NTE INEN 977 - AGUA POTABLE. DETERMINACIÓN DE CLORO RESIDUAL. MÉTODO DE LA DPD-FERROSO

CDU: 644.61
AL 01.06-308
Norma Técnica
Ecuatoriana
AGUA POTABLE. DETERMINACIÓN DE CLORORESIDUAL.
METODO DE LA DPD - FERROSO
INEN 977
Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN – Casilla 17-01-3999 – Baquerizo Moreno E8-29 y Almagro – Quito-Ecuador – Prohibida la reproducción
0. INTRODUCCION
0.1 La cloración de las fuentes de agua y aguas servidas contaminadas sirve principalmente para
destruir o desactivar los microorganismos productores de enfermedades. Como un beneficio secundario
mejora la calidad del agua al reaccionar el cloro con el amoníaco, hierro, manganeso, sulfuro y algunas
sustancias orgánicas.
0.2 La cloración produce efectos negativos al aumentar el sabor y el olor característico de los fenoles
y otros compuestos orgánicos presentes en las fuentes de agua. El cloro combinado formado al
reaccionar con el amoníaco y las aminas produce efectos negativos sobre algunas formas de vida
acuática.
0.3 Para mejorar el propósito primario de la cloración y minimizar los efectos adversos es esencial que se
apliquen procedimientos de análisis apropiados.
0.4 El cloro se aplica al agua en forma elemental o como hipoclorito sometidos inicialmente a una
hidrólisis para producir cloro libre disponible que se presente como cloro molecular hidratado,
ácido hipoclorito e ion hipoclorito; la proporción de estas tres formas depende del pH y al pH de la
mayoría de aguas predominan los 2 últimos.
0.5 El cloro libre reacciona rápidamente con el amoníaco y ciertos compuestos nitrogenados para
formar cloro combinado disponible. La presencia y concentración de las formas combinadas dependen
de varias condiciones, principalmente del pH, temperatura y de la relación inicial cloro nitrógeno.
El cloro combinado en los abastecimientos de agua puede formarse al reaccionar con el amoníaco
presente en el agua cruda, o con sales de amonio agregadas en la precoloración o por la
producción del cloro residual combinado en el sistema de distribución.
0.6 El uso de la N.N dietil.p fenilendiamina, DPD, como indicador en el método ferroso, permite la
determinación del cloro libre disponible y, por estimación, es posible determinar el cloro
combinado. La precisión y exactitud del método han sido estimadas para diferentes concentraciones
de cloro libre y combinado que se presenta en la siguiente Tabla.
TABLA 1. Datos de precisión y exactitud para el cloro residual Método - DPD Ferroso.
CONCENTRACION
CLORO RESIDUAL
LIBRE µ g/l
ERROR RELATIVO %
TOTAL µ g/l
DESVIACION
ESTANDAR
RELATIVA %
640
1 830
39,8
19,2
9,4
19,8
8,1
4,3
800
(Continúa)
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1. OBJETO
1.1
Establecer el método DPD - Ferroso para determinar el cloro residual por titulación.
2. ALCANCE
2.1 El uso de la N-N dietil-p-fenilendiamina, DPD, como indicador en el método ferroso permite la
determinación del cloro libre y por estimación el cloro combinado.
3. TERMINOLOGIA
3.1 Cloro residual total. Es el cloro remanente después de tratar el agua con cloro o hipoclorito;
comprende el cloro libre y el combinado.
3.2 Cloro libre. Es el cloro residual disponible presente en el agua en forma de cloro monomolecular
hidratado, ácido hipocloroso e ion hipoclorito.
3.3 Cloro combinado. Es el cloro residual disponible presente en el agua producto de la reacción del
cloro libre con el amoniaco y ciertos compuestos orgánicos, para formar las cloraminas:
monocloraminas, dicloraamina y tricloruro de nitrógeno.
4. FUNDAMENTO
4.1 En ausencia de ion yoduro, el cloro libre disponible reacciona instantáneamente con la N.N,
dietil, p-fenilendiamina, DPD, para producir un color rojo. Una pequeña adición posterior de ion
yoduro que actúa cataliticamente para inducir la reacción de monocloramina y producir el color.
