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PROTOCOLO PARA LA DETERMINACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO
COD. GL – PL – 06
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2
1
Se cambió la
imagen
institucional
0
Documento inicial
REV. No.
DESCRIPCION
Celian
Obregon
Apoyo a
procesos
Loida Zamora
Dir. SILAB
Loida Zamora
Dir. SILAB
09-11-15
Leanis Pitre
17-06-2013
Ing. Química
Coordinador lab. de
calidad ambiental
ELABORÓ
REVISÓ
APROBÓ
Martha
García
Carlos Doria
Dir.SILAB
FECHA
APROBADO: _______________________
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PROTOCOLO PARA LA DETERMINACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO
CONTENIDO
1. OBJETO ............................................................................................................ 3
2. APLICACIÓN..................................................................................................... 3
3. DEFINICIONES ................................................................................................. 3
4. FUNDAMENTO DEL MÉTODO ........................................................................ 4
5. INTERFERENCIAS Y LIMITACIONES ............................................................. 5
6. TOMA DE MUESTRA, ALMACENAMIENTO Y PRESERVACIÓN ................... 7
7. MATERIALES Y EQUIPOS ............................................................................... 7
8. REACTIVOS Y SOLUCIONES .......................................................................... 8
9. PROCEDIMIENTO .......................................................................................... 10
10.
CÁLCULOS .................................................................................................. 13
11.
AUTORIDAD ................................................................................................ 13
12.
FORMATOS ................................................................................................. 13
13.
REFERENCIAS............................................................................................ 14
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PROTOCOLO PARA LA DETERMINACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO
1. OBJETO
Describir la metodología a seguir para determinar Oxígeno disuelto en muestras
de agua.
2. APLICACIÓN
El método electrométrico es aplicable en aguas superficiales, marinas,
subterráneas, aguas residuales domésticas e industriales, usando el medidor de
oxígeno, aplicando el método 4500 – O G, recomendado en el Standard Methods.
El equipo proporciona un rango de medida de 0.0 a 19.99 mg/L de O.D y de 0.0 a
199.9 % de saturación de aire. La precisión es de ｱ
más una cifra significativa para lecturas en mg/L; la resolución es de 0.01 mg/L.
El método de modificación azida (SM 4500- O C) tiene aplicación para aguas
residuales, efluentes y muestras de agua superficial, especialmente si tienen
contenidos de nitritos como NO2-N superiores a 50 µg/L y no más de 1 mg/L de
hierro ión ferroso. Si 1 mL de solución de KF es adicionado antes de que la
muestra sea acidificada y no hay retraso en la titulación, el método es aplicable en
la presencia de 100 a 200 mg/L de ion férrico.
3. DEFINICIONES
Oxígeno Disuelto (OD): Es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua y
que es esencial para la vida en los cuerpos de agua (ríos, lagunas, embalses). El
nivel de oxígeno disuelto puede ser un indicador de contaminación del agua y está
relacionado con la capacidad del cuerpo de agua de ser soporte para la biota. Los
niveles de oxígeno disuelto pueden variar de 0 – 18 mg/L, el contenido está en
función a la temperatura del agua, la presión atmosférica y el contenido de sales
disueltas.
Oxímetro: Dispositivo que mide la cantidad de oxígeno, concentración y la
temperatura en el agua o en soluciones acuosas.
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Electrodo de membrana: Un electrodo selectivo a iones (ISE) cuyo sensor
consiste en un elemento tipo membrana. La membrana separa la solución interna
de llenado, que contiene una concentración fija del ión a ser detectado, y la
solución a ser analizado. El potencial a través de la membrana depende de la
relación de concentraciones del ión en las dos soluciones. El ensamble contiene
también un electrodo de referencia interno sumergido de la solución de llenado. El
potencial es medido contra un electrodo de referencia externo sumergido en la
solución problema.
Indicador: Es un ácido o base débil cuya forma disociada tiene diferente color que
la forma sin disociar, ello es debido a que están formados por sistemas resonantes
aromáticos, que pueden modificar la distribución de carga según la forma que
adopten. Esta alteración por el desplazamiento hacia una forma más o menos
disociada, hace que la absorción energética del sistema se modifique y con ello el
color.
