NCh0422-64 Aguas Ind. Det. Oxigeno [PDF]

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NORMA CHILENA OFICIAL

NCh422.Of64

Agua para fines industriales - Ensayos - Determinación del oxígeno

Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. La presente norma ha sido estudiada y preparada por la Especialidad de "Aguas". El Comité estuvo constituido por las siguientes personas: Dirección de Obras Sanitarias Empresa de Agua Potable Instituto de Investigaciones Geológicas Instituto Nacional de Investigaciones Tecnológicas y Normalización, INDITECNOR RACONTEC Ltda.

Eduardo Otte Joaquín Zúñiga Luis Pivet Antonio Tagle Hernán Cusicanqui Pablo Krassa Carlos Krumm Ian Billington

El Comité tomó en consideración los comentarios enviados durante el estudio de esta norma por la siguiente institución: Universidad Técnica Federico Santa María. En el estudio de la presente norma se han tenido a la vista, entre otros documentos, los siguientes: I

NCh422 ASSOCIATION FRANÇAISE DE NORMALISATION, AFNOR, NF T 90-010. Essais des Eaux. Dosage colorimétrique de faibles teneurs d'oxygene libre. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS, ASTM, D 888-49 T Tentative Methods of Test for Dissolved Oxygen in Industrial Water; D 1689-60 Standard Methods of Test for Dissolved Oxygen in Industrial Waste Water. BRITISH STANDARDS INSTITUTION, BS 2690-1956, Methods of Testing Water used in Industry. FREIER, RALF: Kesselspeisewasser, Technologie, Betriebsanalyse. Walter de Gruyter y Co., Berlin 1958. HOMIG H.E. Physikochemische Grundlagen der Speisewasserchemie, herausgegeben von der Vereinigung der Grosskesselbesitzer e.V., Vulkan Verlag D.W. Classen, Essen 1959. La presente norma tiene relación con las siguientes normas chilenas: NCh410 NCh411

Agua para fines industriales - Terminología. Agua para fines industriales - Muestreo.

Esta norma ha sido revisada y aceptada por el Director del Instituto Nacional de Investigaciones Tecnológicas y Normalización, INDITECNOR, Ing. Carlos Höerning D., y aprobada por el H. Consejo de este Instituto en sesión del 24 de Octubre de 1963, que contó con la asistencia de los Consejeros señores: Cabalá, Luciano; Caro, Rosendo; d'Etigny, Enrique; De Mayo, José; Ganter, Edmundo; Malbrán, Pedro H.; Pérez, Jerónimo; Petzold, Guillermo; Poblete, Hernán y Vallarino, Armando. Esta norma ha sido declarada norma chilena Oficial de la República, por Decreto N°196, de fecha 23 de Enero de 1964, del Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción. Esta norma es una "reedición sin modificaciones" de la norma chilena Oficial NCh422.Of64, "Agua para fines industriales - Ensayos - Determinación del oxígeno", vigente por Decreto N°196, de fecha 23 de Enero de 1964, del Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción.

II

NORMA CHILENA OFICIAL

NCh422.Of64

Agua para fines industriales - Ensayos - Determinación del oxígeno

1 Definición de esta norma 1.1 Esta norma prescribe el método para la determinación del oxígeno disuelto en el agua.

2 Campo de aplicación 2.1 El método y los procedimientos prescritos en esta norma se emplearán en los ensayos de agua para fines industriales y, especialmente, en aguas de calderas y de alimentación de calderas para la generación de vapor en las planta de fuerza motriz.

3 Terminología 3.1 Los términos empleados en esta norma están definidos en NCh410.

4 Prescripciones 4.1 Muestreo El muestreo se efectuará conforme a NCh411 y con las precauciones que se indican a continuación. Deberá cuidarse que en ningún momento penetre aire atmosférico en el recipiente que contiene la muestra por ensayar. La temperatura del agua deberá ser inferior a 25°C; si es superior, deberá utilizarse un serpentín refrigerante como el de la figura 2 de NCh411. Un dispositivo conveniente para recibir el agua enfriada está indicado en la figura 1. Se compone de un frasco de 500 ml y de dos frascos de 250 ml cada uno, provistos de tapones de vidrio esmerilados de ajuste perfecto y que terminan en punta. El 1

