ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” BOLIVIA INGENIERÍA AMBIENTAL SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y POTABILIZACIÓN DE AGUAS PARÁMETROS QUÍMICOS DE CALIDAD: DETERMINACIÓN DE LA DUREZA TOTAL EN AGUA CON EDTA INTEGRANTES: CÓDIGO: Melisa Lidisa Aguilar Tintya 14006026 Saraí Jerusalén Chura Yujra 13149169 DOCENTE: Ing. Melissa L. Calle SEMESTRE: OCTAVO LA PAZ, 2019 Sistemas de tratamiento y potabilización de aguas Escuela Militar de Ingeniería PARÁMETROS QUÍMICOS DE CALIDAD: DETERMINACIÓN DE LA DUREZA TOTAL EN AGUA CON EDTA 1. GENERALIDADES La dureza del agua se debe a la presencia de calcio y magnesio, también contribuyen a ella el estroncio, hierro, manganeso, bario y otros iones polivalentes, los cuales se combinan con aniones como el sulfato, cloruro, nitrato y bicarbonato. Se dice que un agua es dura cuando su contenido de iones Ca2+ y Mg2+ disueltos excede lo tolerado para el uso al que se destina dicha agua. Por lo general la dureza se expresa en mg/L de CaCO3. Las fuentes naturales principales de la dureza del agua provienen del suelo y son las rocas sedimentarias, las percolaciones y la escorrentía. Por lo general, el agua subterránea es más dura que el agua de superficie. El calcio es el principal componente de la dureza en el agua y se encuentra en un rango de 5 a 500 mg/L en la forma de CaCO3. El magnesio corresponde aproximadamente a una tercera parte de la dureza total, siendo las dos terceras partes restante la dureza causada por el calcio. El magnesio varía entre 40 y 200 mg/L en la forma de CaCO3 (10-50 mg/l, como Mg). Existen dos tipos de DUREZA: Dureza Temporal: Esta determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullición del agua y posterior eliminación de precipitados formados por filtración, también se le conoce como "Dureza de Carbonatos". Dureza Permanente: Está determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullición del agua y también se le conoce como "Dureza de No carbonatos". Cuadro 1.- Interpretación de la Dureza 2. Dureza como CaCO3 0-75 75-150 150-300 > 300 IMPORTANCIA Interpretación agua suave agua poco dura agua dura agua muy dura La dureza del agua es uno de los parámetros químicos más importantes para determinar la calidad de un agua: En el que hacer doméstico, se manifiesta sobre la acción de los jabones, cuando se utiliza jabón en aguas duras, se forman precipitados de sales insolubles debido a la presencia de calcio, magnesio y hierro. Este proceso gasta el jabón impidiendo la formación de espuma. Con el agua dura se pueden perder hasta 2/3 partes del detergente usado y, se producen manchas de cal en las vajillas, griferías y sanitarios. Así también en industrias como en la producción de energía, de bebidas, lavanderías, acabados metálicos, teñido, fabricación de detergentes y textiles; es sustancial el uso del agua y fundamental el conocer si esta es dura, ya que la dureza puede provocar incrustación, 1 Sistemas de tratamiento y potabilización de aguas Escuela Militar de Ingeniería corrosión o depósitos de carbonatos en conducciones de lavadores, calentadores y calderas o en las planchas. Por otra parte, también es muy importante en tema de salud ya que el consumo tanto de aguas duras como blandas es perjudicial para nuestro organismo. El límite para dureza en agua para consumo humano es de 500,0 mg/l de CaCO3 de NB 512 sin embargo la OMS, ha adoptado como concentración máxima deseable 100 mg/l de CaCO3 y como concentración máxima admisible 500 mg/l. 3. MÉTODO 3.1. DETERMINACIÓN DE DUREZA DEL AGUA MÉTODO EDTA Este método está basado en la cuantificación de los iones calcio y magnesio por titulación con el EDTA y su posterior conversión a Dureza Total expresada como CaCO3. La muestra de agua que contiene los iones calcio y magnesio se le añade el buffer de PH 10, posteriormente, se le agrega el indicador eriocromo negro T (ENT), que hace que se forme un complejo de color púrpura, enseguida se procede a titular con EDTA (sal disódica) hasta la aparición de un color azúl. Reacciones: Ca2+ + Mg2+ + Buffer PH 10 Ca2+ + Mg2+ + ENT Ca2+ + Mg2+ + ENT [Ca-Mg--ENT] (complejo purpura) [Ca-Mg--ENT] + EDTA Ca-Mg--EDTA] + ENT (color azul) Este método tiene un error relativo de 1.9% y una desviación estándar relativa de 9.2 %, tal como se determinaron en un estudio interlaboratorios. 