Titulación: Denominada también valoración ácido-base, y son empleadas para
determinar concentraciones de sustancias químicas con precisión y exactitud. Se
llevan a cabo gracias a la reacción que ocurre entre ácidos y bases, formando
sales y agua. Intervienen tres agentes o medios: el titulante, el titulado (o analito) y
el indicador
4. FUNDAMENTO DEL MÉTODO
Los niveles de oxígeno disuelto en aguas naturales y residuales dependen de las
actividades físicas, químicas y bioquímicas en el cuerpo de agua. El análisis para
O.D. (Oxígeno Disuelto) es una prueba clave para el control de procesos de agua
contaminada y tratamiento de residuos.
En este procedimiento se describen dos métodos para el análisis de oxígeno
disuelto: El método Winkler o Método yodométrico y sus modificaciones, y el
método electrométrico por electrodo de membrana.
La selección del método depende de las interferencias presentes, la precisión
deseada, y en algunos casos la comodidad o conveniencia.
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El siguiente procedimiento se basará especialmente en la aplicación del método
electrométrico (SM 4500 – OG) para el análisis de OD, sin embargo, se utilizará el
método yodométrico de modificación de azida (SM 4500 –O C) como método
alternativo de medición de oxígeno para definir si requiere corrección la medida
del sensor de oxígeno utilizado en el laboratorio.
4.1 Método Electrométrico: El método de determinación por electrodo de
membrana (SM 4500-O G) es recomendado para muestras que contengan
sustancias tales como sulfito, tiosulfato, politionato, mercaptanos, cloro libre o
hipoclorito, sustancias orgánicas fácilmente oxidables en medio alcalino, yodo
libre, color o turbidez intensos y agregados biológicos, que interfieren con la
determinación del OD por el método Winkler y sus modificaciones. Igualmente es
recomendado en las pruebas de la DBO para realizar mediciones del OD no
destructivas de la muestra. El método electrométrico se basa en la tasa de difusión
del oxígeno molecular a través de una membrana plástica permeable al oxígeno,
que recubre el elemento sensible de un electrodo y actúa a la vez como una
barrera de difusión contra muchas impurezas que interfieren en los otros métodos
para la determinación del OD. Bajo condiciones regulares, la “corriente de
difusión” es lineal y directamente proporcional a la concentración del OD.
4.2 El método de modificación azida (SM 4500 – O C) es un procedimiento
titulométrico, basado en el principio de retrotitulación. La adición de solución
divalente de manganeso y luego del álcali fuerte en cada botella, desencadena la
oxidación del precipitado de hidróxido manganoso en una cantidad equivalente al
oxígeno disuelto presente en la muestra; con la presencia de iones ioduro en
solución ácida, el manganeso oxidado se revierte con la liberación de yodo
equivalente al original del oxígeno disuelto inicial. El yodo liberado es titulado con
una solución patrón de tiosulfato sodio 0.025N. El punto final de la titulación se
puede detectar visualmente con un indicador de almidón. La precisión es de ± 50
µg/L.
5. INTERFERENCIAS Y LIMITACIONES
5.1 Método Electrométrico: El uso prolongado de electrodos de membrana en
aguas que contienen gases como el sulfuro de hidrógeno (H2S), tiende a disminuir
la sensibilidad de la celda, interfiere si el potencial aplicado es mayor que el
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potencial de onda media del ión sulfuro; si el potencial aplicado es menor, no
ocurre la reacción interferente, pero puede tener lugar un recubrimiento del ánodo
con el sulfuro del metal anódico. Esta interferencia se elimina mediante el cambio
y la calibración frecuente del electrodo.
Las sales inorgánicas disueltas afectan el funcionamiento de las sondas para OD.
Las membranas responden a la presión parcial del oxígeno, la cual es a la vez
función de la salinidad de la muestra. A partir de los datos de saturación de OD
contra salinidad, se pueden calcular factores de conversión para aguas marinas y
salinas;
los
factores
para
sales
específicas
deben
desarrollarse
experimentalmente. Las variaciones amplias en el tipo y concentración de sales en
las muestras puede dificultar el uso de sondas con electrodo de membrana.
Sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, halógenos, monóxido de carbono,
cloruros, óxido nítrico y óxido nitroso pueden causar en el electrodo que den
lecturas erróneas.
Los gases reactivos como el cloro interfieren con el desempeño del electrodo, por
ejemplo, el cloro despolariza el cátodo y origina una salida de la señal mayor al
valor esperado. Las exposiciones prolongadas al cloro pueden cubrir el ánodo con
el cloruro del metal anódico y desensibilizar la sonda; las muestras alcalinas libres
de cloro no causan interferencias
5.2 Método yodométrico: los resultados pueden verse alterados, ya que la mayoría
de materia orgánica es oxidada parcialmente cuando el precipitado de
manganeso oxidado es acidificado. En otras palabras, la presencia de mucho
plancton y grasa que absorben yodo alteran los resultados, al igual que la
presencia de nitritos, iones ferrosos o los sólidos en suspensión. Las
modificaciones del método yodométrico están dados para minimizar los efectos de
los materiales en mención. Los procedimientos más usados para eliminar las
interferencias son: la modificación de azida para los nitritos; la modificación del
permanganato para el hierro ferroso, la modificación de la floculación con alumbre
para los sólidos suspendidos, y la modificación de la floculación con sulfato de
cobre-ácido sulfámico aplicada para muestras de lodos activados.
La modificación azida (SM 4500 – O C) remueve efectivamente las interferencias
causadas por nitritos, los cuales son la mayor interferencia en efluentes tratados
biológicamente y en muestras incubadas para DBO. No es aplicable bajo las
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siguientes condiciones: muestras que contengan sulfito, tiosulfato, politionato,
cantidades apreciables de cloro libre o hipoclorito; muestras con concentraciones
altas de sólidos suspendidos; muestras que contengan sustancias orgánicas
fácilmente oxidables en solución fuertemente alcalina, o que sean oxidadas por
yodo libre en solución ácida; aguas residuales domésticas sin tratar; e
interferencias de color que incidan en la detección del punto final. En los casos de
inaplicabilidad de la modificación de la azida, se debe usar el método
electrométrico.
Ciertos agentes oxidantes liberan yodo a partir del yoduro (interferencia positiva) y
algunos agentes reductores transforman el yodo en yoduro (interferencia negativ);
la mayor parte de la materia orgánica se oxida parcialmente cuando se acidifica el
precipitado de manganeso oxidado, lo que causa errores negativos.
En presencia de 100 a 200 mg de hierro férrico/L el método es aplicable si se
agrega 1 mL de solución de KF antes de acidificar la muestra, y si esta adición no
interfiere en la titulación. Se elimina la interferencia de Fe(III) por acidificación con
ácido fosfórico (H3PO4) de 85 a 87% en lugar de usar ácido sulfúrico (H2SO4).
6. TOMA DE MUESTRA, ALMACENAMIENTO Y PRESERVACIÓN
Las muestras deben ser analizadas inmediatamente se toman. Realice el
muestreo de acuerdo a lo establecido en el Procedimiento muestreo y cadena de
custodia.
Si el muestreo es integral, tan pronto se ha integrado la muestra sumerja la botella
winkler de 300 mL de capacidad y llene la botella hasta rebosar aproximadamente
10 segundos sin permitir la entrada de aire atmosférico, no agite, tape
inmediatamente para evitar la formación de burbujas, analice inmediatamente.
Si la muestra va a ser destinada para el análisis de DBO 5, tome la muestra de
acuerdo a lo establecido en el procedimiento de análisis DBO 5 Método Incubación
Electrométrico.