NCh422 agua por ensayar llegará simultáneamente a los tres frascos mediante un tubo de cobre que se trifurca. El extremo de cada uno de los tubos en que se ramifica el tubo principal, deberá llegar casi hasta el fondo del respectivo frasco. El extremo del tubo principal se conectará con el tubo de descarga del serpentín refrigerante. Los tres frascos se colocarán, como lo indica la figura, en un recipiente metálico más alto de modo que dichos frascos estén por completo sumergidos en la propia agua por ensayar. Esta llenará primero los frascos, rebalsará, llenará el recipiente metálico y rebalsará por un agujero provisto de un tubo de descarga lateral en el borde superior del recipiente metálico. Se dejará correr el agua en esta forma durante 5 min, por lo menos. Se retirarán los tubos colocándolos en el recipiente metálico al lado de los frascos. Se taparán los frascos pero se mantendrá el flujo del agua hasta el momento en que se haya "fijado" el contenido de los frascos (ver 4.4.3.1).

4.2 Procedimientos prescritos La norma prescribe un solo método, tanto para ensayos de rutina como análisis arbitrales; pero prescribe dos procedimientos volumétricos; uno de rutina como indicador interno (almidón), y otro arbitral, potenciométrico. Este último también puede usarse como procedimiento de rutina. Es más preciso y su sensibilidad mayor permite determinar concentraciones inferiores de oxígeno disuelto.

4.3 Fundamento del método (Winkler) 4.3.1 Reacciones básicas Si a un agua que contiene oxígeno disuelto se agrega una solución de sal manganosa y después una solución de un hidróxido alcalino, precipita primero hidróxido de manganeso según -

Mn++ + 2 OH → Mn(OH)2

(1)

El oxígeno disuelto oxida el hidróxido manganoso a bióxido de manganeso hidratado según: 2 Mn (OH)2 + O2 → 2 MnO2 H2O

(2)

Si ahora se agrega una solución de un yoduro alcalino y se acidifica la solución, el bióxido de manganeso oxida el yoduro y libera yodo según: -

MnO2 ⋅ H2O + 2 I + 4 H+ → Mn++ + I2 + 3 H2O

(3)

El yodo liberado se disuelve en un exceso del yoduro para formar el ion triyoduro I-3 pardo y se titula con una solución valorada de tiosulfato sódico según: --I 3 → I 2 + I + 2 S 2 O3 → 3 I +S 4 O6

2

(4)

NCh422 4.3.2 Determinación del punto final de la titulación a)

En el procedimiento de rutina se usará como indicador interno una solución de almidón; que da la coloración azul característica en presencia del yodo. El punto final de titulación se determina por la súbita descoloración de la solución.

b)

El procedimiento arbitral será el potenciométrico de punto muerto, que se prescribe en detalle en 4.5.3 de esta norma.

4.4 Procedimiento de rutina (con indicador interno) 4.4.1 Reactivos: a) Solución de cloruro manganoso: se disuelven 800 g de MnCl2 ⋅ 4 H2O p.a. en 1 litro de agua destilada. Esta solución no deberá liberar yodo de yoduro potásico. Prueba. En 4 ml de la solución se disolverán más o menos 0,2 g de yoduro de potasio (KI). Se acidulará con 1 ml de ácido sulfúrico 1 + y se agregará más o menos 1 ml de cloroformo. Después de agitar, el cloroformo no deberá teñirse de violeta rojizo. b) Solución yoduro-alcalina: se disolverán 700 g de hidróxido de potasio (KOH) p.a. (en lentejuelas) en 550 ml de agua destilada. Al mismo tiempo se disolverán 150 g de KI p.a. en 150 ml de agua destilada. Se verterá esta última solución en la solución alcalina fría y se agitará. La solución yoduro-alcalina, previa acidificación, no deberá separar yodo. Prueba. Se diluirá 1 ml de la solución con 5 ml de agua destilada. Se agregarán 6 ml de ácido sulfúrico 1 + y 1 ml de cloroformo. Después de agitar, el cloroformo no deberá teñirse de violeta rojizo. c) Solución de almidón: se calentará a ebullición una mezcla de 250 ml de glicerina y 250 ml de agua destilada. Se agregará, agitando, una suspensión de almidón soluble p.a. en agua destilada (5 g en 15 ml) y se dejará hervir 3 min más. Después de enfriar, se repartirá la solución en frascos esterilizados de unos 50 ml cada uno que se taparán bien. Esta solución se conserva inalterable durante varias semanas. a) Solución de tiosulfato de sodio (Na2S2O3 ⋅ 5 H2O) 0,00625-N: se diluirán a un litro 62,5 ml de una solución Na2S2O3 ⋅ 5 H2O, 0,1-N, o bien se disolverán 1,5512 g de Na2S2O3 ⋅ 5 H2O en agua destilada y se completará el volumen a un litro; 1 ml de esta solución equivale a 100 μg de oxígeno disuelto litro si la muestra es de 500 ml1)