3.2. APARATOS Y MATERIALES 2 matraces volumétricos de 1000 ml 2 matraces volumetricos de 100 ml 1 cápsula de porcelana 1 soporte con pinzas para bureta 2 matraces erlenmayer de 125 ml 1 pipeta de 10 ml 2 frascos goteros de 100 ml 3.3. REACTIVOS Ácido etilen-diamino-tetraacético (EDTA) Ácido Clorhídrico 0.1 M Cloruro de magnesio, hexahidrato Agua destilada Cloruro amónico (NH4Cl) 3.4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 3.4.1. PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Hidróxido de amonio (NH4OH) Eriocromo negro T. Etanol Clorhidrato de hidroxilamina Carbonato de calcio (CaCO3 a) Solución buffer pH 10: Disolver 6.56 gr. de NH4Cl y 57 ml de NH4OH en agua destilada y aforar a 100 ml. b) Solución de eriocrómo negro T: Disolver 0.5 g de Eriocromo negro T y 4.5 gr. de clorhidrato de hidroxilamina en 100 ml de etanol. c) Preparación de la disolución de EDTA 0.001 N: Disolver 2 gr de EDTA (sal disódica) más 0.05 gr de MgCl2.6H2O en agua destilada y aforar a 1000 ml. 2 Sistemas de tratamiento y potabilización de aguas Escuela Militar de Ingeniería d) Solución de cacl2 0.01 n: Disolver 0.5 gr de CaCO3 secado a 110 ° centígrados durante 2 horas y disolverlo en 10 ml de HCl 3N y aforar a 1000 ml con agua destilada. 3.4.2. ESTANDARIZACIÓN La estandarización del EDTA (sal disódica) se hace de la siguiente manera: Colocar 5 ml de solución de CaCl2 en un matraz Erlenmayer de 125 ml Añadir 5 gotas de solución buffer de pH 10 y 3 gotas de indicador de Eriocromo negro T, aparece un color púrpura en presencia de iones de calcio y magnesio Posteriormense procede a titular con la solución de EDTA cuya normalidad se desea conocer, se termina hasta la aparición de un color azúl. La Normalidad del EDTA se calcula así: 𝑁2 = 𝑉1 ∗ 𝑁1 𝑉2 Dónde: N2 = Normalidad del EDTA V1 = ml de solución de CaCl2 N1 = normalidad de la solución de CaCl2 V2 = ml gastados de EDTA 3.4.3. DETERMINACIÓN DE LA DUREZA TOTAL DEL AGUA 1. Monte la bureta y cárguela con la disolución de EDTA 0.01 M preparada previamente. Enrase la bureta abriendo la llave, asegurándose que en la punta inferior no quedan burbujas de aire. 2. Colocar 5 ml de la muestra de agua en un matraz erlenmayer de 125 ml. 3. Agregar 5 gotas de buffer pH 10 4. Añadir 3 gotas de ericromato negro T 5. Titular con EDTA (sal disódica) 0.01 N hasta que vire de púrpura a azul 3.5. CÁLCULOS 𝑚𝑒𝑞/𝑙 𝐶𝑎+2 𝑦 𝑀𝑔+2 = 𝑉 ∗ 𝑁 ∗ 1000 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 Dónde: V = ml gastados de EDTA N = Normalidad del EDTA a) Cálculos para Magnesio: 𝑚𝑒𝑞 𝑚𝑒𝑞 +2 𝑚𝑒𝑞 +2 𝑀𝑔+2 = [ 𝐶𝑎 𝑦 𝑀𝑔+2 ] − ( 𝐶𝑎 ) 𝑙 𝑙 𝑙 b) Cálculos para Dureza Total: Expresada como ppm de CaCO3 𝑚𝑒𝑞 𝑚𝑒𝑞 +2 𝑑𝑒 𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = [ 𝐶𝑎 𝑦 𝑀𝑔+2 ] ∗ 50 𝑙 𝑙 c) Cálculos para Dureza de Calcio: Expresada como ppm de CaCO3 2 Sistemas de tratamiento y potabilización de aguas Escuela Militar de Ingeniería 𝑚𝑒𝑞 𝑚𝑒𝑞 +2 𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑙𝑐𝑖𝑜 = 𝐶𝑎 ∗ (50) 𝑙 𝑙 d) Cálculos para Dureza de Magnesio: Expresada como ppm de CaCO3 𝑚𝑒𝑞 𝑚𝑒𝑞 𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑔𝑛𝑒𝑠𝑖𝑜 = 𝑀𝑔+2 ∗ (50) 𝑙 𝑙 4. CONCLUSIONES 5. BIBLIOGRAFÍA Fernandez, A. (2006). Dureza en aguas de consumo humano y uso industrial, impactos y medidas de mitigación. Estudio de caso: Chile. Memoria para optar al título de ingeniero civil, Universidad de Chile facultad de ciencias físicas y matemáticas Departamento de ingeniería civil. Henry, J., Heinke, G. (1999). Capítulo 11 Abastecimiento de agua. Ingeniería Ambiental. (pp. 408 – 409). México. Salvador. U. (2011). Determinación de Dureza en agua. Método EDTA. Extraído el 20 de junio de 2019 desde https://es.slideshare.net/shuaranca/determinacin-de-dureza-enagua?from_action=save American Society for testing and Materials. Annual book of Standards 1994 Determinación de dureza en agua. Metodo ASTM D 1126-92 Standard methods for the examinatión of water and waste water publicado por la APHA. Determinación de Dureza en agua Método 2340 C, 1995 3
