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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

DETERMINACIÓN DE SULFATOS CURSO ANÁLISIS DE AGUA Y DESAGÜE – SA413 DOCENTE: ING. ARTURO ZAPATA PAYCO

INTEGRANTES: 

CARDENAS PEREZ RONALD ANTHONY - 20152260J



CRUZADO CHINGAY ARTURO

Lima, Perú

2018

-20161325C

ÍNDICE

Contenido INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 3 OBJETIVOS ................................................................................................................................. 3 MARCO TEÓRICO ....................................................................................................................... 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ...................................................................... 7 CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 8 RECOMENDACIONES ................................................................................................................. 9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................ 9 ANEXO ....................................................................................................................................... 10

INTRODUCCIÓN El ion sulfato es uno de los mayores aniones presentes en aguas naturales , pues se encuentran muy distribuidos en la naturaleza y son abundantes en aguas duras . Tienen gran importancia en abastecimientos de agua potable debido a su efecto fisiológico catártico en los humanos. Los sulfatos son importantes tanto en abastecimientos públicos de agua como industriales , debido a la tendencia de las aguas que los contienen en apreciables cantidades a formar incrustaciones duras en calderos y calentadores . Los sulfatos también tienen gran importancia en desagües y los desechos industriales porque ellos son indirectamente responsables de dos serios problemas frecuentemente asociados con el manejo y tratamiendo del desague , tales como , olores y corrocion de conductos de desague.

OBJETIVOS    

Consolidar los conocimientos teóricos adquiridos, en la parte experimental sobre los sulfatos. Comprender la reacción química de desplazamiento en el método del turbidímetro Comprender la relación de turbidez con la cantidad de sulfatos presentes en la muestra mediante la curva de calibración Determinar la cantidad de sulfatos presentes en las muestras de agua potable mediante el método del turbidímetro.

MARCO TEÓRICO El sulfato se distribuye ampliamente en la naturaleza y puede presentarse en aguas naturales en concentraciones que van desde unos pocos a varios miles de miligramos por litro. El sulfato se encuentra también por los residuos del drenado de minas que pueden aportar grandes cantidades de SO4 debido a la oxidación de la pirita. Cuando la cantidad de sulfatos están en excesivas cantidades producen efectos fisiológicos catárticos en el humano. Po esa razón en el DS- 004-2017 emitido por el MINAM , indica que el ion sulfato no debe exceder de 500 mg SO4-2/l para aguas que puedan ser potabilizadas con tratamiento convencional. El MINSA indica que el ion sulfato no debe exceder de 400 ppm en el agua para el consumo humano. Los sulfatos son importantes en abastecimientos privados, debido a la tendencia de formar incrustaciones duras en calderos y calentadores.

Selección del método Se cuenta con 4 métodos para la determinación de sulfatos según The American Water Works Association: El método cromatográfico, gravimétrico, turbidímetro y el método automatizado de azul de metiltimol(F). A continuación, se detallara cada uno de ellos. El método cromatográfico de iones sulfatos Es adecuado para concentraciones superiores a 0.1mg/l, Método gravimétrico El método gravimétrico es para concentraciones de iones sulfatos superiores a 10mg/l, es considerado el más exacto. Tiene una exactitud aproximada del 1%, consiste principalmente que el sulfato precipita en una solución ácido clorhídrico(HCl) como sulfato bárico (BaSO4) por adición de cloruro de bario (BaCl2) SO42- (AC)+Ba -2+(AC)BaSO4(s) La precipitación se realiza cerca de la temperatura de ebullición y, tras un periodo de digestión, el precipitado se filtra, se lava con agua hasta eliminar Cl-, se somete a combustión o seca y se pesa como BaSO4. Interferencia:  La determinación gravimétrica de SO42- está sujeta a muchos errores, tantos positivos como negativos. En aguas potables, donde la concentración mineral es baja, pueden tener una importancia mínima.  La materia en suspensión, sílice, BaCl2 precipitante, NH3-, SO-2 y licor madre en el precipitado son los factores principales de los errores positivos.  Debe encontrarse ausentes el fierro y los sulfitos.