1

)

Con muestras de aguas más concentradas en oxígeno disuelto se usarán soluciones de tiosulfato de sodio 0,025-N o aun 0,1-N

3

NCh422 Valoración. A 100 ml de agua destilada se agregarán 3,0 ml de H2SO4 1 +, (obtenida por dilución de una solución 0,1000-N, que contiene 2,7835 g/L KBrO3 secado una hora a 115°C) y 20 ml de la solución de acetato de sodio (ver más abajo reactivo "h"). Se titulará con la solución de tiosulfato de sodio agregando 5 ml de solución de almidón (reactivo "c"), cuando sólo queda una ligera coloración amarilla. Se terminará la titulación hasta que desaparece el color azul. La bureta deberá permitir apreciar el 1/100 de ml. La valoración podrá hacerse también con una solución de biyodato de potasio 0,01-N, la que se obtendrá diluyendo en la proporción de 1:10 con agua destilada la solución 0,1-N indicada en (e.2). En este caso no se necesita la solución de bromato de potasio. e) 1 Solución de yodo 0,001-N Se obtendrá por dilución de una solución 0,1-N la que se prepara disolviendo 12,7 g de yodo y 33,2 g de yoduro de potasio en un litro de agua destilada. No hay necesidad de titularla. 2 Solución de biyodato de potasio (KIO3HIO3) 0,1-N y 0,001-N Si se dispone de este producto de calidad PVS (Pure Volumetric Standard) o el especialmente purificado para obtener un patrón primario se puede usar su solución en reemplazo de la de yodo. Se prepara disolviendo 3,2496 g del producto, desecado una hora a 105°C, en un litro de agua destilada. Diluyendo 100 ml de esta solución a un litro con agua destilada se obtiene la solución 0,01-N y diluyendo 100 ml de esta última solución a un litro se obtiene la solución 0,001-N. f)

Acido sulfúrico 1+1: se verterán lentamente y con agitación 250 ml de ácido concentrado p.a. en 250 ml de agua destilada; se dejará enfriar.

g) Yoduro de potasio cristalizado (KI) p.a. (libre de yodato) Se preparará una solución de 50% con agua destilada. Prueba. Más o menos 0,2 g de KI se disolverán en 5,0 ml de agua destilada, se acidificará con 1,0 ml de ácido sulfúrico 1+1 y se agregará 1 ml de cloroformo. Al agitar el cloroformo no debe teñirse de violeta rojizo. h) Solución de acetato de sodio: se disolverá en la menor cantidad posible de agua destilada 450 g de NaC2H302 ⋅ 3 H2O (indiferente contra permanganato de potasio según Reinitzer) completará el volumen a 1 litro. 4.4.2 Material de laboratorio a) 2 pipetas de 2 ml de doble aforo, cortadas al ras en la marca inferior, para la solución manganeso.

4

NCh422 b) 2 pipetas de 2 ml de doble aforo, cortadas al ras en la marca inferior, para la solución yoduro-alcalina. c) 2 pipetas de 10 ml graduadas, en 0,1 ml alargadas para la solución de ácido sulfúrico 1+1, con extremo cortado al ras, sin estrechamiento. d) 1 vaso para el sobrante de ácido sulfúrico de las pipetas graduadas c). e) 1 bureta de 5 ml, 0,00625-N. f)

que permita apreciar 0,01 ml, para la solución de tiosulfato

1 bureta de 25 ml que permita apreciar 0,02 ml, para la solución de yodo o la de biyodato.

g) Pipetas aforadas de 5 ml, 10 ml y 25 ml. h) 1 probeta graduada de 500 ml, tamaño alto. i)

Los 3 frascos mencionados en 4.1 (muestreo); el de 500 ml se designará por "oxigrande"; uno de los de 250 ml por "oxi-chico" (marcarlo) y el otro de 250 ml por "blanco"2).

j)

El recipiente metálico y el tubo de admisión trifurcado que se menciona en 4.1, (muestreo).

k) Soportes para pipetas en posición casi horizontal. l)

2 frascos de cuello ancho de 800 ml a 1 000 ml o vasos de igual capacidad.