Posterior adición de ion yoduro en exceso produce una rápida respuesta de la dicloramina; el tricloruro
de nitrógeno presente es incluido en la determinación de la dicloramina. Sin embargo, si el ion yoduro
es añadido antes que DPD, una fracción del tricloruro de nitrógeno aparece determinada con el
cloro libre. Un procedimiento basado en la alteración del orden de adición de los reactivos permite
la estimación del tricloruro de nitrógeno. El dióxido de cloro representa el 1/5 de su contenido de
cloro disponible total con respecto al cloro libre disponible. Si la muestra primero es acidificada en
presencia de ion yoduro y luego es llevada a un pH próximo al neutro por adición de ion bicarbonato,
se obtiene una respuesta total del dióxido de cloro correspondiente al contenido de cloro total
disponible.
4.2 La respuesta de la dicloramina en medio neutro es total.
4.3 En el método de la DPD, por titulación con el sulfato de hierro II y amonio, Fe (NH 4 ) 2
(SO 4 ) 2 , (SFA), la decoloración es instantánea, lo cual permite que cada paso sea rápido.
(Continua)
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5. CONSIDERACIONES GENERALES
5.1 Control del pH. Para la obtención de resultados exactos es esencial el control del pH. El pH
apropiado es entre 6.2 a 6.5; en este rango de pH, el color rojo producido puede ser titulado
exactamente hasta la decoloración que es el punto final.
5.1.1 A pH demasiado bajo, en el primer paso se tenderá a determinar la monocloramina con el
cloro libre y la dicloramina en el paso de la determinación de la monocloramina.
5.1.2 Un pH demasiado elevado puede causar coloración debida a la disolución del oxígeno.
5.2 Llevar a cabo la titulación luego que el color rojo se ha formado en cada paso.
5.3 Control de la temperatura. En todos los métodos para diferenciar cloro libre de las
cloraminas, una temperatura alta aumenta la tendencia de reacción de las clorominas con los
reactivos y así se induce a un incremento aparente del cloro libre después de un intervalo de tiempo
fijado. Son la excepción los métodos de titulación probablemente a causa de la velocidad con que se
efectúa la determinación. El método de la DPD es entre aquellos el menos afectado por la
temperatura.
5.4 Interferencias. La única interferencia probablemente encontrada en el agua es el manganeso
oxidado.
3
5.4.1 Corrección de la interferencia. Colocar en el matraz de titulación 5 cm de solución tampón, un
3
pequeño cristal de yoduro de potasio y 0,5 cm de solución de arsénito de sodio, (500 mg Na As O2
3
3
3
más 100 cm de agua destilada). Añadir 100 cm de muestra y mezclar. Añadir 5 cm de solución
indicadora de DPD, mezclar y titular con la solución titulante de sulfato ferroso y amonio hasta
desaparición del color rojo. Restar esta lectura de la lectura A obtenida en el procedimiento normal
descrito en este método o del cloro disponible total.
5.4.2 La interferencia producida por el cobre sobre los 10 mg/I es eliminada por la adición de EDTA
a los reactivos. La presencia de EDTA mejora la estabilidad de la solución de DPD, ya que retarda
el deterioro debido a la oxidación, y en el análisis permite habitualmente la supresión de errores por el
oxígeno disuelto al prevenir la catálisis por trazas de metales.
5.5 El procedimiento descrito permite determinar concentraciones de cloro total disponible hasta 4
mg/I. Cuando la concentración exceda los 4 mg/I se debe tomar una alícuota y diluir para conseguir
una concentración conveniente.
5.6 Las determinaciones de cloro deben realizarse inmediatamente después del muestreo,
evitando la luz y la agitación excesivas. Las muestras para determinar el cloro no pueden
almacenarse.
5.7 Para análisis en el campo se podrá utilizar el comparador de color con discos, de acuerdo a las
instrucciones del fabricante.
(Continua)
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6. REACTIVOS
6.1 Solución tampón de fosfato. Disolver 24 g de fosfato monoácido de sodio anhidro,
Na 2HP0 4, y 46 g de fosfato de ácido de potasio anhidro, KH 2PO4, en agua destilada.
3
Combinar con 100 cm de agua destilada en los que se han disuelto 800 mg de sal sódica deI ácido
etilendiamino tetraacético hidratado, (EDTA). Diluir a 1 litro con agua destilada y añadir 20 mg
de cloruro mercurico, Hg CI2, para prevenir el crecimiento de hongos y la interferencia en el análisis
de cloro libre disponible, por posible presencia de ion yoduro en los reactivos.
