Toma de muestras y análisis

Modulo 9:Toma de
muestras y análisis
Dr. Thomas Kretzschmar, CICESE, México
Contenido
Calibración de equipos de campo
Preparación de recipiente
Determinación de parámetros de
laboratorio
Equipos, pHimetro





Enjuagar el electrodo con agua destilada y secar.
Conectar el medidor de ph
Presionar el boton CAL
Sumergir en la disolución amortiguadora de ph 7.
Agitar la solución amortiguadora y el medidor hasta que la
lectura de pantalla se estabilice.
 Presionar el botón HOLD/COM. La calibración ha finalizado.
 Se puede incluir una segunada calibracion a un ph de 4.3 o 8.2.
 Llevar la soluciones amortiguadoras al campo y leer su ph, si
los valores registrados están dentro de un intervalo de 0,2
unidades de ph, hay que recalibrar.
Conductimetro
 Enjuagar con agua destilada y secar.
 Sumergir en el primer vaso de precipitados con la primera
solución de calibración.
 Sumergir en el segundo vaso de precipitados con la
segunada solución de calibración.
Oximetro
 http://www.youtube.com/watch?v=ma1ZsOdHKT8
Alcalinidad
La alcalinidad totalesta definido como la capacidad del
agua para neutralizar ácidos y representa la suma de las
bases que pueden ser tituladas. Dado que la alcalinidad
de aguas está determinada generalmente por el
contenido de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos,
ésta se toma como un indicador de dichas especies
iónicas.
Prepresenta el principal sistema amortiguador del agua,
sino que también desempeña un rol principal en la
productividad de cuerpos de agua naturales, sirviendo
como una fuente de reserva de CO2 para la fotosíntesis.
Titulación Alcalinidad (en el
campo)
 Materiales:
 • Reactivo Indicador acuoso o pHimetro.
 • Matraz aforado de 100 mL
 • Erlenmeyer de 250 mL
 • Bureta y soporte
 • Solución de ácido sulfúrico o
cloridrico 0.01 N - 0.5N
 • Agua destilada
 • Lentes de seguridad
Calculo Bicarbonatos
 1000 (B - 2A) Ca (CF) / Vo
A
es el volumen del titrante requerido para alcanzar
punto de equivalencia CO32B
es el volumen del titrante requerido para alcanzar
punto de equivalencia HCO3 Ca
es la normalidad del acido titrante
 CF factor de corrección del acido
 Vo
es el volumen inicial de la muestra
Análisis volumétricos (cont.)
 Alcalinidad
 Se derermina usando H2SO4 hasta un pH de 8.3 para
neutralizar bases más o igual de fuerte como el ion de
carbonato.
CO32- + H+
 Con la titulación a un pH de 4.5
HCO3- + H+


