SULFATOS

SULFATOS

Consideraciones Generales y Significado Sanitario

El in sulfato es uno de los mayores aniones presentes en aguas naturales

Se encuentran muy distribuidos en la naturaleza, y son abundantes en agua duras.

Tienen gran importancia en abastecimientos de agua potable, debido a su efecto fisiolgico catrtico en los humanos, cuando est presente en excesivas cantidades.

Por esta razn el Reglamento de la Requisitos Oficiales (fsico, fisicoqumicos y bacteriolgicos) que deben reunir las aguas de bebida para ser consideradas potables (R.S. del 17-XII-1946) del Ministerio de Salud, indica que el in sulfato no debe exceder de 250 ppm. (ahora 400 ppm).

Los sulfatos son importantes tanto en abastecimientos pblicos 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 tienen gran importancia en desages y desechos industriales, por que ellos son indirectamente responsables de dos serios problemas frecuentemente asociados con el manejo y tratamiento del desage. Estos son:

1. Olores.

2. Corrosin de conductos de desage.

Estos dos problemas resultan de la reduccin de sulfatos a H2S, bajo condiciones anaerbicos como se muestran en las siguientes reacciones:

SO4= + Materia Orgnica Bacterias Anaerbicas S= + H2O + CO2

S= + 2H

H2S

El H2S es un gas que causa parlisis de los centros nerviosos, del corazn y de los pulmones que resulta de la prdida del conocimiento y lleva a la muerte.

Seleccin del Mtodo de Anlisis

Existen tres mtodos usualmente usados para la determinacin de sulfatos, segn se empleen procedimientos gravimtricos, turbidimtricos o volumtricos.

La seleccin del mtodo depende considerablemente de tres condiciones:

El propsito para el cual se hace la determinacin

La concentracin de sulfatos en la muestra

La exactitud requerida de los resultados.

De acuerdo a estas condiciones:

a. Mtodo Gravimtrico

Se reconoce como procedimiento normal, es el ms exacto y se usa para

concentraciones mayores de sulfatos de 10 ppm. Tiene una exactitud

aproximada del 1%.

b. Mtodo Turbidimtrico

Es una determinacin rpida y exacta. Se usa para concentraciones menores de 10 ppm de sulfatos, siendo en este caso ms exacto que el mtodo anterior. Para mayores concentraciones su exactitud es de 10% o ms.

c. Mtodo Volumtrico.

Es menos exacto. Aplicable a soluciones que contengan ms de 100

ppm de sulfatos, donde es aceptable una exactitud de aproximadamente

10%. Se utiliza generalmente para anlisis de aguas de calderas, donde

es necesario rapidez en el resultado y donde la exactitud que da el

mtodo es suficiente.

Determinaciones en el Laboratorio

a. Mtodo Gravimtrico:

1. Principio

A la muestra que contiene sulfatos, se le agrega una solucin diluida de Cloruro de Bario, a fin de precipitar el in sulfato como Sulfato de Bario . As:

Ba++ + SO4=

BaSO4(o sea:

SO4Ca + BaCl2

BaSO4( + CaCl2Reaccin por desplazamiento. El in Ba++ desplaza al in Ca++ La precipitacin se realiza en una solucin ligeramente acidulada con HCl, a una temperatura cercana al punto de ebullicin.

El precipitado se filtra, se lava con agua, se calcina y se pesa como Sulfato de Bario.

2. Interferencia

Inducen a la obtencin de resultados altos la Slice y las sustancias suspendidas no voltiles.

Deben encontrarse ausentes el fierro y los sulfitos

3. Muestreo y Almacenamiento

En presencia de materia orgnica, algunas bacterias reducen los sulfatos a sulfuros; a fin de evitar esto, las muestras muy poludas deben conservarse a baja temperatura.

El sulfito puede oxidarse formando sulfatos, por medio del Oxigeno Disuelto, a un pH superior a 8.

4. Equipos y Reactivos.

EquiposAparato de Filtracin

Filtros Crisol Gooch

Desecador

Mufla con indicador de temperatura

Estufa de secado

Bao de vapor

ReactivosIndicador de Rojo Metilo

Acido Clorhdrico 1 + 1

Solucin de Cloruro de Bario

Crema de Asbesto

Solucin de Nitrato de Plata Acido Ntrico

5. Procedimiento

a. Se ajusta la muestra clarificada ( tratada si es necesario para eliminar los agentes interferentes) para que, aproximadamente, contenga 50 mgs del ion Sulfato en un volumen de 250 ml y se hace aproximadamente 0.05 N con HCl.