6.2 Solución indicadora de N, N - Dietil, p - fenilendiamina, DPD. Disolver 1 g de oxalato de DPD,
ó 1,5 g de sulfato de p-amonio-N: N dietilanilina, en agua destilada libre de cloro conteniendo
3
8 cm de H2SO4 1 + 3 y 200 mg de EDTA bihidratado. Diluir a 1 litro, guardar en un recipiente de
vidrio oscuro con tapa de vidrio. Descartar el reactivo cuando se haya descolorido. (Precaución: el
oxalato es veneno, evitar su ingestión).
6.3 Solución titulante de sulfato de hierro II y amonio. Disolver 1,106 g de sulfato de hierro II y
3
amonio hexahidratado, Fe (NH4)2 (SO4)2 . 6H 2O, o sal de Mohr, en agua destilada conteniendo 1 cm
de H2SO4 1 + 3 y llevar a 1 litro con agua destilada recientemente hervida y fría. Esta solución
3
puede servir por 1 mes. Titulada con dicromato de potasio 1 cm = 100,µg de cloro.
6.4 Yoduro de potasio, KI, en cristales.
3
6.5 Solución de yoduro de potasio. Disolver 500 mg de KI, y diluir a 100 cm con agua
destilada recientemente hervida y fría. Guardar la solución en un recipiente de vidrio oscuro y con tapa
de vidrio, preferentemente en el refrigerador. Descartar la solución cuando se desarrolla una coloración
amarilla.
7. PROCEDIMIENTO
3
7.1 Determinación de cloro de cloramina. Colocar en el matraz de titulación 5 cm de
3
3
solución tampón y 5 cm de solución indicadora DPD y mezclar. Añadir 100 cm de muestra y
mezclar.
7.1.1 Cloro libre disponible. Titular rápidamente con la solución valorada de sulfato de hierro I I y amonio
(FAS), titulando hasta que el color rojo desaparezca (lectura A).
7.1.2 Monocloramina. Añadir un pequeñísimo cristal de yoduro de potasio y mezclar, o si la
3
concentración de dicloramina esperada es elevada, añadir 0,1 cm (2 gotas) de solución de KI y
mezclar. Continuar titulando hasta que el color rojo desaparezca nuevamente (lectura B).
7.1.3 Dicloramina. Añadir varios cristales de KI, (cerca de 1 g) y mezclar para disolver. Dejar en
reposo por 2 min, y continuar la titulación hasta que el color rojo desaparezca nuevamente (lectura C).
En presencia de concentraciones elevadas de dicloramina, dejar en reposo 2 minutos más si hay un
ligero reaparecimiento del color que indica reacción incompleta. Cuando la concentración de la
dicloramina esperada no es alta, utilizar la mitad de la cantidad especificada de KI .
(Continua)
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7.1.4 Procedimiento simplificado para cloro libre y cloro combinado disponible o cloro total
disponible. Omitir el paso 7.1.2 con el objeto de determinar juntas de monocloramina y la
dicloramina como cloro combinado disponible. Para obtener el cloro total disponible en una lectura,
añadir la cantidad de KI señalada, así como las cantidades de solución tampón e indicador DPD, y titular
después de 2 min de reposo.
7.2 Tricloruro de nitrógeno. La ausencia de color en el primer paso indica ausencia de tricloruro
de nitrógeno y de óxido de cloro. El tricloruro de nitrógeno es identificado fácilmente por su olor
característico. Puede estimarse la cantidad de tricloruro de nitrógeno presente en el agua por el
siguiente procedimiento.
3
Colocar un pequeño cristal de KI, en un matraz de titlación y añadir 100 cm de muestra y mezclar.
3
Luego añadir el contenido en un segundo matraz de titulación que contenga 5 cm de solución
3
tampón y 5 cm de solución indicadora DPD. Titular rápidamente con la solución valorada FAS hasta
que el color rojo desaparezca (lectura D). La presencia de monocloramina junto al tricloruro de
nitrógeno es improbable. Si hay una concentración elevada de dicloramina utilizar la solución de KI
en lugar de KI en cristales, como en 7.1.2.
8. CALCULOS
3
3
8.1 Para 100 cm de muestra, 1 cm de solución valorada de sulfato de hierro II y amonio, FAS,
equivale a 1 mg/I de cloro residual.
Lectura
NCI3 ausente
NCl3 presente
A
Cl libre
Cl libre
B-A
NH 2CI
NH 2CI
C-B
NHCI2
NHCI 2 + 1/2NCI3
D
-
Cl libre + 1/2
NCI3
2 (D - A)
-
NC I3
C-D
-
NHCI 2
8.2 Como es improbable que la monocloramina esté presente junto al tricloruro de nitrógeno, éste
puede incluirse en la lectura D, en cuyo caso de NCI3 se obtiene a partir de 2 (D-B).
