determinacion de dureza total en aguas naturales y residuales

QUMICAANALITICAAPLICADAINORGNICAQMC613

DeterminacindeDurezaTotalenaguasnaturalesyresidualesProcedimientoOperativoEstndar

Lic.LuisFernandoCceresChoque

29/09/2013

MtodoTitulomtricoconEDTA

PROCEDIMIENTO OPERATIVO ESTNDAR Emisin:CodificacinyRevisinEd.0001Pgina2de6Determinacin de Dureza Total

POE1600DI

DeterminacindeDurezaTotalenAguasNaturalesyResiduales

Tabladecontenido1. APLICACIN.............................................................................................................................32. REFERENCIAS...........................................................................................................................33. RESUMENMTODO.................................................................................................................34. PRECAUCIONESDESEGURIDAD..............................................................................................35. INTERFERENCIAS......................................................................................................................36. MUESTREOYPRESERVACIN..................................................................................................57. INSTRUMENTOSYMATERIAL..................................................................................................58. REACTIVOS...............................................................................................................................59. CALIBRACINDELMTODO....................................................................................................610. PRECAUCIONESPARALAOPERACIN...................................Error!Marcadornodefinido.11. ANLISISDELAMUESTRA...................................................................................................712. ANLISISDEDATOS.............................................................................................................813. CONTROLDECALIDAD...........................................................Error!Marcadornodefinido.14. BIBLIOGRAFA........................................................................Error!Marcadornodefinido.


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1. APLICACIN

1.1. Este Procedimiento Operativo Estndar (1500DI), se utiliza para la determinacin de dureza total en aguas naturales y efluentes industriales lquidos.

2. REFERENCIAS2.1. Noma Boliviana NB 512

2.2. Fichas de Seguridad de Reactivos Qumicos

3. RESUMENMTODO3.1. La dureza total se define como la suma de concentracin de iones calcio y

magnesio, expresados como carbonato de calcio (CaCO3), en mg/L.

3.2. Los iones calcio y magnesio forman complejos estables con etilendiamino tetraacetato disdico (EDTA). El punto final de la titulacin es detectado por el viraje de color del indicador "Negro de Eriocromo-T", el cual presenta un color rosado en presencia de calcio y magnesio en forma libre y un color azul cuando los cationes estn formando complejos con EDTA.

4. PRECAUCIONESDESEGURIDAD4.1. Emplear guardapolvo en laboratorio u overol en campo, guantes de nitrilo y lentes

para la manipulacin de muestras y reactivos. Es recomendable tambin el empleo de mscara para solventes orgnicos.

5. INTERFERENCIAS5.1. Algunos iones de metales pueden causar desvanecimiento del color o producir

diferentes puntos finales en la titulacin o por reaccin colateral estequiomtrica del EDTA. Reducir estas interferencias adicionando inhibidores antes de la titulacin (tabla 1). Si las concentraciones de los metales presentes son mayores, se debe determinar calcio y magnesio por un mtodo que no utilice EDTA y se puede obtener la dureza por clculo.


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5.2. La materia orgnica suspendida o coloidal puede interferir tambin con el punto

final de la determinacin. Se debe eliminar esta interferencia evaporando la muestra en un bao de vapor y luego calentar en mufla a 550C hasta oxidar por completo la materia orgnica. Disolver el residuo en 20 mL de cido clorhdrico 1N (HCl), neutralizar a pH 7 con hidrxido de sodio 1N (NaOH), y continuar de acuerdo con el procedimiento general.

Tabla 1: Mximas concentraciones de sustancias de interferencia permisibles con inhibidores

SustanciadeInterferencia

MximaConcentracindeInterferencia(mg/L)

InhibidorI InhibidorIIAluminio 20 20Bario * *Cadmio * 20Cobalto >20 0.3Cobre >30 20Hierro >30 5Plomo * 20

Manganeso * 1Nquel >20 0.3

Estroncio * *Zinc * 200

Polifosfato 10


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Nota: Tabla basada en porciones de muestras de 25 mL diluidas a 50 mL.