El método automatizado de azul de metiltimol(F) Método de análisis de gran número de muestras de sulfato solo cuando se dispone del equipo, y se pueden analizar unas 30 muestras por hora, consiste en que la reacción de SO 42- con cloruro de bario a Ph bajo, se formato sulfato de bario. A Ph alto, el exceso de bario reacciona con azul de metiltimol y produce un quelado azul. El azul de metiltimol no complejado es gris. La cantidad de azul de metiltimol sin complejar indica la concentración de SO42-

El método turbidímetro Aplicable a un rango de 1 a 40mg SO42- /l.. Es el método que realizaremos en el presente informe, consiste en que el ion sulfato SO42- precipita en un medio de ácido acético con cloruro de bario(BaCl2) de modo que forma cristales de sulfatos de bario(BaSO4) de tamaño uniforme. Se mide la absorbancia luminosa de la suspensión de BaSO4 con un fotómetro y se determina la concentración de SO42- por comparación de la lectura con una curva patrón. Interferencias:  Interferirá el color o la materia suspendida en gran cantidad. Parte de la materia en suspensión puede ser eliminada por filtración.  Interferirá el exceso de sílice superior a 500 ml/l, y en las aguas con gran cantidad de materia orgánica puede no ser posible precipitar BaSO4 satisfactoriamente. Instrumental:     

Agitador magnético. La velocidad de agitación debe mantenerse constante por cada serie de muestras y patrones, ajustado para evitar salpicaduras. Fotómetro Cronometro Solución tampón Cristales de cloruro de bario, en la estandarización se produce una turbidez uniforme con este rango de malla y el tampón apropiado

Procedimiento Formación de turbidez con sulfato de bario Mídanse 100 ml de muestra de agua diluida al 5% o una porción adecuada llevada a 100ml, en un Erlenmeyer de 250ml. Añádanse 20ml de solución tampón y mézclese en un agitador. Mientras se agita, añádase una cuchara de cristales de BaCl2, empezando el recuento de tiempo inmediato. Agítese durante 60+-2 segundos a una velocidad constante. Medida de turbidez del sulfato de bario Tras finalizar el periodo de agitación, viértase la solución en la cubeta del fotómetro y mídase la turbidez a los 5+- 0.5 minutos.

Preparación de la curva de calibración Calcúlese la concentración de SO42- en la muestra comparando la lectura de la turbidez con una curva de calibración preparada sometiendo los patrones de SO42- al método completo. Para la preparación de la curva de calibración, diluya a concentraciones adecuadas las soluciones patrón de sulfato y determíneles la turbiedad, después de aplicar el mismo procedimiento que se aplica a las muestras. Trace una curva de las lecturas del aparato en función de los mg de SO4 Debido a la interferencia que ocasionan el color y las sustancias suspendidas que persisten después del filtrado, es necesario practicar una corrección por la turbiedad aparente de la muestra Cálculo 𝒎𝒈 𝑺𝑶𝟒𝟐− 𝒎𝒈 𝑺𝑶𝟒^(𝟐−)𝒙𝑭𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓 = 𝒍 𝒎𝒍 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂

Toma de muestras y almacenamiento En presencia de materia orgánica, algunas bacterias pueden reducir SO4 a S-2 .Para evitar, consérvense las muestras muy contaminada a 4°C

Aplicación de la información de sulfatos El contenido de sulfatos en aguas naturales es una consideración importante para determinar su conveniencia para abastecimientos de agua públicos e industriales. En áreas donde la temperatura de los líquidos cloacales sea alta, el tiempo que permanece es largo y es apreciable la concentración de sulfatos, en la parte superior de la tubería de concreto puede producirse corrosión. Pero actualmente las tuberías en el Perú son de PVC donde no ocurre corrosión sin embargo si se dispone aguas de altas temperaturas se comprime la tubería. La corrosión en la parte alta de la tubería resulta de la oxidación del H2S a H2SO4. El H2SO4 es ácido fuerte que ataca el concreto. Este efecto es intensivo en la parte alta (corona) cuando el drenaje está trabajando a menos de medio tubo.

Bacterias H2S + 2O2 -> H2SO4

RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Las muestras de agua contenían una gran cantidad de sulfatos, por ello se diluyo al 5% de la solución de las muestras para que pueda leerse la turbidez de las soluciones resultantes.

