dl pr - 04 procedimiento para la demanda química de oxígeno por espectrofotometria v_0

SERVICIO DE LABORATORIO PARA LA INDUSTRIA QUIMICA

DL PR -04 2015-10-01

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO VERSION: 0 Página 1 de 19

1. OBJETIVO

Implementar el método de ensayo para la determinación de la demanda química de

oxígeno (DQO) en aguas contaminadas.

2. ALCANCE

Este ensayo es utilizado para determinar la cantidad de oxigeno consumido para la

oxidación total de los constituyentes orgánicos a productos inorgánicos. Teniendo en

cuenta que la cantidad de materia oxidable se mide como oxígeno equivalente y es

proporcional al oxígeno consumido. Por tanto, este método es aplicable a muestras

de aguas residuales, domésticas e industriales; donde las concentraciones de DQO

en las aguas residuales industriales pueden tener unos valores entre 50 y 2000

mgO2/L, aunque es frecuente, según el tipo de industria, valores de 5000, 1000 e

incluso más altos.

Por otra parte, este ensayo no es aplicable en aguas marinas con concentraciones

de cloruro superiores a 2000 mg Cl- /L.

3. PRINCIPIO

La Demanda Química de Oxígeno (DQO) está definido como la cantidad de un

oxidante específico que reacciona con la muestra bajo condiciones controladas. Las

sustancias orgánicas e inorgánicas oxidables presentes en la muestra, se oxidan

mediante reflujo en solución fuertemente ácida (H2SO4), con un exceso conocido de

dicromato de potasio (K2Cr2O7) en presencia de sulfato de plata (AgSO4) que actúa

como agente catalizador, y de sulfato mercúrico (HgSO4) adicionado para remover la

interferencia de los cloruros. Después de la digestión, el remanente de K2Cr2O7 sin

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reducir, es sometido a una medición fotométrica a 620nm. La materia orgánica

oxidable se calcula en términos de oxígeno equivalente.

4. GLOSARIO

Demanda Química de Oxígeno (DQO): La determinación de la demanda química

de oxigeno (DQO) proporciona la cantidad de oxigeno requerida para oxidar bajo

condiciones específicas, la materia orgánica susceptible de oxidarse contenida en

una muestra de agua. Se expresa en mg/L de oxígeno y proporciona una medida de

la cantidad de sustancias, bajo las condiciones en las que se efectúa esta prueba.

Analito: El constituyente de interés en una muestra

Blanco del método (BK): Muestra que sin contener analito pasa a través de todos

los pasos del método.

Curva de calibración: Resultado de la estandarización que muestra gráficamente

como la señal del método cambia respecto a la cantidad de analito.

Espectrofotómetro: Instrumento usado en la física óptica que sirve para medir, en

función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud

fotométrica relativos a dos haces de radiaciones.

Gradilla: Soporte de Viales o tubos de ensayo

Reactivos: Sustancias que se emplea para descubrir la presencia de otra.

Termoreactor: Instrumento para calentar y agitar la muestra.



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Celdas de Cuarzo: Recipientes diseñado para mantener las muestras durante

los experimentos de espectroscopia.

5. MUESTREO

Según la Norma técnica Colombiana NTC-3629 de 2015, las muestras deben ser

recogidas en botellas de vidrio. No obstante, las muestras inestables se deben

ensayar sin demora. Por otra parte, si es inevitable el aplazamiento del análisis, la

muestra se preserva mediante acidificación a un pH= 2, usando H2SO4 concentrado;

esta muestra puede analizarse hasta siete días después.

Sin embargo, las muestras que contengan sólidos sedimentables deben mezclarse

con un homogeneizador para obtener una muestra representativa. Si la medición de

DQO se va a relacionar con el DBO, COT, etc., se debe asegurar que todos los

ensayos reciben tratamiento idéntico. Se hacen diluciones preliminares para residuos

con un alto contenido de DQO, para reducir el error inherente al medir volúmenes de

muestras pequeñas.


https://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia

https://es.wikipedia.org/wiki/Experimento


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Tomar 1L de muestra

Botellas de vidrio

¿La muestra se va a analizar

inmediatamente?

Preservar a un pH 2, con H2SO4 (2 mL de H2SO4 conc/L de muestra)

Analizar

MUESTREO

NO

SI

¿La muestra tiene sólidos

sedimentables?

NO

Homogenizar

SI


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6. EQUIPOS Y MATERIALES

MATERIALES

Pipeta graduada

Pipeteador

Cubetas de 16mm de diámetro

Gafas Protectoras

Guantes de nitrilo



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Macara de vapores

Paños para limpiar celdas

celdas de cuarzo para espectrofotómetro

EQUIPOS

Balanza analítica

Campana de extracción



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Termoreactor

Espectrofotómetro

Horno

7. REACTIVOS Y SOLUCIONES

Sulfato de plata (Ag2SO4).

Ácido sulfúrico (H2SO4, 96-97% Pureza).

Sulfato de mercurio (HgSO 4).