7. MATERIALES Y EQUIPOS
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7.1 MÉTODO DE ELECTRODO DE MEMBRANA 4500 – O G
- Medidor manual del oxígeno disuelto – Oxímetro o Multiparámetro
-
Botellas winkler de 250 ó 300 mL de capacidad
7.2 MÉTODO DE MODIFICACIÓN DE AZIDA 4500 – O C
- Botellas winkler de 300 mL
- Probeta de 100 mL
- Pipeta volumétrica de 1 ml o Transferpipeta con puntas
- Bureta de 10 ml
- Varios beaker de 2000 ml para contener residuos y hacer neutralización
- Beaker de 100 ml para llenar la bureta
- Balón aforado clase A
- Erlenmeyer de 250 ml por cada muestra a titular y uno más para la
estandarización
- Recipientes para pesar y espátula
- 4 pipetas graduadas entre 5 y 10 ml
- Mortero y pistilo
8. REACTIVOS Y SOLUCIONES
8.1 MÉTODO DE ELECTRODO DE MEMBRANA 4500 – O G
- Sulfito de sodio anhidro G.R para la calibración cero.
- Agua destilada y desionizada
- Cloruro de potasio R.A
- Solución de amoniaco al 3% para limpiar el electrodo de plata
8.2 MÉTODO DE MODIFICACIÓN DE AZIDA 4500 – O C
- Solución sulfato manganoso. Diluir 120 g MnSO4.4H2O
ó 100 g
MnSO4.2H2O ó 91 g MnSO4.H2O en agua desionizada, filtrar y diluir a 250
mL. Puede mantenerse en el laboratorio. Cuando se adicione la solución de
MnSO4 a una solución acidificada de yoduro de potasio (KI), no debe
producir color con el indicador de almidón.
-
Reactivo álcali-yoduro-azida:
PARA MUESTRAS SUPERSATURADAS. Disuelva 2.5 g de NaN3 en 50
mL de agua desionizada. Agregar 120 g NaOH (ó 168 g de KOH) y 187,5
g de NaI (ó 208,3 g de KI) en 250 mL de agua desionizada, agitar hasta
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disolver. Puede presentarse turbidez blanca debido al carbonato de sodio
(Na2CO3).pero esto no es perjudicial.(No acidificar esta solución porque se
pueden producir vapores tóxicos de ácido hidrazoico).
PARA MUESTRAS SATURADAS O SIN SATURAR. Disuelva 125 g NaOH
(ó 175 g de KOH) y 33,8 g de NaI (ó 37,5 g de KI) en 250 mL de agua
desionizada. Luego de preparada agregue la solución de 2,5 g de Azida de
Sodio disuelta en 10 ml de agua desionizada. Puede mantenerse en el
laboratorio.Cuando se diluya y acidifique, el reactivo no debe dar color con
la solución de almidón.
-
Ácido sulfúrico, H2SO4, concentrado. 1 mL es equivalente
aproximadamente a 3 mL del reactivo de álcali-yoduro-azida.
-
Indicador de almidón. A 2 g de de almidón soluble grado analítico adicione
un poco de agua tibia y forme una pasta que macere en el mortero; coloque
la pasta en 100 mL de agua desionizada hirviendo, mezcle y deje reposar
toda la noche. Tome el sobrenadante, agregue 0,2 g de ácido salicílico
como conservante, disuelva y empaque en un gotero. Conserve bajo
refrigeración. Almacene en nevera a 4 °C.
-
Solución estándar titulante de tiosulfato de sodio. 0,025 M. Disuelva 6,205 g
de Na2S2O3.5H2O en agua desionizada. Adicione 1,5 mL de NaOH 6 N ó
0,4 g de NaOH sólido y diluya a 1 litro. Estandarice con solución de
solución de dicromato de potasio, Biyodato de Potasio KH (IO3) o sino con
yodato de potasio (KIO3). Puede mantenerse en el laboratorio y se debe
estandarizar cada vez que se utilice.
-
Estandarización con Dicromato: disuelva 1 g de KI, libre de yodato en un
erlenmeyer con 80 mL de agua desionizada. Adicione 1 mL de ácido
sulfúrico concentrado y 1 mL de solución estándar de Dicromato de potasio
0,1 N. Titule el yodo liberado con la solución estándar titulante de tiosulfato
de sodio, adicionando solución de almidón hacia el final de la titulación,
cuando la solución tenga un color amarillo pálido; el punto final de la
titulación es la desaparición del color azul característico del almidón.