(*) Titulados como dureza

Precauciones para la titulacin:

1.1 La metodologa debe realizarse a temperatura ambiente, en muestras fras el cambio de color se vuelve muy lento y en aguas calientes la descomposicin del indicador es problemtica.

1.2 El pH especificado (10 0.1) puede provocar precipitacin de CaCO3 a pesar de que el reactivo titulante disuelve lentamente este precipitado.

Mtodos para reducir la precipitacin:

1) Diluir la muestra con agua destilada de forma de reducir la concentracin de CaCO3 si en una dilucin 1+1 se produce precipitacin utilizar 2) o 3).

2) Si se conoce la dureza o es determinada por una titilacin preliminar, adicionar 90% o ms del reactivo titulante a la muestra antes de ajustar el pH con el buffer.

3) Acidificar la muestra y agitar con agitador magntico por 2 minutos de forma de eliminar el CO2 antes de ajustar el pH. Determinar la alcalinidad para indicar la cantidad de cido a adicionar.

6. MUESTREOYPRESERVACIN6.1. Recolectar la muestra en recipientes de plstico o botellas de vidrio de buen

cierre, sin cmara de aire. Mantener la muestra refrigerada a 4 C. Preservar con cido sulfrico o ntrico a pH < 2. La muestra es estable durante 6 meses.

7. INSTRUMENTOSYMATERIAL7.1. Matraz erlenmeyer de ms de 100mL o vaso de precipitado del mismo volumen.

7.2. Buretas de 10.0 mL y 25.0 mL, graduadas en 0.1 mL.

7.3. Pipetas automticas de 1.00 mL y de 10.00 mL

7.4. Matraz aforado de 1000 mL

7.5. Balanza analtica, precisin 0.01g


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7.6. Balanza analtica, precisin 0.0001g

7.7. Agitador magntico

7.8. Barras magnticas

7.9. Esptula metlica

7.10. Mortero

7.11. Mufla para trabajar a 550 C

7.12. Cpsulas de porcelana

7.13. Probetas

8. REACTIVOS8.1. Solucin buffer: disolver 1.179 g de etilendiaminotetra acetato disdico

dihidratado (EDTA) y 780 mg de sulfato de magnesio heptahidrato (MgSO4.7H20) o 644 mg de cloruro de magnesio hexahidrato (MgCl2.6H2O) en 50 mL de agua destilada. Agregar a sta solucin 16.9 g de cloruro de amonio (NH4Cl) y 143 mL de hidrxido de amonio (NH4OH) concentrado. Mezclar y diluir a 250 mL con agua destilada. Almacenar en botella de plstico, esta solucin es estable un mes.

8.2. Indicador Negro de EriocromoT (NET): mezclar 0.5 g de NET con 100 g de cloruro de sodio (NaCl) y pulverizar en mortero.

8.3. Solucin titulante de EDTA 0.01M: disolver 3.723 g de etilendiamino tetraacetato disdico dihidratado (EDTA) en agua destilada y diluir a 1000 mL. Guardar en botella de plstico. Titular contra solucin patrn de calcio.

8.4. Solucin patrn de calcio 1 g/L CaCO3: pesar 1,000 g de CaCO3 anhidro seco en un matraz erlenmeyer de 500 mL. Agregar lentamente solucin de HCl 1+1 hasta que todo el carbonato de calcio se halla disuelto. Agregar 200 mL de agua destilada y hervir 5 minutos para eliminar completamente el CO2. Enfriar, agregar unas gotas de rojo de metilo y ajustar al color intermedio naranja agregando solucin 3 N de NH4OH o solucin 1+1 de HCl segn corresponda. Transferir cuantitativamente y enrasar a 1000 mL en matraz aforado con agua destilada.

8.5. Inhibidor I: Ajustar las muestras cidas a pH 6 o mayor con buffer o NaOH 0.1 N.


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Adicionar 250 mg de cianuro de sodio en polvo. Adicionar suficiente buffer para ajustar el pH a 10.0 0.1. Tener precauciones en el uso de cianuro de sodio por ser extremadamente txico.

