Demanda Química de Oxígeno - Facultad de Ingeniería Química

Carrera de Ingeniería Química y en Alimentos FIQ – UNL
Curso Optativo: Gestión Integral de Residuos
Tema: Demanda Química de Oxígeno
Recopilación: Bioq. Beatriz Lermann de Abramovich, Bioq. María Cristina Gilli, Lic. María Susana Eliggi, Lic. Mariel G. Zerbatto
Demanda Química de Oxígeno
La demanda química de oxígeno (DQO) se define como la cantidad de un oxidante específico
que reacciona con la muestra bajo condiciones controladas. La cantidad de oxidante consumido se
expresa en términos de su equivalencia de oxígeno.
La DQO se utiliza con frecuencia como una medida de la cantidad de poluentes (materia
orgánica) en cursos naturales y en otros efluentes. Para muestras de una fuente específica, la DQO
puede correlacionarse empíricamente con la DBO (demanda bioquímica de oxígeno), carbono orgánico
total (COT) y demanda total de oxígeno.
Fundamento: Se somete a reflujo, en presencia de sulfato de mercurio (II), una porción de muestra con
una cantidad conocida de dicromato de potasio, con ión plata como catalizador, en ácido sulfúrico
concentrado, por un período determinado, durante el cual parte del dicromato es reducido por las
sustancias reductoras presentes. Se valora el dicromato remanente con solución de sulfato de amonio y
hierro (II). A partir de la cantidad de dicromato reducido se calcula el valor de la DQO.
Un mol de dicromato (Cr2O72-) es equivalente a 1,5 moles de oxigeno (O2).
Método de reflujo abierto
Fundamento: el Cr2O7K2 en solución ácida ejerce un efecto oxidante sobre casi toda la sustancia
orgánica y sobre una serie de compuestos inorgánicos.
La determinación se realiza con un exceso de Cr2O7K2, que es reducido, en parte, a Cr3+:
Cr2O72- + 6 e- + 14 H+ → 2 Cr+3 + 7 H2O
El exceso se titula con una solución de Fe2+ (sal de Mohr: (SO4)2(NH4)2Fe.6 H20) y como
indicador redox se utiliza ferroína:
Cr2O72- + 6 Fe2+ + 2e- + 14 H+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O
Interferencias y limitaciones
•
La adición de SO4Hg reduce las interferencias provocadas por la oxidación de iones Cl-:
6 Cl- + Cr2O72 + 14 H+ → 3 Cl2 + 2 Cr3+ + 7 H2O
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Hg2+ + 2 Cl- → Cl2Hg(sol)
•
El NO-2 en concentraciones elevadas influye en la DQO y puede eliminarse mediante el agregado de
ácido sulfámico (10 mg por cada mg de NO-2 como N).
•
Una limitación del método es la escasa oxidación de los compuestos alifáticos de cadena lineal
volátiles, la que puede salvarse con el agregado de SO4Ag2 (catalizador).
La técnica utilizada y la calidad de los reactivos deberán evaluarse con soluciones estándar de
Ftalato ácido de potasio. El HOOCC6H4COOK tiene una D.Q.O. teórica de 500 µg O2/ mL.
El nivel de oxidación dependerá de:
Tipo y concentración de la sustancia orgánica presente en la muestra
Concentración del Cr2O7K2 y del H2SO4.
Uso de catalizadores: SO4Ag2
Temperatura y tiempo de reacción
Materiales
•
Matraces erlenmeyer de vidrio con cuello esmerilado de 250 mL
•
Refrigerante tipo Liebig con junta de cristal esmerilado
•
Bureta
•
Calentador
Reactivos
•
Solución de dicromato de potasio patrón, 0,0417 M (0,25 N): Disolver 12,259 g de K2Cr2O7,
de calidad estándar primaria, secado previamente a 103°C durante 2 horas, en agua destilada y diluir
hasta 1 L.
•
Reactivo ácido sulfúrico: Añadir Ag2SO4, de calidad para reactivos o técnica, en cristales o en
polvo, a H2SO4 concentrado. en proporción de 5,5 g de Ag2SO4/Kg de H2SO4. Dejar en reposo de uno a
dos días para disolver Ag2SO4.
