UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLOESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

CURSO: Anlisis de aguas y aguas residualesTEMA: Alcalinidad y dureza del agua

Docente: Carlos B. Poma Villafuerte

ALCALINIDADCONSIDERACIONES GENERALES

En el agua la alcalinidad se debe generalmente a la presencia de bicarbonatos, carbonato e hidrxido y con menos frecuencia a boratos, silicatos y fosfatos.

En las aguas naturales, o sea en aquellas que no han sufrido tratamiento alguno, los bicarbonatos representan generalmente la alcalinidad, desde que son formados en considerable cantidad por la accin del CO2 sobre materiales bsicos del suelo.

SIGNIFICADO SANITARIO La alcalinidad del agua tiene poca importancia sanitaria. Aguas con alta alcalinidad, son usualmente de mal sabor, siendo rechazadas por el pblico, por lo que se tiende a conseguir otra fuente de abastecimiento siempre que sea posible. Aguas que han sido tratadas qumicamente, algunas veces tienen pH bastante alto, lo que origina objeciones de parte de los consumidores. Por esta razn existen normas para aguas qumicamente tratadas.

DETERMINACIN DE LA ALCALINIDAD Hay tres clases de alcalinidad: hidrxido (OH-), carbonatos (CO-23) y bicarbonatos (HCO3-).

Con el fin de distinguir las clases de alcalinidad presentes en una muestra y de determinar las cantidades de cada una de ellas se efecta la titulacin con 0,02 N de H2SO4, usando dos indicadores sucesivamente. Fenolftalena (C20H14O4) da color rosado solamente en presencia de hidrxido o carbonato. El cambio de rosado a incoloro ocurre a pH de valor 8,3. Anaranjado de metilo (CH3)2NC6H4N: NC6H4SO3Na) es amarillo en presencia de cualquiera de los tres tipos de alcalinidad anaranjado en neutro y rojo en presencia de cido. El cambio de color ocurre a un valor de pH 4,4.

DETERMINACIN DE LA ALCALINIDAD Alcalinidad de carbonatos puede estar presente en la muestra con alcalinidad de hidrxido o de carbonato, pero hidrxido y bicarbonatos no pueden estar juntos en la misma muestra.

Si hay alcalinidad a la fenolftalena en la muestra, es debido a la presencia de hidrxidos o carbonatos o ambos.

Si hay alcalinidad al anaranjado de metilo, es debido a cada una de las tres alcalinidades, o hidrxido y carbonatos, o carbonatos y bicarbonatos juntos

DETERMINACIN DE LA ALCALINIDAD Las siguientes ecuaciones ilustran las reacciones que ocurren cuando cada uno de los tres tipos de alcalinidad es titulada con el cido:

a) Hidrxido:2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O

b) Carbonato:2Na2CO3 + H2SO4 2NaHCO3 + Na2SO42NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2CO3

c) Bicarbonatos:2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2CO3

DETERMINACIN DE LA ALCALINIDADHay cinco condiciones de alcalinidad posibles en una muestra: Hidrxido solo Hidrxido y carbonato Carbonato solo Carbonato y bicarbonato Bicarbonato soloEstas cinco condiciones pueden separarse y las cantidades determinadas por titulacin con cido de la siguiente manera: Pipetear 100 ml de la muestra en un erlenmeyer y la misma cantidad de agua destilada en otro. Aadir tres gotas de fenolftalena a cada erlenmeyer. Si la muestra da color rosado, titule con 0,02 N de H2SO4 por medio de una bureta, hasta que el color rosado desaparezca y tome nota de los mL de cido usado. A los mismos erlenmeyer, aada tres gotas de anaranjado de metilo Si el color de la muestra es amarillo, titule con H2SO4 hasta que se note la primera diferencia en color, comparndola con la del agua destilada. El punto final es naranja. (tome nota de los mL de cido usado).

CALCULOF representa la alcalinidad mostrada por la fenolftalenaT representa la alcalinidad total M = T F alcalinidad adicional mostrada por el anaranjado de metilo.

Condicin 1: F = T o M = 0F indica hidrxidos o carbonatos, si M = 0 no hay carbonatos F es solo hidrxidos.

Condicin 2: F > 1/2 T; pero menor que T, o cuando M > 0.Hay alguna alcalinidad debida a carbonatos M mide la mitad de los carbonatos por lo tanto, los carbonatos es = a 2 M =2(T-F). Pero la condicin indica que F > T o mayor que 2M; por lo tanto hay alguna alcalinidad presente por Hidrxido. La alcalinidad de hidrxido es T-2(T-F) = 2F-T.

Condicin 3: Cuando F = T o F = MDesde que M representa la mitad de los carbonatos y desde que F = M, entonces F representa la otra mitad y solamente carbonatos estn presentes. CO3= = 2F = T.

CALCULO (Cont.)Condicin 4: F < T o M > FM puede ser mayor que F, slo cuando los bicarbonatos estn presentes en adicin a carbonatos. Esto excluye a Hidrxidos. La alcalinidad representada por F es la mitad de los carbonatos.Entonces 2F = carbonatos y los bicarbonatos = T 2F.

Condicin 5: F = 0 y M > 0En este caso no hay hidrxidos ni carbonatos. Toda la alcalinidad es de bicarbonatos = T Alcalinidad como ppm = mL H2SO4 x 1000 mL de Muestra

Relacin de los diferentes tipos de alcalinidad, dependiendo de los resultados de la titulacin con Acido donde: F = Alcalinidad a la Fenoftalena T = Alcalinidad total

Resultado de la titulacin. Alcalinidad debida al OH- en mg/1 CaCO3 Alcalinidad debida a CO3= en mg/1CaCO3Alcalinidad debida HCO3- mg/1CaCO3

F = 000TF < T02FT 2FF = 1/2T02F0F > T2F - T2(T-F)0 F = TT00

La conversin a miligramos por litro CO3= es en la siguiente forma:

mg/1 CO3= = mg/L CaCO3 alc. carbonatos x 0.6.

mg/1 HCO3- = mg/1 CaCO3 alc. bicarbonatos x 1.22

APLICACIN EN LA INGENIERA SANITARIAEs usada de la siguiente manera: Coagulacin qumica.- Las sustancias qumicas usadas en coagulacin de agua, desages o desechos industriales, reaccionan con el agua para formar precipitados insolubles de hidrxido. Los iones Hidrgeno liberados reaccionan con la alcalinidad del agua. As la alcalinidad acta como amortiguador del agua (Buffer) en un rango de pH donde el coagulante pueda ser efectivo. La alcalinidad debe estar presente en exceso de la destruida por el cido liberado por el coagulante para que ocurra una completa y efectiva coagulacin. Ablandamiento del agua.- La alcalinidad es lo ms importante a ser considerado, cuando se calcula el requerimiento de cal y soda para el ablandamiento del agua por mtodos de precipitacin. La determinacin de la alcalinidad de aguas ablandadas es una consideracin importante para ver si dichas aguas cumplen con las Normas establecidas. Control de Corrosin.- La alcalinidad es importante en el control de corrosin. Debe ser conocida para calcular el ndice de saturacin de Langelier. Desechos Industriales.- Es prohibido la descarga de desechos o residuos que contienen alcalinidad castica (OH) en los desages. La alcalinidad como el pH son un factor importante en determinar la docilidad o sumisin de los desechos de agua o tratamientos biolgicos.

GRACIAS