Se pueden tolerar menos concentraciones del ion Sulfato, si no es prctico concentrar la muestra al nivel ptimo, pero en tal caso es mejor fijar el volumen total a 150 ml.

Un substituto satisfactorio para el ajuste de la normalidad del cido es buscar que, por la adicin de HCl, la solucin sea justamente cida al indicador de rojo de metilo.

b. Agregue 2 ml de HCl 1+1 y caliente la solucin a

ebullicin.

c. Con agitacin suave agregue la solucin de Cloruro de

Bario tibia hasta que se considera completa la precipitacin

aplicando un exceso de unos 2 ml.

d. Si es pequea la cantidad de precipitado, se agrega un total

de 5 ml de solucin de Cloruro de Bario.

e. El precipitado que se forma deber dejarse en digestin durante 2 horas entre 80( a 90 (C.

f. Preparacin del filtro Crisol Gooch

Se prepara una capa filtrante de asbesto en el Crisol, usando un aparato adecuado de succin.

Se lava con varias porciones de agua destilada caliente, se seca y se calcina a 300 (C, cuando menos por 30 minutos. Se enfra el Crisol en desecador y se pesa.

g. Utilizando el Crisol Gooch preparado anteriormente filtre y

lave el precipitado con pequeas porciones de agua destilada

tibia, hasta que el filtrado este libre de Cloruro, segn la

indicacin del uso de la solucin de Nitrato de Plata Acido

Ntrico.

h. Se seca el filtro y el precipitado y se calcina a 300(C hasta

peso constante (mnimo 30 minutos).

i.Se enfra en desecador y se pesa.

6. Clculo

Mg BaSO4 x 411.5

mg/lt SO4= =

ml de muestra

Cmo se ha determinado ese clculo?

Peso Equivalente del BaSO4 = 116.71

Peso Equivalente del SO4= = 48.03

mg de SO4= Peso(mg)BaSO4

=

48.03

116.71

Luego:

Peso(mg)BaSO4 x 48.03

mg de SO4= =

116.71

Por ml de muestra:

Peso(mg)BaSO4 x 48.03

mg/ml de SO4= =

116.71 x ml de muestra

PM

P.Esp.

SO4=

32 + 16 x 4 = 22 + 64 = 96

48

SO4Ba 32 + 64 + 137 = 233

116

Para llevar a mg x litro (ppm)

Peso(mg) BaSO4 x 48.03 x 1000

Mg/ml de SO=4 =

ml de muestra x 116.71

De donde:

Peso(mg) BaSO4 x 411.5

Mg/litro de SO=4 =

ml de muestra

7. Precisin y Exactitud

Se obtiene una precisin aproximada de 1%

b. Mtodo Turbidimtrico

1. Principio

Este mtodo se basa en el hecho de que el Sulfato de Bario tiende a precipitarse en forma coloidal y que esta se mejora ms an con la presencia de apreciables cantidades de Cloruro de Sodio.

Por estandarizacin del procedimiento usado para producir la solucin coloidal del Sulfato de Bario, es posible obtener resultados que son cuantificables y aceptables para una gran cantidad de propsitos.

2. Determinacin

a. Aparatos a utilizar:

Turbidmetro Hellige

Erlenmeyer

Cucharita de capacidad 0.4 ml aproximadamente.

b. Reactivos

Cloruro de Bario en cristales, que pasa por malla 20 y sea retenido en malla 30, calidad ACS

Solucin acondicionadora

Solucin patrn de sulfato (1 ml = 0.10 mg de SO4)

c. Procedimiento

Filtre la muestra hasta obtener un filtrado sin turbiedad.

Tome 50 ml de la muestra filtrada en un Erlenmeyer de 250 ml y agrguele 5 ml de solucin acondicionadora. Mezcle bien y agregue una cucharadita de Cloruro de Bario, agite suavemente por 1 minuto y deje reposar 4 minutos.

Haga la lectura en el turbidmetro y obtenga la concentracin de sulfatos en la tabla que al efecto trae el turbidmetro.

d. Clculo

mg de SO4 x 1000

mg/l de SO4 =

ml de muestra

Notas

Para la preparacin de la curva de calibracin, diluya a

concentraciones adecuadas las solucin patrn de sulfato y

determneles la turbiedad, despus de aplicar el mismo

procedimiento que se aplica a las muestras. Trace una curva

de las lecturas del aparato en funcin de los mg de SO4Debido a la interferencia que ocasionan el color y las

sustancias suspendidas que persisten despus del filtrado, es

necesario practicar una correccin por la turbiedad aparente

de la muestra. Adems del blanco se procesa

simultneamente un testigo de la muestra a la que no se

agrega el Cloruro de Bario. La turbiedad obtenida de este

testigo se deduce de la obtenida de la muestra para l

correccin correspondiente.

