Determinación de la absorbancia UV en aguas potables de la

Determinación de la absorbancia UV en
aguas potables de la provincia de Huesca
(Revista Tecnología del Agua, Mayo de 2000)
Su relación con la Oxidabilidad y la DQO
Por: Noemí Satué Capadocia, Rafael Carmelo Diaz Ara(*)
(*) Escuela Universitaria Politécnica. Dpto de Química Analítica.
Ctra. Zaragoza, s/n 22071 Huesca
Tel. 974 239 320. email: [email protected]: cd
Resumen
Se ha determinado la absorbancia UVa 254 nm en muestras de aguas potables correspondientes a 50 municipios
oscenses, con objeto de establecer sus relaciones con la demanda química de oxígeno (DQO) y a oxidabilidad al
permanganato, parámetros ambos usados para establecer la cantidad de materia orgánica presente en aguas blancas.
Los resultados obtenidos demuestran ambas relaciones, por lo que las medidas de la absorbancia resultan de utilidad
como una aproximación al carbono orgánico existente en las aguas potables.
Palabras clave:
Agua potable, Absorbancia UV, DQO, Oxidabilidad, Materia orgánica, ETAP, Provincia de Huesca,
1. Introducción
En una estación de tratamiento de aguas potables (ETAP) uno de tos parámetros más
importantes que influyen decisivamente en el proceso de tratamiento es el contenido en materia
orgánica (MO). Los diferentes tipos de materia orgánica pueden analizarse por diversos métodos
instrumentales (HPLC, EM y RMN fundamentalmente), que presentan los inconveniente de ser
poco operativas y costosas para determinaciones de rutina en un laboratorio de planta básico. De
forma usual, la MO en aguas potables se determina por la oxidabilidad al permanganato y la
DQO al dicromato (1).
En el presente trabajo se propone la determinación de medidas de absorbancia UV en
aguas potables, como una aproximación al carbono orgánico existente. Los primeros estudios
con esta técnica datan de 1982 (2). Posteriormente se ha demostrado que la absorbancia UV a
254 nm proporciona una buena medida del nivel de sustancias orgánicas en el agua (3 - 5). No se
dispone de datos de medidas de absorbancia UV a 254 nm en aguas potables de municipios de la
provincia de Huesca, por toque se ha considerado de interés dicho estudio, para comprobar si
existe correlación entre los valores obtenidos de absorbancia con la oxidabilidad al
permanganato y la DQO, así como comprobar la utilidad de las medidas de absorbancia para la
posterior potabilización práctica de estas aguas.
2. Experimental
2.1. Reactivos
- Disolución de Ag2SO4/H2SO4: disolver 6,6 g de Ag2SO4 en ácido sulfúrico concentrado (d =
1,4 g.ml-1), enrasando a 1000 ml con ácido. El proceso de disolución puede tardar de 24 a 48
horas.
- Disolución de K2Cr2Q 0,025 N: disolver 1,2259 g de producto sólido (secado 24 horas en
estufa a 105 ºC) en agua destilada, enrasando a 1000 ml.
La DQO-Cr determina materiales inorgánicos reductores
- Disolución de sal de Mohr 0,025 N: disolver 9,804 g de Fe(NH4)2SO4 6H2O en agua destilada
(unos 500 ml). Añadir 20 ml de H2SO4 concentrado y enrasar con agua destilada hasta 1000
ml.
- Disolución indicadora de ferroína: disolver 1,49 g de fenantrolina y 0,695 g de FeSO4⋅7H2O
en agua destilada, enrasando a 100 ml.
- Sulfato de mercurio (II).
- Disolución patrón de biftalato potásico: disolver en agua destilada 0,425 g de sólido puro seco
en estufa a 120 ºC hasta peso constante. Enrasar a un total de 1000 ml de disolución.
Teóricamente, el biflalato potásico tiene una equivalencia de 1,176 mg de O2/mg de sustancia.
La disolución corresponde por tanto a 500 mg de O2/l.
- Disolución de H2SO4 1/3(v/v).
- Disolución de KMnO4 0,1 N: disolver 3,14 g de sólido puro (secado 24 horas en estufa a 105
ºC) en agua destilada, enrasando a 1000 ml.
- Disolución de KMnO4 0,01 N: se prepara en el momento de su uso, a partir de la disolución de
KMnO4 0,1 N. Hay que determinar su factor con la disolución de ácido oxálico 0,01 N.
- Disolución de ácido oxálico 0,1 N: disolver 6,3035 g de sólido puro en agua destilada,
enrasando a 1000 ml. Valorar esta disolución con la de permanganato.
- Disolución de ácido oxálico 0,01 N: prepararla en el momento de su empleo, a partir de la
disolución 0,1 N de ácido oxálico.
2.2. Aparatos
- Material de vidrio de laboratorio, y en especial sistema para reflujo, compuesto por placa
calefactora, matraz erlenmeyer de cuello esmerilado de 250 ml y columna de refrigeración
con agua fría en continuo.
- Bureta graduada de valoración de 50 ml.
- Material de vidrio de laboratorio, en especial matraces erlenmeyer de 250 ml.
- Agitador magnético e imanes recubiertos de teflón.
- Placa calefactora.
- Centrífuga de laboratorio.
- Espectrofotómetro UV-visible ATI Unicam UV2 con lámpara UV capaz de producir radiación
a 254 nm, equipado con cubetas de cuarzo de 1 cm de camino óptico.