-
Estandarización con Biyodato: 1) Disuelva aproximadamente 2 g de KI, libre
de yodato, en un erlenmeyer con 100 o 150 mL de agua destilada.
Adicione 1 mL de ácido sulfúrico 6 N o unas cuantas gotas de ácido
sulfúrico concentrado y 20 mL de solución estándar de Biyodato de potasio.
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a
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2)Diluya a 200 ml y titule el yodo liberado con la solución estándar titulante
de tiosulfato de sodio, adicionando solución de almidón hacia el final de la
titulación, cuando la solución tenga un color amarillo pálido; el punto final de
la titulación es la desaparición del color azul característico del almidón,
continúe la titulación hasta incoloro. Cuando la solución es de igual
concentración, se requieren 20 ml de tiosulfato 0,025 M, si no, ajuste el
tiosulfato a la concentración requerida.
-
Estandarización con yodato de potasio: 1)en un erlenmeyer disuelva
aproximadamente 2 g de KI, libre de yodato, con 100 a 150 mL de agua
destilada, agregue 1 mL de H2SO4 6N o unas pocas gotas de H2SO4
concentrado y 20 mL de solución estándar de yodato. 2)Diluya a 200 mL y
titular con tiosulfato el yodo liberado, agregue almidón cerca al punto final
de la titulación, o sea cuando se alcance un color pajizo tenue, al agregar el
almidón se torna color azul, y continúe con la titulación hasta incoloro.
Anote el volumen gastado de tiosulfato. Cuando las soluciones son
equivalentes, se requieren 20 mL de tiosulfato 0.025M, sino, ajuste el
tiosulfato a la concentración requerida.
-
Solución estándar de Biyodato de potasio. 0,0021 M. disuelva 812,4 mg de
KH (IO3)2 en agua desionizada y diluya a 1 litro.
-
Solución de dicromato de potasio 0,1 N. Disuelva 4,904 g de K2Cr2O7
anhidro (seco por 1 hora a 103 C) en 1 litro de agua desionizada. Almacene
en frasco ámbar.
9. PROCEDIMIENTO
9.1 MÉTODO DE ELECTRODO DE MEMBRANA 4500 – O G
-
Aplique el procedimiento del manejo del oxímetro que se encuentra en
Manual Oxímetro WTW y electrodos. Después de estar listo el electrodo
para su uso, configurar el equipo de acuerdo a las indicaciones del manual
de instrucciones. Tener cuidado en el cambio de membrana para evitar la
contaminación del elemento sensor y la retención de diminutas burbujas de
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aire bajo la membrana, factores que pueden disminuir la respuesta y
aumentar la corriente residual.
-
Siga exactamente el procedimiento de calibración dado por el fabricante
para garantizar la precisión y la exactitud, que se encuentra en el Manual
Oxímetro y electrodos.Con el instrumento portátil Oxi 315i es posible
calibrar por separado los dos sensores CellOx 325 y DurOx 325. La
calibración de uno de los sensores no afecta la calibración del otro sensor.
Al conectar uno de los sensores, los datos de calibración almacenados
correspondientes a dicho sensor son empleados automáticamente.La
calibración es realizada en aire saturado de vapor de agua. Emplear para la
calibración el recipiente de calibración de aire OxiCal®-SL (accesorio). Los
sensores de oxígeno envejecen. Con el envejecimiento cambia la pendiente
del sensor de oxígeno. Con la calibración, el valor actual de la pendiente del
sensor es determinado nuevamente y archivado en memoria. Calibrar su
sistema a intervalos regulares. Después de la calibración, el instrumento
evalúa el estado actual en función de la pendiente relativa. El valor de cada
evaluación es indicado en el visor. La pendiente relativa no afecta en modo
alguno la exactitud de la medición. Los valores bajos indican que pronto el
electrolito estará consumido/agotado y que el sensor deberá ser
regenerado.
-
En Campo: Ubicar el sitio de muestreo que permita en lo posible medir
Oxígeno disuelto directamente del cuerpo de agua, corriente o vertimiento,
y si no leerlo en una alícuota. Introducir sonda procurando mantenerla a la
misma profundidad (25 cm por debajo de la superficie)
-
En el laboratorio: Tomar una alícuota en un frasco de toma de muestra de
vidrio boca estrecha (Winkler) de acuerdo al numeral 6 de este protocolo.