Dicromato de potasio (K2Cr2O7)

Agua desmineralizada, de calidad ISO tipo 1 (Milli Q o equivalente).



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7.1. Preparación de soluciones

7.1.1. Solución de sulfato de plata en ácido sulfúrico

Solución de 5.5g/Kg de H2SO4 ,96-97% Pureza. ATENCION: Trabajar en la campana.

Triturar con bastón de vidrio 10.12g de sulfato de Plata (Ag2SO4) y transferir para un

frasco con un contenido de 1l de Ácido sulfúrico (H2SO4, 96-97% Pureza), adicionar

en el mismo frasco de origen del ácido. Cerrar el frasco herméticamente. La mezcla

deberá ser mantenida en oscuro durante dos días antes de ser utilizada.

7.1.2. Solución de Digestión (2l)

Solución de K2Cr2O7 + HgSO4. ATENCIÓN: Trabajar en campana y con guantes.

Secar cerca de 25g de K2Cr2O7 a 103ºC en una estufa durante 24 horas. Enfriar en

el desecador. Transferir 1.5L de agua destilada para un beaker de 2.0l. Adicionar

cuidadosamente 334mL de Ácido sulfúrico (H2SO4) sobre un baño de hielo. Retirar

del baño, adicionar 66.6g de HgSO4 y agitar para disolver. Adicionar 20.432g de

K2Cr2O7 previamente seco a 105ºC por 2 horas y mantener en agitación. Dejar

Enfriar y transferir a un balón volumétrico de 2.0L y completar el volumen con agua

destilada.

La utilización de una nueva solución de digestión exige una nueva preparación de

una recta de calibración.



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8. PROCEDIMIENTO

8.1. Medición espectrofotométrica

8.1.1. Determinación de la curva de calibración

1000mg de Hidrogenoftalato de Potasio (KHP)= 1.176mg DQO.

Secar aproximadamente 500mg de KHP en capsulas de porcelana a 120ºC en

estufa hasta que la masa sea constante (24h) y enfriar el KHP en desecador.

Disolver cerca de 0.425g aproximadamente de KHP en agua destilada, transferir

cuantitativamente al balón volumétrico de 500ml y completar el volumen con agua

destilada.

Hacer la curva de calibración con concentraciones conforme a los volúmenes deseados para el procedimiento de la determinación de concentración de DQOTeorica. (Tabla 1) y completarlos con agua destilada para un volumen total de 2.5mL. Registrar en el formato DL FR - 04.


CURVA DE CALIBRACIÓN

Secar 500mg de KHP A 120°C por 24 horas

Disolver 0.425g de KHP en agua destilada y aforar a 500ml


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Para la curva de calibración, dibujar la absorbancia media en el eje abscisas, versus la DQOTeorica en el eje de las ordenadas y determinar la ecuación de la recta (Figura 1).

CURVA DE CALIBRACIÓN DQOV1 Sol.KHP DQOTeorica ABS.1 ABS.

2ABS (Xmed)

100 41.100 0 0.006 0.003200 82.210 0.016 0.016 0.016400 164.41 0.040 0.04 0.040600 246.62 0.063 0.08 0.0721000 411.03 0.119 0.119 0.119


¿Esta lista la solución de KHP?

Si

Prepare la curva de calibración con las concentraciones deseadas (ver tabla 1)

Medir absorbancia a 620 nm y realizar los cálculos requeridos

FIN


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Tabla 1. Curva de calibración para hallar la DQOTeorica

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

f(x) = 0.00031694333887357 x − 0.00992574485418138R² = 0.997617185027538

CURVA DE CALIBRACIÓN DQO

DQO Teórica

ABSO

RBAN

CIA

Figura 1. Curva de calibración DQO, absorbancia vs DQOTeorica

8.1.2. Determinación de la concentración de DQO

En tubos de borosilicato con tapa de rosca, adicionar 2.5ml de la muestra

concentrada o diluida (la dilución de la muestra se hace necesaria cuando la DQO

esperada es mayor que 800mg/l) o 2.5ml de agua destilada (para el blanco) o de las

soluciones patrón preparadas para la curva de calibración.

Adicionar enseguida con ayuda de dispensadores 1.5ml de solución de digestión

y vigorosamente 3.5ml de la solución de sulfato de plata en ácido sulfúrico.

Cerrar herméticamente los tubos y agitar.

Colocar los tubos en el digestor a temperatura de 150ºC y dejarlos calentando por

un periodo de 120 minutos.

Después enfriar y limpiar los tubos con papel absorbente humedecido con alcohol

y en seguida secar.



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Observar el espectrofotómetro ½ hora antes de la lectura y fijar la longitud de onda

en 620ηm.

Reiniciar el equipo con la solución de la muestra para el blanco. Leer la

absorbancia de la solución patrón y de las muestras, registrar en el formato DL FR –

05.


DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE DQO

En tubos de borosilicato con tapa de rosca,

adicionar 2.5ml de la muestra.

Adicionar 1.5ml de solución de

digestión y 5ml de la solución de

sulfato de plata en ácido sulfúrico.