•
Solución indicadora de ferroína comercial.
•
Sulfato de amonio ferroso (SAF) patrón para titulación, aproximadamente 0,25M: Diluir 98 g
de Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O en agua destilada. Añadir 20 mL de H2SO4 concentrado. frío, y diluir a 1 L.
estabilizar esta solución a diario frente a una solución patrón de K2Cr2O7 como sigue:
Diluir 5 mL de K2Cr2O7 patrón hasta aproximadamente 100 mL. Añadir 20 mL de H2SO4
concentrado. y enfriar. Valorar con titulante SAF utilizando 0,10 a 0,15 mL (2 a 3 gotas) de indicador
ferroína.
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Recopilación: Bioq. Beatriz Lermann de Abramovich, Bioq. María Cristina Gilli, Lic. María Susana Eliggi, Lic. Mariel G. Zerbatto
Factor del SAF =25/ mL SAF gastados durante la titulación.
•
Sulfato mercúrico, HgSO4, cristales o polvo.
•
Ácido sulfámico: necesario solo si se debe eliminar la interferencia de los nitritos.
•
Ftalato de hidrógeno de potasio (FHP) (HOOCC6H4COOK) patrón: Triturar ligeramente, luego
secar el FHP a peso constante a 120°C. Diluir 425 mg en agua destilada y diluir hasta 1 L. El FHP tiene
una DQO teórica de 500 µg O2/mL. Es estable hasta 3 meses cuando se congela en ausencia de
crecimiento microbiológico visible.
Método
•
Tratamiento de las muestras con DQO > 50 mg O2/L: se introduce 10,0 mL de la muestra en
un erlenmeyer de reflujo de 250 mL (para muestras con DQO > 900 mg O2/L, utilizar 10 mL de una
dilución adecuada de la misma). Agregar 1 g de HgSO4, y luego 5 mL de la solución de K2Cr2O7 y
mezclar. Acoplar el refrigerante y hacer circular el agua fría. Agregar 15 mL de reactivo de ácido
sulfúrico a través del extremo abierto del refrigerante. Se continua con la agitación mientras se añade
ácido sulfúrico
PRECAUCIÓN!!! mezclar completamente antes de calentar para evitar el calentamiento local del
fondo del matraz y una posible explosión de su contenido.
Cubrir el extremo abierto del refrigerante con una cubeta pequeña para evitar la entrada de
material extraño a la mezcla de reflujo y someter a reflujo por 2 horas. Enfriar y lavar el condensador con
agua destilada. Desconectar el condensador de reflujo y diluir la mezcla hasta aproximadamente el
doble de su volumen con agua destilada. Enfriar a temperatura ambiente y determinar el exceso de
K2Cr2O7 con SAF, utilizando 0,10 a 0,15 mL de indicador ferroína. Se toma como punto final de la
titulación el primer cambio de color manifiesto desde el azul verdoso al marrón rojizo. De la misma
manera se procede para un blanco que contenga los reactivos y un volumen de agua destilada igual que
la muestra.
•
Determinación de la solución estándar: Se evalúa la técnica y la calidad de los reactivos
realizando la prueba en una solución patrón de ftalato de hidrógeno y potasio.
Informe de resultados
DQO (
donde:
mg O2
( A − B ) ⋅ M ⋅ 8000
)=
⋅f
L
ml de muestra
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Recopilación: Bioq. Beatriz Lermann de Abramovich, Bioq. María Cristina Gilli, Lic. María Susana Eliggi, Lic. Mariel G. Zerbatto
A = volumen de sulfato de amonio ferroso utilizados para el blanco (mL)
B = volumen de sulfato de amonio ferroso utilizados para la muestra (mL)
M = molaridad del sulfato de amonio ferroso
f = factor de la solución SAF.
Bibliografía
-"MÉTODOS NORMALIZADOS PARA EL ANÁLISIS DE AGUAS POTABLES Y RESIDUALES". APHA,
AWWA, WPCF. 17 Edición. Ed. Diaz de Santos S.A. 1992
-"STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF THE WATER AND WASTEWATER". APHA,
AWWA, WEF. 20th edition. 1998