• Author / Uploaded
• alexadco

Citation preview

DETERMINACION DE SOLIDOS SEDIMENTALES, SOLIDOS EN SUSPENSIÓN Y SOLIDOS TOTALES DISUELTOS (STD) 1. OBJETIVOS  Conocer las técnicas para determinar los sólidos totales, disueltos, suspendidos y sedimentables de una muestra de agua.  Determinar los sólidos totales, disueltos y sedimentables en una muestra de agua una planta de tratamiento de aguas residuales. 2. INTRODUCCIÓN En el agua que se encuentra en la naturaleza se pueden encontrar varias impurezas de forma suspendida o disuelta. En la cuantificación de los niveles de impurezas, el término sólido en suspensión describe las partículas en suspensión presentes en una muestra de agua. Prácticamente, estas partículas se definen por su imposibilidad de ser separadas de la muestra de aguas usando un filtro. Las partículas más pequeñas, incluyendo especies conteniendo cargas iónicas, se refieren como sólidos disueltos. En el agua potable es importante tomar en cuenta ambas concentraciones de sólidos disueltos y en suspensión. El contaminante más común del mundo es la tierra en forma de TSS (siglas en inglés de total suspended solids, sólidos en suspensión totales). Implicaciones de los sólidos en suspensión totales (TSS).  Altas concentraciones de sólidos en suspensión pueden depositarse en el fondo de un cuerpo de aguas, cubriendo organismos acuáticos, huevos, o larvas de macro invertebrados. Este depósito puede impedir la transferencia de oxígeno y resultar en la muerte de los organismos enterrados bajo esta capa.  Altas concentraciones de sólidos en suspensión disminuyen la eficacia de agentes desinfectantes del agua potable; por proveer a los microorganismos de un sitio protector frente la presencia de desinfectantes. Esta es una de las razones por las que los TSS, también conocido como la turbidez de agua, se filtran en una planta de tratamiento de aguas residuales.  Hay contaminantes de origen orgánico e inorgánico que son absorbidos en la tierra y que subsiguientemente aumentan la concentración de contaminantes presentes en los sólidos. Es decir que contaminantes absorbidos en sólidos pueden ser transportados a otros cuerpos de agua, resultando en la exposición de contaminantes a organismos lejos del origen de contaminación. 3. FUNAMENTO TEORICO El término sólido hace referencia a la materia suspendida o disuelta en un medio acuoso. Una de las características físicas más importantes del agua es el contenido total de sólidos, esta incluye la materia en suspensión, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta. La determinación de sólidos disueltos totales mide específicamente el total de residuos sólidos filtrables (sales y residuos orgánicos). Los sólidos disueltos pueden afectar adversamente la calidad de un cuerpo de agua o un efluente de varias formas; las aguas para el consumo humano, con un alto contenido de sólidos disueltos, son por lo general de mal agrado para el paladar y pueden inducir una reacción fisiológica adversa en el consumidor. Por esta razón los análisis de sólidos