-
Lavar con agua destilada el electrodo y secar con papel absorbente.
-
Sumerja el electrodo en el cuerpo de agua, cuando sea viable, sino, adaptar
el electrodo limpio en la boca de la botella para evitar intercambio gaseoso
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-
Espere que se estabilice la lectura en el display (use la función AR si es
posible). Lea y registre el dato de Oxígeno disuelto y anote la temperatura
de la muestra. Repetir la lectura para confirmar el valor. Entre 30 segundos
a 2 minutos aproximadamente demora la lectura de acuerdo al equipo.
-
Sacar el electrodo, enjuagar con agua destilada y secarlo con papel
absorbente. Colocar dentro del protector.
9.2 MÉTODO DE MODIFICACIÓN DE AZIDA 4500 – O C
- Llene con muestra una botella winkler hasta que rebose y tápela.
-
Destape la botella y agregue 1 mL o 20 gotas de solución de MnSO4 a la
muestra en la botella winkler, seguido de 1 mL o 20 gotas de reactivo álcaliyoduro-azida. Tape con cuidado para evitar la formación de burbujas de
aire y mezcle varias veces por inversión de la botella.
-
Cuando el precipitado se haya decantado hasta aproximadamente la mitad
del volumen de la botella, para dejar un sobrenadante claro sobre el floc de
hidróxido de manganeso, agregue 1 mL o 20 gotas de H 2SO4 concentrado,
tape y mezcle varias veces invirtiendo la botella hasta que se haya disuelto
completamente, hasta aquí ya está fijado el oxígeno. Si no hay disolución
completa agregue exceso de ácido sulfúrico.
-
Mida 100 mL de la solución con una probeta y transváselo a un erlenmeyer
de 250 mL.
-
Purgue la bureta de 10 mL con tiosulfato de sodio (Na2S2O3) 0.025N; y llene
la bureta con tiosulfato de sodio.
-
Titule con solución 0.025 M de Na2S2O3 agregándolo gota a gota y
agitando el erlenmeyer hasta obtener un color amarillo pajizo pálido; en ese
punto agregue de 3 a 5 gotas de solución de almidón en donde vira a color
azul y continúe la titulación hasta la desaparición del color azul. Este es el
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punto final de la titulación. Si el color azul reaparece no se debe agregar
más tiosulfato, ignore subsecuentes reapariciones del color.
-
Anote el volumen gastado de tiosulfato de sodio.
10. CÁLCULOS
En el método de modificación azida 4500- O C, la estandarización del tiosulfato de
sodio, se calcula mediante la siguiente relación:
N tiosulfato 
Vsolución biyodato ó Dicromato * Nsolución
Vtiosulfat o utilizado
El oxígeno disuelto se calcula así:
O.D. mg / L 
Vtiosulfat o utilizado * Ntiosulfat o
* 8000
Vml de muestra titulada (200)
11. AUTORIDAD
Director técnico: Posee autoridad para decidir acerca del uso de equipos y la
realización, suspensión, reanudación o reprogramación de una prueba.
Responsable de calidad: Decide sobre la repetición de una prueba.
Técnico Analista titular o suplente y/o Auxiliares: Autoridad para decidir el
encendido de equipos, si se requiere, tomar las muestras, realizar las lecturas
pertinentes y repetir las pruebas cuando sea necesario.
12. FORMATOS
Método Electrométrico: Datos de Campo Matriz Agua – Cód: GL-F-07
Método Modificación de Azida: Datos de Análisis Volumétrico –Cód:GL-F-22
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13. REFERENCIAS
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.
Electrometric Method 4500 - O G. Azide Modification 4500 – O C. American Public
Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control
Federation. 21st ed., New York, 2005. pp 4-141; 4-138
STACHETTI RODRIGUES, G. Manual de Evaluación de Impacto Ambiental de
actividades rurales. Disponible en Internet: <www.books.google.com>
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