3. Desarrollo del método
3.1. Toma de muestra
La toma de muestras se ha realizado en los municipios que aparecen en la Tabla 1. Hay
que hacer notar que hay unas pocas localidades zaragozanas próximas al límite de la provincia de
Huesca (Erla, Las Pedrosas y Ejea) en las que también se ha muestreado, para compararlos
valores obtenidos con los de los municipios oscenses.
3.2. Determinación de la Demanda Química de Oxígeno
Se trata de proceder a la oxidación de las materias orgánicas e inorgánicas de un agua
usando dicromato potásico en medio sulfúrico y en caliente, valorando por retroceso el
dicromato no consumido por los materiales reductores de la muestra (6). Hay que indicar que la
DQO-Cr determina materiales inorgánicos de carácter reductor de la muestra. La limitación de
este método es que algunos compuestos alifáticos no son oxidados en estas condiciones,
particularmente si son volátiles. La adición de catalizador de Ag+ posibilita una mejor oxidación
de éstos. Además, el uso de sal de Hg2+ mejora el rendimiento del proceso evitando en gran parte
la interferencia de los haluros de la muestra. Además de las citadas anteriormente, también
provocan interferencias en esta determinación los NO2-, Fe2+, S2-, Mn2+, etc. Para evitar esta
situación, se puede obtener el valor de DQO-Cr total y restar de éste el equivalente usado en la
oxidación cuantitativa de estas especies químicas.
3.3 Oxidabilidad al permanganato
La oxidabilidad al permanganato es una técnica con la que se trata de determinar
aproximadamente el contenido en materias de carácter orgánico de un agua sometida a oxidación
química con un reactivo oxidante, como es el permanganato potásico, en medio ácido y caliente
(6).
3.3. Absorbancia UV a 254 nm
Es una técnica simple, rápida y de resultados bastante reproducibles aunque de difícil
aplicación cuando la turbidez y las materias en suspensión de una agua son altos, limitaciones
típicas a cualquier técnica espectrofotométrica que use radiación UV-visible. Se trata de
determinar la cantidad de radiación UV de longitud de onda igual a 254 nm que es capaz de ser
absorbida por un agua convenientemente clarificada, en cubetas de 1 cm de paso óptico (7).
4. Resultados y discusión
Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 2.
Los resultados de la DQO y la oxidabilidad al permanganato están expresados en mg/l O2 Las
medidas de absorbancia a 254 nm se expresan en unidades de absorbancia. Los valores señalados
con asterisco se refieren a muestras tomadas en diversos puntos de la localidad (fuentes diversas,
agua del grifo, etc.).
5. Interpretación de resultados
5.1. Relación entre los valores de absorbancia y la oxidabilidad al KMnO4
En la Figura 1 se expresa la correlación entre los valores de absorbancia y los obtenidos
mediante la oxidabilidad al KMnO4 en los municipios estudiados.
Como se puede observar se obtiene una relación lineal hasta aproximadamente 0,2 mg/l de
O2 .A partir de este valor los datos obtenidos muestran bastante dispersión.
5.2. Relación entre los valores de absorbancia y la demanda química de oxígeno
Los datos se representan a continuación en la Figura 2.
Con los datos obtenidos se aprecia una relación lineal hasta aproximadamente 2 mg/l de
oxígeno.
6. Conclusiones
La determinación de la absorbancia a 254 nm en aguas potables es indicativa de la cantidad
de materia orgánica presente en ellas. Se ha demostrado que existe una relación lineal entre la
absorbancia y la oxidabilidad al permanganato y con la demanda química de oxígeno, para un
rango de respuesta lineal pequeño. Los datos obtenidos podrían resultar de interés para
posteriores estudios de potabilidad de aguas realizados en un laboratorio de planta de una
estación de tratamiento de aguas blancas, relacionados con temas de coagulación ( 8 ) y cloración
(9).
Bibliografía
1. Real Decreto 1138/90. (1990)."Reglamentación Técnico Sanitaria para aguas potables de
consumo público".
2. De Haan, H., De Boer, T., Kramer, H. A. y Voerman, J. (1982). "Applicability of Light
Absorbance as a Measure of Organic Carbon in Humic Lake Water". Water Research,
Vol. 16, p. 1047.
3. Albers, J. J., Filip, Z. y Hertkom, N. (1992). "Fulvic and Humic Acids Isolated from
Groundwater: Compositional Characteristics and Cation Binding ".Journal of
Contaminant Hydrology, vol 11, p.317.
4. Viraraghavan, T. y Wimmer, C. H. (1988)." Polyaliminium Chloride as an Alternative to
Alum Coagulation. A case Study ". J. Water SRT-Agua, Vol. 6, p. 316.
5. Yao, C. y O`Melia, C. R. (1988). Comparison of Aluminium Preparations as Coagulants
in Water Treatment ". J. Water SRT-Agua, Vol. 38, p. 339.
6. Marín Galvín, R. (1995). "Análisis de aguas y ensayos de tratamiento". Editorial GPE.
Barcelona.
7. Marín Galvín, R. (1994). "Interés de las medidas de absorbancia en aguas". Ingeniería
Química, Vol. 298, p. 153.
8. Marín Galvín, R. (1988)." Coagulación - floculación de aguas. Una visión de los
coagulantes más usados ". Ingeniería Química, Vol. 238, p. 115.
9. Marín Galvín, R. (1989). "Aproximación teórica a la demanda de cloro de un agua bruta"
Ingeniería Química, Vol. 243, p. 155.