disueltos son también importantes como indicadores de la efectividad de procesos de tratamiento biológico y físico de aguas usadas. La determinación de sólidos totales en muestras de agua por desecación es un método muy utilizado, algunas de sus aplicaciones son: determinación de sólidos y sus fracciones fijas y volátiles en muestras sólidas y semisólidas como sedimentos de río o lagos, lodos aislados en procesos de tratamiento de aguas limpias y residuales y aglomeraciones de lodo en filtrado al vacío, de centrifugación u otros procesos de deshidratación de lodos. Los sólidos en suspensión son aquellos que se encuentran en el agua sin estar disueltos en ellas, pueden ser sedimentables o no y, para determinar su cantidad en forma directa es complicado, para ello se calcula matemáticamente conociendo la cantidad de sólidos no sedimentables y de sólidos en suspensión y realizando una diferencia de estas dos medidas. Mientras que los sólidos disueltos son todas las sustancias que se encuentran disueltas en el agua, no se pueden determinar de una forma directa, sino que tendremos que calcular su cantidad numéricamente restando a los sólidos totales los sólidos en suspensión. SOLIDOS SEDIMENTABLES Partículas gruesas que se encuentran en un volumen determinado de líquido que se depositan por gravedad SOLIDOS TOTALES DISUELTOS Es una medida grosera de la concentración total de sales inorgánicas en el agua e indica salinidad. Para muchos fines, la concentración de STD constituye una limitación importante en el uso del agua. En ingles: TOTAL DISSOLVED SOLIDS o TDS. SOLIDOS SUSPENDIDOS Los sólidos en suspensión, es la medida de los sólidos sedimentables y de los no sedimentables, que pueden ser retenidos en un filtro. Pueden causar depósitos en conducciones, calderas, equipos y las bacterias tienen un soporte donde puedan quedar adheridas y hacer su función en las aguas residuales. En la siguiente tabla se establecen los tipos de sólidos y la forma como se determinan respectivamente: SOLIDOS Solidos totales

Solidos sedimentables

Sólidos suspensión

DETERMINACION Se secan 103°C – 105°C. La determinación de solidos totales permite estimar la cantidad de materia disuelta y en suspensión que lleva una muestra de agua. El análisis de solidos sedimentables presentes en una muestra de agua indica la cantidad de solidos que pueden sedimentarse a partir de un volumen dad de muestra en un tiempo determinado en Los sólidos en suspensión se determinan por la diferencia de peso de un filtrador por lo cual se hace pasar la muestra.

4. MATERIALES Y REACTIVOS -Equipo de filtración. -Bomba de vacío -Horno. -Balanza analítica de precisión. -Filtros de análisis de sólidos. -Crisol de porcelana. -Probetas. -Vasos de precipitados. -Conos Imhoff. -Pipeta. -propipeta. 5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Solidos sedimentables 1. mezclar la muestra a fin de asegurar una distribución homogénea de los sólidos en suspensión. 2. tomar un volumen de muestra conocido, homogeneizada previamente por agitación e introducir en un cono inhoff. 3. dejar decantar la muestra durante 54 minutos para que se sedimenten los sólidos. 4. transcurrido este tiempo de agitar suavemente, por rotación, para que sedimenten los sólidos adheridos a las paredes de la probeta y dejar reposar la muestra otros 15 minutos. 5. leer directamente en la probeta los mililitros de solidos sedimentados. 6. si el cono inhoff o pera de decantación no tiene graduación medir con el calibrador y calcular el volumen El contenido en sólidos sedimentables se calcula a partir de la siguiente expresión: Sólidos sedimentables (ml/l) = V’/V, Donde: V: volumen de muestra utilizado, en litros. V’: volumen de precipitado formado en el cono Inhoff, en ml. Sólidos suspendidos

1. Tomar un filtro de análisis de sólidos y ponerlo en un crisol de porcelana. 2. El conjunto se introducirá en una estufa a 105ºC durante dos horas. 3. Una vez pasadas las dos horas se sacará el filtro con el crisol de porcelana y se enfriará en el desecador. 4. El filtro con el crisol una vez enfriado se pesará hasta conseguir un peso constante. 5. Agitar la muestra vigorosamente y filtrar un volumen conocido (V) de la misma, utilizando para ello un equipo de filtración al vacío, constituido por un matraz de recepción del líquido filtrado, un porta filtros para colocar el filtro y un embudo de filtración donde se adicionará la muestra. 6. El equipo de filtración se conectará a una bomba de vacío. El filtro utilizado para este análisis se caracteriza por presentar dos superficies bien diferenciadas, una más rugosa que será la que se colocará encima del porta filtro. 7. Una vez filtrada la muestra se recogerá el filtro y se colocara en el crisol de porcelana. El filtro utilizado anteriormente será secado a 105ºC durante 1 hora. El contenido en sólidos en suspensión se calcula a partir de la siguiente expresión: Sólidos en suspensión (mg/l) = (Pd-Pa)/V Donde: Pd: peso del filtro-vidrio después de evaporar el agua, en mg. Pa: peso del filtro-vidrio antes de añadir la muestra, en mg. V: volumen de muestra utilizado, en litros. Solidos totales disueltos 1. filtrar 50 ml de agua a través de un embudo que contenga un papel filtro previamente lavado con agua desionizada 2. recolectar el agua filtrada en una capsula de porcelana en condiciones similares a la de solidos totales 3. continuar de acuerdo al procedimiento indicado para los sólidos totales. 4. determinar el contenido de solidos totales disueltos en agua. El contenido de solidos disueltos se calcula a partir de la siguiente expresión: mg de solidos totales disueltos/L = (A-B) * 1000/volumen de muestra (ml) Dónde: A: Peso de residuo seco + placa, mg B: Peso de la cápsula, mg 6. RESULTADOS Solidos sedimentables