8.6. Inhibidor II: Disolver Sulfuro de Sodio (5 g de Na2S 9H2O 3.7 g de Na2S. 5 H2O) en 100 mL de agua destilada. Este inhibidor se deteriora en contacto con el aire. Se produce un precipitado de sulfuro cuando altas concentraciones de metales pesados estn presentes, oscureciendo el punto final. Emplear 1 mL en la titulacin de la muestra.

8.7. NaOH 0.1 N

9. PRECAUCIONESPARALAOPERACIN9.1. Realizar la titulacin dentro de los cinco minutos luego de agregar la solucin

buffer.

9.2. Se debe descartar la solucin buffer, si al adicionar a la muestra 1 o 2 mL de buffer, no se alcanza el pH deseado (pH 10.0 0.1) en la muestra.

9.3. Para muestras con una dureza menor a 5 mg/L (aguas blandas o aguas naturales), se debe aumentar el volumen de muestra para la titulacin (100 a 1000 mL), adicionar proporcionalmente a su vez, una mayor cantidad de inhibidor si fuera necesario, indicador y solucin buffer. Se debe a su vez realizar un blanco, con el mismo volumen de muestra as como con las mismas cantidades adicionadas de inhibidor, indicador y solucin buffer. Utilizar en este blanco el volumen de EDTA adicionado en la muestra.

10. CALIBRACINDELMTODO10.1. Titulacin de la solucin de EDTA: tomar 10 mL de la solucin patrn de

CaCO3 y llevar a 50 mL con agua destilada. Agregar 1,0 mL de solucin buffer.

NOTA: la toma de la solucin de CaCO3 debe realizarse con pipeta aforada de 10 mL o en la balanza de precisin 0.01g.

10.2. Agregar una punta de esptula de NET. Titular con la solucin EDTA, lentamente y agitando continuamente hasta viraje de color de la solucin de color rosado a azul.


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10.3. La normalidad del EDTA se determina segn:

N = mg de CaCO3 equivalentes a 1000 mL de EDTA.

C = mg/L CaCO3 de la solucin estndar de carbonato de calcio (8.4).

T = Toma en mL de solucin de carbonato de calcio.

G = Gasto en mL de EDTA utilizados en la valoracin

11. ANLISISDELAMUESTRA11.1. Tomar en un erlenmeyer un volumen de muestra que requiera ms de 15 mL

de gasto de la solucin titulante EDTA y completar la titulacin dentro de los 5 minutos siguientes a la adicin del buffer.

11.2. Agregar 1 2 mL de solucin buffer y una punta de esptula de NET.

11.3. Titular con solucin de EDTA lentamente y agitando con agitador magntico, hasta viraje de color de la solucin de rosado a azul.

NOTA: Si no se obtiene un punto final definido en cuanto a coloracin, esto usualmente indica que debe adicionarse un inhibidor en este momento o que el reactivo indicador se ha deteriorado.

12. ANLISISDEDATOS12.1. La Dureza total se determina segn: Dureza Total,

N = mg de CaCO3 equivalentes a 1000 mL de EDTA.

T = Toma en mL de muestra (Se considera densidad de la muestra 1 g/mL).

G = Gasto en mL de EDTA utilizados en la valoracin.


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13. CONTROLDECALIDAD

13.1. Control de la exactitud: Analizar 10 mL de la solucin de "Control de Dureza Total-Dureza Calcio" simultneamente con las muestras. Se compara el resultado con su valor de referencia y lmites de aceptacin. Cuando el resultado no se encuentre dentro del rango de los lmites, se debe revisar el procedimiento y repetir el anlisis.

13.2. Control de la precisin: Se debe realizar un anlisis por duplicado de una de cada tres muestras, mnimo una por lote de muestras. Verificar que la dispersin de los duplicados est dentro de los lmites de control de Rangos normalizados correspondientes.

14. BIBLIOGRAFA14.1. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the Examination

of Water and Wastewater. 22nd Edition. Washington, APHA, 2012. 2340 Hardness pp 2-44 al 2-47.

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