 / 8
4086UY Nitrito / Versión 3 / Septiembre 2009