4.4.3 Ensayo 4.4.3.1 Preparación de la muestra para la titulación Tomada la muestra según 4.1 (muestreo) se destacará el frasco "oxi-grande" dejándolo siempre sumergido en el agua y con una de las pipetas de 2 ml (4.4.2.a) se introducirán 2 ml de la solución de cloruro manganoso (reactivo "a") y con una de las pipetas (4.4.2 b) 2 ml de la solución yoduro-alcalina (reactivo "b"). Se tapará el frasco "oxi-grande" y se efectuarán las mismas operaciones con el frasco "oxi-chico", usando sendas pipetas nuevas. El extremo de las pipetas deberá introducirse un poco más abajo del cuello de los frascos. Los dos frascos "oxi" se taparán bien, se agitarán suavemente y se invertirán varias veces fuera del agua; se volverán a sumergir. Al cabo de 10 min se habrá depositado el precipitado de hidróxidos. Ahora se destapará el frasco "oxi-grande" y con una pipeta graduada (4.4.2.c) se agregarán 7,5 ml de ácido sulfúrico 1:1 (reactivo "f"), por lo menos a 5 cm por debajo del cuello del frasco, el que se volverá a tapar enseguida. Se repetirá la operación con el frasco "oxi-chico", usando otra pipeta. Se sacarán los frascos del recipiente y se agitarán bien, invirtiéndolos varias veces, hasta que se disuelva el precipitado y el líquido quede claro. 2

)

Los frascos deberán tener una capacidad algo superior a la nominal

5

NCh422 Durante todas estas operaciones el frasco "blanco" habrá quedado inmóvil debajo del agua, que debe seguir rebalsando del recipiente metálico. Siempre que se tape un frasco deberá cuidarse de que no quede aprisionada una burbuja de aire. Ahora las muestras "oxi" están fijadas y no hay peligro de errores por contaminación accidental con el aire atmosférico. Si el agua contenía oxígeno disuelto, el color del líquido será amarillo claro o pardo, según la concentración. Los tres frascos se llevarán al laboratorio dentro del recipiente metálico. 4.4.3.2 Titulación a) Se sacará primero el frasco "oxi-grande", se medirán en una probeta graduada 504 ml de su contenido y se traspasará el líquido a un frasco o vaso de 800 ml a 1 000 ml (4.4.2.l) en el que previamente se han vertido 25 ml de la solución de acetato de sodio (reactivo "h"). Se agregarán sucesivamente: 1 g de KI o 2 ml de la solución al 50% (reactivo "g", y 10 ml de solución de yodo o de biyodato de potasio 0,001-N3) (reactivo "e"). Se titulará con la solución de almidón (reactivo "c") cuando sólo queda una ligera coloración amarilla. Se terminará la titulación hasta que desaparezca el color azul. b) En seguida se sacará el frasco "oxi-chico", se medirán en la probeta graduada 254 ml, que se traspasarán a otro vaso de 800 ml a 1 000 ml (4.4.2.l) que contiene 25 ml de la solución de acetato de sodio (reactivo "h". Se sacará ahora el "blanco", se medirán 250 ml de su contenido y se agregarán al mismo vaso o frasco. Finalmente se agregarán los mismos reactivos que para la muestras "oxi-grande" y se titulará en la forma descrita. Se anotarán los ml de la solución de tiosulfato de sodio gastados en ambas titulaciones. 4.5 Procedimiento arbitral (con determinación potenciométrica del punto final de titulación) 4.5.1 Reactivos y material de laboratorio: serán los mismos indicados en 4.4.1 y 4.4.2 respectivamente, con excepción de la solución de almidón. 4.5.2 Aparato potenciométrico, se representa esquemáticamente en la figura 2 y sus partes se explican en la leyenda respectiva. 4.5.3 Fundamento de la determinación El procedimiento potenciométrico de punto muerto (dead stop end point) se basa en el hecho de que se mantiene una corriente de despolarización entre dos electrodos de platino sumergidos en una solución, mientras ésta contiene un medio oxidante (en este caso yodo libre).