Cerrar herméticamente

los tubos y agitar.

Colocar los tubos en el digestor a temperatura

de 150ºC y dejarlos calentando por un periodo

de 120 minutos.

Enfriar y limpiar

los tubos

¿Está encendido el espectrofotómetro?

Encender 30 min antes de la medición

NO


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9. CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS

9.1. Determinación de concentración de DQOteorica curva de calibración

Para hallar la DQO teórica en la curva de calibración, tomamos el peso del KHP: 436,9mg y hallamos la concentración de DQO en la solución preparada, teniendo en cuenta lo siguiente:

1000mg KHP→1176mgDQO

436.9mg KHP→ X

X=513.79mgDQO


Leer la absorbancia de la solución patrón y de

las muestras, registrar en el formato DL FR –

05.

Fijar la longitud de onda en 620ηm.

FIN

SI


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Calculado esto, se procede a llevar la concentración a mg/L de la siguiente manera:

513.79mgDQO→500mL

X→1000mL

X=1027.58mgDQO/L

X=1.02758mgDQO/ml

Luego aplicar C1V1=C2V2 para determinar DQOTeorica:

(1.02758mgDQO/ml)V1= DQOTeorica 2.5mL

DQOTeorica= (1.02758mgDQO /mL)V 1

2.5mL

9.2. Determinación de concentración de DQO

Para hallar la concentración de DQO se tiene en cuenta lo siguiente:

Se toma la pendiente de la curva, la cual está dada según la formula

Y=A*X+BDónde: A*X= 0.0003

B= 0.0099

Teniendo en cuenta esto, se calcula la concentración con la siguiente fórmula:

(Absorbancia 620 nm-B)/A

Y se obtienen los siguientes datos:

Código Absorbancia 620 nm

Concentración



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1 0.029 63.72 0.028 60.33 0.029 63.74 0.030 67.05 0.028 60.36 0.028 60.37 0.028 60.38 0.028 60.39 0.029 63.710 0.030 67.011 0.029 63.712 0.029 63.713 0.028 60.314 0.028 60.315 0.029 63.716 0.028 60.317 0.030 67.018 0.030 67.019 0.030 67.020 0.030 67.021 0.028 60.322 0.029 63.723 0.030 67.024 0.028 60.325 0.029 63.7

Promedio 0.029 63.3Desvest 0.001 2.78CV (%) 2.9 4.4

10. PRECISIÓN Y SESGO

10.1. Criterios de aceptación

Precisión: expresada como porcentaje de coeficiente de variación (%CV) menor al 10 %.



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Exactitud: expresada como porcentaje de error (%E) menor o igual al 10%.

11. CARTA DE CONTROL

Para el tratamiento de estos resultados, se utilizará el gráfico de control de SHEWHART, por lo que se deberá calcular tanto la media, como la desviación estándar. Para esto se deberán aplicar las siguientes formulas:

xi = valor de la característica medida

n = tamaño de la muestra

Posteriormente, se procede a calcular las desviaciones estándar del promedio (Tabla 2), ± 1s; ± 2s; ± 3s, y a partir de ellas se gráfica (figura 2).

CARTA DE CONTROL PARA DETERMINACIÓN DQOMUESTRA DATO PROMEDIO +1s +2s +3s -1s -2s -3s

1 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.942 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.943 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.944 67.0 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.945 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.946 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.947 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.948 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.949 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.94

10 67.0 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9411 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.94



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12 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9413 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9414 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9415 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9416 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9417 67.0 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9418 67.0 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9419 67.0 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9420 67.0 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9421 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9422 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9423 67.0 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9424 60.3 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.9425 63.7 63.27 66.04 68.82 71.59 60.49 57.72 54.94

Tabla 2 Carta de control para determinación de DQO



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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2550.0

52.0

54.0

56.0

58.0

60.0

62.0

64.0

66.0

68.0

70.0

72.0

74.0

76.0

GRÁFICO DE CONTROL DE DQO

DATOPROMEDIO+1s+2s+3s-1s-2s-3s

CON

CEN

TRAC

ION

DQ

O

Figura 2. Gráfico de control DQO

12. DOCUMENTOS DE REFERENCIA.

SGC DE - 04 calidad del agua demanda química de oxigeno DQO NTC 3629-2002.

13. INSTALACIONES Y CONDICIONES AMBIENTALES

No aplica

14. CONTROL DE REGISTROS

CÓDIGO IDENTIFICACIÓN ALMACENAMIENTO RECUPERACIÓN TIEMPO DE DISPOSICIÓN



DL PR -04 2015-10-01


RETENCIÓN FINALUbicación Impreso Digital Acceso Ordenamiento

PR - 11DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO

x

DL FR - 04

FORMATO RECOLECCIÓN DE DATOS CURVA DE CALIBRACIÓN DQO

X X

DL FR - 05FORMATO RECOLECCIÓN DE DATOS DQO

X X


dl pr - 04 procedimiento para la demanda química de oxígeno por espectrofotometria v_0

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