Volumen utilizado de la muestra de agua: 370 ml = 0,37 L Tiempo inicial: 7:15 am del día miércoles Tiempo final: 8:15 am del día miércoles Volumen del solido sedimentable: 3,37 ml [Solidos sedimentables] = 3.37 ml/0.37 L = 9.11 ml/L Por lo tanto un litro de la muestra tomada de uno de los charcos de agua ubicados en la salida coata se tiene 9.11 mililitros de solidos sedimentables. Solidos suspendidos Capacidad del matraz o volumen: 500 ml Volumen utilizado de la muestra de agua: 100ml = 0.1 L El secado se dio en estufa eléctrica, a una temperatura de 95°C, tiempo aislado 3 horas con 32 minutos Masa del papel filtro + el crisol de porcelana antes de añadir la muestra: 50.9324 g Masa del papel filtro + el crisol de porcelana después de evaporar el agua: 53.3300 g [Solidos suspendidos] = (53.3300g – 50.9324g)/0.1L = 23.976 g/L Por lo tanto un litro de la muestra tomada de un pozo ubicado en la salida cuzco se tiene 23.976 gramos de solidos suspendidos. Solidos totales disueltos Filtrando 25 ml de agua a través de un embudo que contenía papel filtro. Volumen utilizado de la muestra de agua: 25 ml Proceso de evaporación: Tiempo de inicio: 8:00 am Tiempo final: 8:26 am Temperatura: 400°C Tiempo aislado de la capsula en la campana desecación después de evaporar el agua: 15 minutos Masa de la capsula de porcelana: 73.0635 g = 73063,5 mg Masa del residuo seco + la capsula de porcelana: 73.0805 g = 73080,5 mg [Solidos totales disueltos] = (73080,5-73063,5) /0.025 ml = 680 mg/L Por lo tanto, aplicando la formula mencionada en el procedimiento experimental se sabe que un mililitro de la muestra tomada de un pozo ubicado en la salida cuzco se tiene 680 litro de solidos totales disueltos. 7. CONCLUSIONES