8.3 Si está presente el dióxido de cloro, se incluye en la lectura A para aumentar el 1/5 el contenido de
cloro total disponible.
9. ERROR ACEPTABLE
9.1 La diferencia entre los resultados de una determinación efectuada por duplicado no debe exceder
del 3% del promedio de ambos resultados; en caso contrario, debe repetirse la determinación.
10. INFORME DE RESULTADOS
10.1 Como resultado final, debe reportarse la media aritmética de los resultados de la determinación
en cloro mg/I .
10.2 En el informe de resultados, debe indicarse cualquier condición no especificada en esta norma o
considerada como opcional, así como cualquier circunstancia que pueda haber influido sobre el
resultado.
10.3 Deben incluirse todos los datos necesarios para la completa identificación de la muestra.
(Continua)
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APENDICE Z
Z.1 NORMAS A CONSULTAR
Esta norma no requiere otra para su aplicación.
Z.2 BASES DE ESTUDIO
Standard Methods. For examination of water and wastewater, 409 E DPD Ferrous titrimetric Method.
14th Edition. 1975.
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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
Documento:
NTE INEN 977
TITULO:
AGUA
POTABLE.
DETERMINACION
CLORORESIDUAL. METODO DE LA DPD- FERROSO.
ORIGINAL:
Fecha de iniciación del estudio:
DE Código:
AL 01.06-308
REVISIÓN:
Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo
Oficialización por Acuerdo No.
de publicado en el Registro
Oficial No. de
Fecha de iniciación del estudio:
Fechas de consulta pública: de 1980-11-04
Subcomité Técnico: AL 01.06 AGUA POTABLE
Fecha de iniciación:
Integrantes del Subcomité Técnico:
a
1981-01-15
Fecha de aprobación: 1981-08-13
NOMBRES:
INSTITUCIÓN REPRESENTADA:
Dr. Gonzalo Sandoval
Dr. Hernán Riofrío
Dr. Marco Morán
EMAP-QUITO
INERHI
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES
TECNOLOGICAS Y MEDICAS
INSTITUTO DE HIGIENE IZQUIETA PEREZ
INSTITUTO DE HIGIENE IZQUIETA PEREZ
IEOS
INDEGA
CREA
CENDES
EMAG
ETAPA
INECEL
TESALIA S.A.
UNIVERSIDAD CENTRAL
EMAP-GUAYAQUIL
EMAP-GUAYAQUIL
IEOS
UNIVERSIDAD CATOLICA
INEN
Dra. Rosa de León
Dra. Mercedes Reyes
Dra. Celia Moreno
Sr. Freddy Balseca
Sr. Fulvio Añazco R.
Ing. Dario Velasteguí
Ing. Vladimir Roura
Ing. Fabián Ordónez
Dr. Miguel Salazar
Dr. Marcelo Noroña
Dra. Yolanda Naranjo
Dr. José Marcos
Dr. Nicolás Campaña
Biol. Cecilia de Pazmiño
Dra. Carlota Naranjo
Dr. Ramiro Gallegos
Otros trámites: ♦4 Esta norma sin ningún cambio en su contenido fue DESREGULARIZADA, pasando de
OBLIGATORIA a VOLUNTARIA, según Resolución de Consejo Directivo de 1998-01-08 y oficializada
mediante Acuerdo Ministerial No. 235 de 1998-05-04 publicado en el Registro Oficial No. 321 del 1998-05-20
El Consejo Directivo del INEN aprobó este proyecto de norma en sesión de 1983-06-14
Oficializada como: OBLIGATORIA
Registro Oficial No. 680 del 1984-02-09
Por Acuerdo Ministerial No. 45 del
1984-01-31
Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN - Baquerizo Moreno E8E8-29 y Av. 6 de Diciembre
Casilla 1717-0101-3999 - Telfs: (593 2)2 501885 al 2 501891 - Fax: (593 2) 2 567815
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Área Técnica de Normalización: EE-Mail: [email protected]
Área Técnica de Certificación:
Certificación: EE-Mail: [email protected]
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Regional Guayas: EE-Mail: [email protected]
Regional Azuay: EE-Mail: [email protected]
Regional
Regional Chimborazo: EE-Mail: [email protected]
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