Tambin interfiere la Slice en exceso de 500 mg/lt.

Asimismo, en aguas con elevado contenido de materia

orgnica puede no ser posible precipitar satisfactoriamente el Sulfato de Bario.

Si la muestra contiene ms de 100 mg/lt. de Sulfato dilyase y

determnese de nuevo.

3. Preparacin de los Reactivos

Solucin Acondicionadora

Mezcle 50 ml de glicerina con una solucin que contenga 30 ml de HCl concentrado, 300 ml de agua destilada, 100 ml de alcohol etlico o isoproplico al 95% y 75% gramos de Cloruro de Sodio, que no contenga Sulfatos por encima del 0.002%

Solucin Patrn de Sulfato (1 ml igual a 0.10 mg de SO4)

Diluir 10.41 ml de la solucin valorada de H2SO4 0.02N que se especifica para la alcalinidad, a un volumen de 100 ml con agua destilada.

4. Precisin y Exactitud

Se obtiene una precisin de aproximadamente 5% en el resultado, cuando no se tiene interferencias y es uniformemente buena la tcnica de laboratorista.

Se estima que la exactitud bajo las mejores condiciones analticas es de aproximadamente el 10% de la concentracin del in Sulfato, cuando la concentracin es inferior a 10 mg/lt y que decae mucho la exactitud para concentraciones superiores a 40 mg/lt.

c. Mtodo Volumtrico

Varios mtodos volumtricos han sido propuestos para la

determinacin de sulfatos. Todos ellos son faltos de sensibilidad y

precisin y no son aplicables para aguas naturales de carcter

potable. Ellos son usados para propsitos de control en aguas

salinas y de calderas.

Aplicacin de la Informacin de Sulfatos

El contenido de sulfatos en aguas naturales es una consideracin importante para determinar su conveniencia para abastecimientos de agua pblicos e industriales.

En reas donde la temperatura de los lquidos cloacales sean altos, el tiempo que permanecen en los desages es largo, y es apreciable la concentracin de sulfatos, en la cima o parte alta de la tubera de concreto puede producirse corrosin, (CROWN) y esto ha sido siempre un problema muy importante.

Por eso, en casos similares, es importante el contenido de sulfatos

Bacterias

H2S + 2O2 H2SO4

La formacin de H2S en desages y corrosin en la parte alta de la tubera, resulta de la oxidacin del H2S a H2SO4.

El H2SO4 es cido fuerte que ataca el concreto. Este efecto es intensivo en la parte alta (corona) cuando el drenaje est trabajando a menos de medio tubo.

Es decir el H2SO4 proviene de la oxidacin de los sulfuros.

El sulfuro de hidrgeno slo se encuentra donde se pueda formar, cuando las condiciones del medio sean favorables, por ejemplo en los procesos de descomposicin de las turbas, en los medios reductores en los que los sulfatos pasan a sulfuros por accin de las bacterias, en las aguas negras, etc.

Tambin puede tener origen geolgico. Se encuentra tambin en el fondo de los embalses recientemente construidos, y en algunos lagos, igualmente, en los ros que soportan una carga grande de aguas negras, cuando se encuentran en proceso de putrefaccin, por una polucin industrial, en las aguas mineromedicinales sulfhdricas, etc. En estas ltimas donde el anin sulfuro adquiere una extraordinaria importancia. Es importante conocer o tener presente lo descrito anteriormente ya que el hidrgeno sulfurado es muy txico.

En las aguas negras, el cido sulfhdrico presente es el resultado de la descomposicin anaerbica de los compuestos que contienen azufre (cistina, cisteina, metionina, etc.

El agua para la bebida no debe tener ni hidrgeno sulfurado ni in sulfuro.

En determinadas circunstancias, cuando se da una presencia elevada de materia orgnica y de microorganismos, principalmente anaerbicos, desaparecen los sulfatos y aparecen los hiposulfitos, sulfuros o el azufre. Por ejemplo, las aguas de la turberas y de las fuentes en las que se encuentra gran contenido de materia orgnica.

El hidrgeno sulfurado se elimina por simple aireacin y por cloracin. La presencia de hidrgeno sulfurado facilita el desarrollo de las bacterias, por lo que las aguas que lo contengan sern agresivas.

Gotitas de Agua

Hogar de

las

bacterias

H2S

O2

O2

H2S

Aire

H2S

O2

O2

O2

H2S

H2SProblemas

Desagede olor y

SO4=

S=corrosin

S= + 2H+

H2SCondiciones

Anaerbicas