En conclusión todas las aguas o fuentes de agua presentan sólidos en suspensión debido a la tierra encontrada en el aire en forma de pequeñas partículas, y otras partículas. La técnica más efectiva para la determinación de solidos sedimentables en un volumen determinado es dejar que se sedimenten en tiempo determinado, para los sólidos suspendidos es dejar filtrar una muestra de agua y en el caso de los sólidos totales disueltos es necesario filtrar un volumen de la muestra de agua y luego evaporar el agua y como residuo tenemos los sólidos totales disueltos. Los sólidos encontrados en la muestra de agua tomada de la salida coata de un charco de agua es la siguiente: solidos sedimentables 9.11 ml/L. En el caso de la muestra tomada de un pozo ubicado en la salida cuzco se determinó la cantidad de sólidos suspendidos 23.976 g/L, solidos totales disueltos 680 mg/ml. 8. CUESTIONARIO 1. ¿Qué información nos proveen las determinaciones de sólidos disueltos de cuerpos de agua dulce naturales y de aguas usadas de origen industrial? Nos indica la presencia de sales que tenemos disueltas, en la naturaleza tanto como en la industria pueden ser muy variadas y así como dependiendo de por donde pase ese rio o fuente de agua contendrá un tipo u otro de sales por ejemplo un rio pasa por minas de hierro y sus aguas contienen cantidades toxicas de hierro para el consumo. También podría decirse que estas aguas son debidas a la actividad industrial de la zona pero ahora esta actividad está parada y por filtración siguen siendo aguas cargadas de hierro. El problema básico de las aguas usadas por la industria es si contienen metales pesados como el cromo, mercurio, plomo, cadmio o muchos otros, las aguas pueden ser cristalinas y transparentes pero realmente ser muy toxicas. Un agua fecal nunca nos la beberíamos dado que su olor, gusto o color harían darse cuenta que es mala para el consumo humano, en cambio aguas cristalinas usadas para la industria por ejemplo cromados podría tener pequeñas fugas de cromo al rio y beber ese agua creyendo que es buena y en realidad ser más letal que el agua fecal dado que esta última solo nos causara un dolor de estómago y descomposición. De ahí la importancia de un análisis de este tipo antes de su consumo por que las sales disueltas en el agua no se ven pero pueden ser una toxina letal. La determinación de sólidos en cuerpos de agua dulce indica la presencia de STD, ya que tales solidos pueden alterar o degradar el desarrollo de la vida en el agua y las características de las aguas usadas, además que son consumidas por el ser humano. La información sobre los STD encontrados en aguas industriales indica la presencia de solidos tales como calcio, fosfatos, nitratos, sodio, potasio, cloruro y otros.

2. Existe una correlación positiva entre el total de sólidos disueltos y la conductividad en ambientes de agua dulce. La correlación se reduce significativamente cuando analizamos ambientes acuáticos hipersalinos. ¿Por qué? Un método alterno más sencillo consiste en estimar los sólidos disueltos totales Utilizando la medida de conductividad del agua. Se ha encontrado que existe una correlación directa entre conductividad y concentración de sólidos disueltos

totales (TDS) para cuerpos de aguas dulces y salobres. Dicha correlación no se extiende a ambientes "hipersalinos" (salinidad > 5%), donde la conductividad es afectada por la composición específica de iones presentes en el agua. En dichos ambientes, aun cuando la salinidad de dos estaciones pudiera ser la misma, la conductividad puede ser significativamente diferente, dado que las diferentes especies iónicas presentan niveles de conductancia específica diferentes. 3. ¿Cómo pueden afectar altas concentraciones de sólidos disueltos la transmisión de luz visible a través de la columna de agua y el patrón de absorción diferencial de los largos de onda que integran el espectro visible? El grado de penetración de la luz en agua está determinado por el tipo y cantidad de materia suspendida y materia disuelta en el agua. Las medidas de la cantidad de luz disponible a través de la columna de agua son importantes para identificar las zonas capaces de sostener actividad fotosintética. De igual forma dichas medidas son importantes para poder simular las condiciones de iluminación natural en el laboratorio. 4. ¿Por qué es importante determinar los sólidos en un agua residual y que indica su presencia? En las aguas residuales se encuentran todo tipo de sólidos, distinguiéndose entre ellos orgánicos e inorgánicos, los cuales son utilizadas por ejemplo como aguas de regadío para especies vegetales y que luego son consumidas por los seres humanos.Los sólidos comúnmente se clasifican en suspendidos, disueltos y totales. Todas las materias, excepto el agua contenida en los materiales líquidos, es considerada como materia sólida. La definición más generalizada de sólidos es la que se refiere a toda materia sólida que permanece como residuo de evaporación y secado bajo una temperatura entre 103-105 grados centígrados. Sólidos disueltos: Los sólidos disueltos, a veces denominados sólidos filtrantes, son aquellos que pasan a través del medio filtrante cuando se determinan los sólidos suspendidos. Sólidos disueltos totales: Indicador de la calidad de sales y sólidos disueltos en una muestra de agua. Existe una relación directa entre los sólidos disueltos totales y la conductividad, ya que ambos miden los compuestos iónicos disueltos. Sólidos filtrables: Son aquellos que atraviesan un filtro que puede retener sólidos de diámetro mayor a una micra. Sólidos flotantes/material flotante: Grasas, sólidos, líquidos y espuma removibles de la superficie de un líquido. Sólidos sedimentales: Se determinan como el volumen de sólidos en un litro de desecho, que sedimenta después de una hora en un cono Imhoff. Se expresa en mililitros por litro. Sólidos suspendidos: Material que permanece en suspensión en el agua residual y se determina como la cantidad de material retenido después de realizada la filtración de una muestra. Sólidos suspendidos volátiles: Representan la fracción de sólidos suspendidos que se volatiliza a 600 grados centígrados. Sólidos totales: Es la cantidad de materia que permanece como residuo después de una evaporación, entre 103 y 105 grados centígrados; de estos hacen parte los sólidos suspendidos y los sólidos disueltos. Sólidos volátiles: Son aquellos que se volatilizan a una temperatura de 600 grados centígrados. Si los sólidos totales se someten a combustión bajo una temperatura de 600 grados centígrados durante 20 minutos, la materia orgánica se convierte a C02 y H20. Esta pérdida de peso se interpreta en términos de materia orgánica o volátil. Los sólidos que no se volatilizan se denominan sólidos fijos.