Tabla 1 Resultados de turbidez del agua diluida al 5%

Lugar de proveniencia MUESTRA 1 Lince MUESTRA 2 Puente Piedra

Turbiedad(UNT) 37.9 56

Para obtener la concentración de sulfatos en la muestra analizada se lee el valor de NTU's registrados con la curva de calibración para sulfatos previamente obtenida y se encuentra su valor en concentración

Figura 1 Curva de calibración para sulfatos

La ecuación de la curva: 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑆𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜𝑠 = 0.3948𝑥𝑇𝑢𝑟𝑏𝑖𝑑𝑒𝑧 + 1.3065 … 𝐸𝑐(1) Reemplazaremos los valores experimentales obtenidos de turbidez en la ecuación (1) Muestra 1 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑆𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜𝑠 = 0.3948𝑥(37.9) + 1.3065 𝑚𝑔 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑆𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜𝑠 = 16.26 𝑙

Muestra 2 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑆𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜𝑠 = 0.3948𝑥(56) + 1.3065 𝑚𝑔 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑆𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜𝑠 = 23.415 𝑙

Se multiplica por el Factor=20 al resultado de concentraciones de sulfato anterior, ya que se diluyo al 5% las muestras de agua potable. Tabla 2 Resultados de la concentración de sulfatos para cada muestra

Lugar de proveniencia MUESTRA 1 Lince MUESTRA 2 Puente Piedra

Concentración Turbiedad(UNT) (ppm) 325.25 37.9 468.3 56

CONCLUSIONES 

La reacción química que se presenta en el método del turbidímetro es de desplazamiento doble, que consiste en que el ion sulfato SO42- precipita en un medio de ácido acético con cloruro de bario(BaCl2) de modo que forma cristales de sulfatos de bario(BaSO4) de tamaño uniforme



Para determinar la relación entre sulfatos y turbidez es necesario hacer pruebas de dilución a concentraciones adecuadas a la solución patrón de sulfato, se infiere que tiene un comportamiento lineal creciente, donde a mayor concentración de sulfatos mayor turbidez.



Se ha determinado que la muestra de agua potable de distrito de Lince(325.25ppm) contienen una concentración de sulfatos menores a la concentración máxima admisible de 400mg/l SO4 para el consumo humano y que no posee un efecto laxante.



Se ha determinado que la muestra de agua potable del distrito de Puente Piedra(468.3 ppm) contiene una mayor concentración de sulfatos a la máxima admisible de 400mg/l SO4 para el consumo humano.

RECOMENDACIONES  



La velocidad de agitación del imán debe mantenerse constante, ajustando para evitar salpicaduras. Para la determinación de la turbidez de las muestras mediante el equipo nefelométrico es necesario mantener el vidrio sin suciedad (utilizar papel para su uso) y que la muestra no presente burbujas de aire. Para mejorar la precisión de los datos en la muestra se recomienda usar un cronometro , al momento de llevar la muestra al agitador magnético y cuando se vierte la solución en la cubeta de fotómetro.

BIBLIOGRAFÍA 

APHA, AWWA and WPCF (1989). Métodos Normalizados para el análisis de aguas potables y residuales. Diaz de Santos, pp.4-229—235

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Blasco, E. J. (1998). ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE. Lima: Banco de Libros Direccion de Bienestar Univerditario El Peruano (2017). Normas Legales. DECRETO SUPREMO N° 004-2017-MINAM. Reglamento de Calidad del agua (digesa).

 

ANEXO

Tabla de parámetros calculados: Muestra\Paráme tro El Dorado Pte.Piedra Av. Juan Pardo de Zela-Lince

Turbieda d 0.92 UNT

pH

Alcalinidad

Acidez

Cloruros

Sulfatos

7.71

48 𝑚𝑔𝑟 𝐶𝑎𝐶𝑂3

0.8 𝑚𝑔𝑟 𝐶𝑎𝐶𝑂3

79.99

468.3

0.81 UNT

7.18

32 𝑚𝑔𝑟 𝐶𝑎𝐶𝑂3

0.8 𝑚𝑔𝑟 𝐶𝑎𝐶𝑂3

179.99

325.25