HCO3-
H2O + CO2(g)
Recipientes
 Los recipientes para las muestras generalmente están hechos de
plástico o de vidrio, y se utilizan de acuerdo con la naturaleza de la
muestra y sus componentes. Los recipientes de vidrio son
inconvenientes para muestras destinadas a ser analizadas por
metales traza; el vidrio libera silicio y sodio, a su vez, pueden
adsorber trazas de metales contenidas en la muestra. Por otra
parte los recipientes de plástico -excepto los teflonados
(politetrafluoroetileno, TFE)- deben descartarse para muestras que
contengan compuestos orgánicos, estos materiales liberan
sustancias del plástico (por ejemplo, ésteres de ftalato del plástico)
y a su vez disuelven algunos compuestos orgánicos volátiles de la
muestra. Las tapas de los envases, generalmente de plástico,
también pueden ser un problema, por lo que se debe usar
empaques o séptum de metal o TFE. Para situaciones críticas, es
adecuada la inclusión de un blanco del recipiente para demostrar la
ausencia de interferencias. Usar los de vidrio para todos los análisis
de compuestos orgánicos volátiles, semivolátiles, plaguicidas,
PCBs, aceites y grasas.
Muestreo
Basico en el programa de muestreo es que hay que evitar una alteracion la muestra
antes de iniciar los análisis en el laboratorio.
 Antes de colectar la muestra es necesario purgar el recipiente dos o tres veces, a menos que
contenga agentes preservativos.
 Dependiendo del tipo parámetro, el recipiente se llena completamente, o se deja un espacio
para aireación o mezcla. si el recipiente contiene preservativos no puede ser rebosado, lo cual
ocasionaría una pérdida por dilución. Excepto cuando el muestreo tiene como objetivo el
análisis de compuestos orgánicos, se debe dejar un espacio de aire equivalente a
aproximadamente 1% del volumen del recipiente, para permitir la expansión térmica durante
su transporte.
 La selección de la técnica para recolectar una muestra homogénea debe ser definida en el
plan de muestreo. Se separa cualquier cantidad significativa de material suspendido por
decantación, centrifugación o un procedimiento de filtración adecuado. Para el análisis de
metales la muestra puede ser filtrada o no, o ambas, si se requiere diferenciar el total de
metales y los disueltos presentes en la matriz.
 Presencia de material suspendido o turbidez, el método seleccionado para su remoción, los
cambios fisicoquímicos en el almacenamiento o por aireación. Por consiguiente es necesario
disponer de los procedimientos detallados (como filtración, sedimentación, etc.) a los que se
van a someter las muestras antes de ser analizadas, especialmente si se trata de metales
traza o compuestos orgánicos en concentraciones traza.
Cantidad de la muestra
 Para la mayoría de análisis físicos y químicos tomar 2 L de
muestra. Para determinados análisis puede ser necesario un
mayor volumen de muestra. Para pruebas químicas,
bacteriológicas y microscópicas se deben tomar muestras
por separado debido a que los métodos de recolección y
manejo son diferentes. Colectar siempre un volumen de
muestra suficiente en el recipiente adecuado que permita
hacer las mediciones de acuerdo con los requerimientos de
manejo, almacenamiento y preservación.
Preservación de la muestra
 Es prácticamente imposible la preservación completa e
inequívoca de las muestras de aguas residuales y de aguas
naturales. Independientemente de la naturaleza de la
muestra, nunca puede lograrse la completa estabilidad de
todos sus constituyentes; en el mejor de los casos, las
técnicas de preservación solamente pueden retardar los
cambios
químicos
y
biológicos,
que
continúan
inevitablemente después de que la muestra se retira de su
fuente.
Preservación ¿por que?
Alteraciones en la muestra:
 Los cationes pueden precipitarse como hidróxidos, formar complejos con
otros constituyentes o se pueden adsorber en las superficies de los frascos.
 Por variaciones en REDOX, los iones pueden cambiar de estado de
valencia.
 Constituyentes se pueden disolver o volatilizar con el tiempo.
 Los cambios biológicos pueden cambiar la valencia de un elemento o
radical.
 Constituyentes solubles pueden convertirse en materiales orgánicamente
enlazados a las estructuras celulares.
 Los ciclos del nitrógeno y del fósforo son ejemplos de la influencia biológica
en la composición de la muestra. La actividad microbiológica puede ser
responsable de cambios en el contenido de nitrato-nitrito-amonio,
disminución de la concentración de fenoles y de la DBO, o de la reducción
del sulfato a sulfuro.
 Intervalo de tiempo entre la toma y el análisis de muestras: Los
resultados analíticos son más exactos en la medida que el
tiempo transcurrido entre la toma de la muestra y su análisis
sea menor, hecho especialmente cierto cuando las
concentraciones de los analitos están en el orden de m g/L.
Para evaluar ciertos constituyentes y parámetros físicos, se
requiere su análisis inmediato en el campo. Para las muestras
compuestas se registra el tiempo en el momento de finalizar la
operación de composición. Los cambios provocados por el
crecimiento de microorganismos se retardan por
almacenamiento de la muestra en la oscuridad y a baja
temperatura (<4° C pero sin congelar). Registrar el tiempo
transcurrido hasta el momento del análisis de la muestra, y la
técnica de preservación aplicada.
Obligaciones de la preservación
a) retardar reacciones biológicas
b) retardar la hidrólisis de los compuestos o complejos
químicos,
(c) reducir la volatilidad de los constituyente
(d) reducir los efectos de absorción.
Determinación de parámetros de
laboratorio
Importancia de los análisis
 El conocimimento del científico del medio ambiente es
solamente tan bueno que su conocimiento de identidades y
cantidades de contaminantes y otras especies químicas en
agua, suelo y sistemas biológicas. De este manera técnicas
de punta relacionadas con análisis químicos y usadas
adecuadamente, son esenciales para la química ambiental.
 La calidad y tipo de análisis escogidos es más importante que
la cantidad de muestras analizadas.
Métodos clásicos
 Requieren solamente químicos, básculas buretas pipetas y
recipientes volumétricos
 Análisis volumétricos
 Análisis gravimétricos
Métodos
colorimétricos
Métodos espectrofotométricos
 Espectrofotometría de absorción
 Espectrofotometría de absorción atómica y análisis de
emisiones
 Flurescencia de rayos X
 Cromatografía de gases
 Espectometría de masas
Espectrofotometría de absorción
La absorcencia (A) se define por:
A = log%T/100
Y la relación entre A y la concentración C de la
substancia absorvente es a base de la ley de
Beer:
A= abC
 Donde a absorptividad
 b la longitud y camino de la luz penetrando a la
solución absorvente
Espectrofotometría de absorción
atómica
Flurescencia de rayos X
Cromatografía de gases
Espectrometría de masas
GRACIAS
Bibliografía
 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American
Public Health Association, American Water Works Association, Water
Pollution Control Federation. 19 ed., New York, 1995.
 Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes. United States
Environmental Protection Agency. Cincinnati, 1983.
 RODIER, J. Análisis de Aguas: aguas naturales, aguas residuales, agua de
mar. Omega, Barcelona, 1981.
 SAWYER, C.; McCARTY, P. Chemistry for Environmental Engineering.
McGraw Hill, New York, 1996 .
 ASOCIACION NACIONAL DE INDUSTRIALES. Manual de Caracterización
de Aguas Residuales. ANDI, Medellín, 1997
 GARAY, J., PANIZZO, L., LESMES, L.,RAMIREZ, G., SANCHEZ, J. Manual
de Técnicas Analíticas de Parámetros Físico-químicos y Contaminantes
Marinos. Tercera edición. Centro de Investigaciones Oceanográficas e
Hidrográficas. Cartagena, 1993