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La clave para el tratamiento de aguas residuales: ¿Sabes cómo medir la demanda química de oxígeno?
En química ambiental, la demanda química de oxígeno (DQO) es un valor indicativo que se utiliza para indicar la cantidad de oxígeno que se puede consumir en una solución de medición. Generalmente se expresa como la masa de oxígeno consumida y el volumen de la solución, en miligramos por litro (mg/L). La prueba de DQO permite cuantificar rápidamente la cantidad de materia orgánica presente en el agua. La aplicación más común es la determinación de la masa de contaminantes oxidables en aguas superficiales o residuales. La DQO es muy útil para evaluar la calidad del agua, proporcionando una indicación del impacto que tendrán las descargas en las aguas receptoras, similar a la demanda bioquímica de oxígeno (DBO).
El principio de prueba de la DQO es que casi todos los compuestos orgánicos pueden oxidarse completamente en dióxido de carbono mediante oxidantes fuertes en condiciones ácidas.
El principio básico de las pruebas de DQO es que casi todos los compuestos orgánicos pueden oxidarse completamente en dióxido de carbono, amoníaco y agua mediante oxidantes fuertes en condiciones ácidas. La cantidad de oxígeno necesaria para esta reacción de oxidación se puede encontrar en la fórmula química. Es importante tener en cuenta que las pruebas de DQO estándar no incluyen la demanda de oxígeno debido a la oxidación del amoníaco a nitrato (la reacción canónica).
El agente oxidante más utilizado es el dicromato de potasio. Es un agente oxidante fuerte en ambientes ácidos y la acidez generalmente se logra agregando ácido sulfúrico. La ecuación de reacción que utiliza dicromato de potasio muestra su proceso de reacción con compuestos orgánicos, donde la materia orgánica se oxida y el dicromato de potasio se reduce a cromo trivalente (Cr3+).
El contenido de materia orgánica en muestras de agua se evalúa indirectamente midiendo el Cr3+ residual.
Para garantizar que toda la materia orgánica se oxide completamente, se debe añadir un exceso de dicromato de potasio. Una vez completado el proceso de oxidación, es necesario medir el exceso de dicromato de potasio para garantizar que se obtenga la cantidad correcta de Cr3+. Esto se puede lograr titulando con sulfato de amonio ferroso (FAS) hasta que el exceso de oxidante se reduzca completamente. La ferroína, un indicador redox, a menudo se agrega durante el proceso de titulación, y el cambio de color puede ayudar a determinar el punto final de la titulación.
Métodos para medir el exceso
Al medir el exceso, el exceso de dicromato de potasio reacciona con FAS. Durante este proceso, el indicador de ferroína cambia de azul verdoso a marrón rojizo, lo que indica que la reacción ha alcanzado el punto final.
Preparación del indicador de ferroína
La preparación del indicador de ferroína requiere añadir 1,485 g de 1,10-fenantrolina monohidrato a 695 mg de sulfato ferroso heptahidrato y diluir a 100 ml con agua destilada.
Cálculo de DQO
La fórmula utilizada para calcular la DQO es:
DQO = 8000 × (b - s) / volumen de muestra
Donde b representa el volumen de FAS en la muestra en blanco, s representa el volumen de FAS en la muestra original y n es la concentración de FAS.
Interferencia inorgánica
Las altas concentraciones de sustancias inorgánicas oxidables en algunas muestras de agua pueden interferir con la determinación de la DQO. El cloruro es una fuente común de interferencia. Para eliminar la interferencia del cloruro, se puede agregar sulfato de mercurio antes de agregar otros reactivos.
Reglamento gubernamental
Muchos gobiernos establecen estándares estrictos para la demanda máxima de oxígeno químico permitida en las aguas residuales. Por ejemplo, en Suiza, las aguas residuales o industriales deben cumplir una demanda máxima de oxígeno de entre 200 y 1000 mg/L antes de poder devolverse al medio ambiente.
Antecedentes históricosDurante muchos años, el permanganato de potasio, un oxidante fuerte, se ha utilizado para medir la demanda química de oxígeno, pero su capacidad para oxidar compuestos orgánicos varía mucho, por lo que en muchos casos la DBO medida suele ser mayor que la DQO. Resultados de la medición. A medida que se profundizó la investigación, se encontró que diferentes oxidantes como el dicromato de potasio eran más efectivos y económicos que el permanganato de potasio y, por lo tanto, se usaban ampliamente en la determinación de DQO.
Ante la creciente gravedad de la contaminación del agua, ¿cómo pueden las herramientas de análisis de la demanda química de oxígeno ayudarnos a mejorar la calidad del agua y a salvaguardar el futuro del entorno ecológico?