3

)

6

Con aguas que contienen mayores cantidades de sustancias reductoras se tomará proporcionalmente más.

NCh422 Al consumirse el yodo libre por la adición de la solución de tiosulfato de sodio, esta corriente disminuye y llega a cero o a un valor mínimo constante. Al anotar en un gráfico los valores de la intensidad de la corriente indicados en el galvanómetro "C" en función del volumen de la solución de tiosulfato de sodio agregado en la titulación, se obtienen los puntos de una poligonal, hasta llegar a la desaparición completa del yodo libre y en seguida los puntos de una recta cuyos valores corresponden a la intensidad de la corriente mínima constante (ver las líneas "A" y "B" en la figura 3). El punto final de la titulación que deberá sobrepasarse deliberadamente se obtiene en la intersección de las dos líneas. En el caso de la figura este punto final corresponde a 1,14 ml de solución de tiosulfato de sodio. 4.5.4 Ensayo 4.5.4.1 Preparación de las muestras para la titulación: se efectuará exactamente en la misma forma prescrita en 4.4.3.1 para el procedimiento de rutina. 4.5.4.2 Titulación a) Conforme a lo prescrito en 4.4.3.2 se traspasarán primero 504 ml del contenido del frasco "oxi-grande" al vaso "E" (figura 2) que contiene los electrodos y al cual se habrán vertido previamente 25 ml de solución de acetato de sodio (reactivo "h"). Se agregarán sucesivamente: 1 g de KI o 2 ml de la solución al 50% (reactivo "g", 10 ml de solución de yodo o de biyodato 0,001-N (reactivo "e")4) Se empezará con la adición de la solución de tiosulfato de sodio 0,00625-N. A partir del momento en que se observa un descenso relativamente fuerte de la intensidad de la corriente (ver el punto "A" de la curva en el gráfico 3) se efectuará esta adición en porciones exactamente iguales de 0,10 ml5). Como se indicó en 4.5.3 hay que pasar deliberadamente el punto final para determinar la magnitud de la corriente mínima constante. Con las lecturas del galvanómetro "D" (figura 2) obtenidas después de cada adición de la solución de tiosulfato de sodio, se trazará un gráfico similar al de la figura 3 y se leerá en la intersección de las líneas "A" y "B" la cantidad de ml de solución de tiosulfato que corresponde al fin de la titulación. Se anotará este valor.

4

)

Con aguas que contienen mayores cantidades de sustancias reductoras se tomará proporcionalmente más.

5

)

Con buretas de émbolo que se vacían por efecto de una presión es posible conseguir porciones rigurosamente iguales de 0,10 ml o menores. Las buretas de teflón, por ejemplo, ligadas herméticamente con el frasco que contiene la solución titulante, permiten obtener resultados óptimos. Son de manejo cómodo y no exigen lentes o meniscómetros para medir el volumen.

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NCh422 b) En forma igual como se ha procedido en la titulación del contenido del frasco "oxigrande" se efectuará la titulación de la muestra combinada de los frascos "oxi-chico" y "blanco" [ver también 4.4.3.2.b)] y se anotarán los ml de la solución 0,00625-N de tiosulfato consumidos. 4.6 Cálculo y expresión de los resultados Sea X el volumen de la solución de tiosulfato 0,00625-N (reactivo "d") gastada al titular la muestra "oxi-grande", y sea Y el volumen gastado al titular la muestra "oxi-chica" más "blanco". La concentración del oxígeno disuelto será: C = 200 (X - Y) μg/L O2 Ejemplo: X = 2,57 ml

Y = 1,76 ml

C = 200 (2,57 - 1,76) = 162 μg/L O2 = 0,162 mg/L O2

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NCh422 Dimensiones en milímetros

Figura 1

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NCh422

Figura 2 – Dispositivo de titulación

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NCh422

Figura 3 – Determinación gráfica del punto final

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NORMA CHILENA OFICIAL INSTITUTO

NACIONAL

DE

NORMALIZACION

NCh !

422.Of64 INN-CHILE

Agua para fines industriales - Ensayos - Determinación del oxígeno Industrial water - Methods of test for oxygen determination

Primera edición : 1964 Reimpresión : 1999

Descriptores:

agua, industrial, ensayos, determinación de contenido, oxígeno

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