5. ¿Qué son los sólidos volátiles y los sólidos fijos? ¿Qué indica? Solidos volátiles es la porción de la materia orgánica que puede eliminarse o volatilizarse cuando una materia orgánica se quema en un horno mufla a una temperatura de 550 °C. El contenido de sólidos volátiles se interpreta en términos de materia orgánica, teniendo en cuenta que a 550±50°c la materia orgánica se oxida formando el gas carbónico y agua que se volatilizan. Sin embargo, la interpretación no es exacta puesto que la pérdida de peso incluye también pérdidas debido a descomposición o volatización de ciertas sales minerales como por ejemplo las sales de amonio o carbonato de magnesio. Solidos fijos es el residuo de los sólidos totales, disueltos o suspendidos, después de llevar una muestra a sequedad durante un tiempo determinado a 550°C. La determinación indica una aproximación de la cantidad de materia orgánica presente en la fracción sólida del desecho.

9. RECOMENDACIONES  El agua a recoger como muestra debe contener alta cantidad de sólidos visibles, para que la determinación sea más efectiva y el estudiante no tenga problemas en la experiencia de la determinación de solidos sedimentables y disueltos. 10. BIBLIOGRAFIA GLOSARIO (2016).solidos volátiles. Perú. Rescatado de https://glosarios.servidoralicante.com/medio-ambiente/solidos-volatiles AULAVIRTUAL (2015), caracterización de agua residual, Perú rescatado de http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/simulacion/modulos/curso/uni_03/u3c3s 4.htm AGUAMARKET (2017), solidos, chile, rescatado de http://www.aguamarket.com/diccionario/terminos.asp?Id=2082%20&%20termino= S%F3lidos SEVERICHE C. (2013), manual de métodos analíticos para la determinación de parámetros fisicoquímicos básico en aguas, enciclopedia virtual rescatado de http://www.eumed.net/libros-gratis/2013a/1326/index.htm DIGESA (2010), parámetros organolépticos, Perú, rescatado de http://www.digesa.minsa.gob.pe/DEPA/informes_tecnicos/GRUPO%20DE%20US O%201.pdf

11. ANEXOS

Lugares de muestreo: salida cuzco y salida coata.

11.1 experimento 01

11.2 experimento 02

11.3 experimento 03