UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO BASICO
CALIDAD DE AGUA
Univ Uni v.: A paza C ond ndo or i Ab A bi g ai l V ale lerr i a CI : 82 824 48248 L P. G rup rupo o: J D oce cent nte e: I ng. G abr i el Me M ej í a F echa de de la re r ealilizzaci ció ón de la pr pr ác ácti tica ca:: 15 de novie noviembr bre e de de 2012 L a P az - B oliliv vi a
PRACTICA N°8 CALIDAD DEL AGUA OBJETIVO GENERAL El objetivo de esta práctica es la determinación de la Dureza Total (mg CaCO 3 / litro de agua) y del pH, de muestras de agua que correspondan a los tres Sistemas de distribución de agua, con que cuenta la ciudad de La Paz; parámetros importantes a nivel Industrial.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar mediciones de pH Realizar mediciones de dureza total mediante valoración con EDTA
FUNDAMENTO TEORICO LA DUREZA TOTAL DEL AGUA El término dureza se refiere al contenido total de iones alcalinotérreos (Grupo 2) que hay en el agua. Como la concentración de Ca 2+ y Mg2+ es, normalmente, mucho mayor que la del resto de iones alcalinotérreos, la dureza es prácticamente igual a la suma de las concentraciones de estos dos iones. La dureza, por lo general, se expresa como el número equivalente de miligramos de carbonato de calcio (CaCO 3) por litro. Es decir, si la concentración total de Ca 2+ y Mg2+ es 1 mM, se dice que la dureza es 100 mg L-1 de CaCO 3 (= 1 mM de CaCO3). Un agua de dureza inferior a 60 mg L-1 de CaCO 3 se considera blanda. Si la dureza es superior a 270 mg L-1 de CaCO 3, el agua se considera dura. La dureza específica indica la concentración individual de cada ión alcalinotérreo. Conocer la dureza total del agua es importante tanto en el sector privado como en el industrial:
1. El agua dura reacciona con el jabón formando grumos insolubles: Ca2 + + 2RCO 2 - ® Ca(RCO 2)2(s)
J abón
Prec ipi tado
R: hidrocarburo de cadena larga, como C17H35−
El Ca2+ y el Mg2+ pueden consumir una cantidad importante del jabón que se utiliza en limpieza.
2. El agua dura deja depósitos sólidos o costras en las tuberías cuando se evapora. El calor convierte los bicarbonatos solubles en carbonatos (por pérdida de CO2) y se forma un precipitado de CaCO 3 que puede llegar a obstruir las tuberías de una caldera: Ca(HCO3)2(aq) _ CaCO 3(s) + CO2(g) + H2O La fracción de dureza a causa del Ca(HCO 3)2(aq) se denomina dureza temporal porque este calcio se pierde al calentar por precipitación de CaCO 3. La dureza debida a otras sales, sobre todo CaSO 4 disuelto, se denomina dureza permanente porque no se elimina por calefacción.
3. El agua dura es beneficiosa en agua de riego porque los iones alcalinotérreos tienden a flocular (formar agregados) con las partículas coloidales del suelo y, como consecuencia, aumenta la permeabilidad del suelo al agua.
4. El agua blanda ataca al hormigón y a otros derivados del cemento. Fundamento científico: Para medir la dureza total, en primer lugar, se trata la muestra con ácido ascórbico o con hidroxilamina para reducir el Fe 3+ a Fe2+, y con cianuro para enmascarar el Fe2+, el Cu2+ y otros iones metálicos minoritarios. A continuación, se lleva a cabo una valoración complexométrica con ácido etilendiaminotetraacético (AEDT), en medio amoniacal tamponado a pH 10, en presencia de una mezcla de indicadores (negro de eriocromo T y rojo de metilo):
1. Al adicionar el negro de eriocromo T (NET) a la muestra de agua se forman complejos de color rojo, de los cuales el más estable es el de Mg: Mg2+ + HIn2- _ MgIn- + H+
Rojo Ca2+ + HIn2- _ CaIn- + H+
Rojo
2. Al valorar con AEDT (H2Y-), el agente complejante destruye en primer lugar el complejo de Ca: CaIn- + H 2Y- _ CaY 2- + HIn 2- + H+
3. Una vez destruido el complejo de Ca, la adición de más AEDT destruye el complejo de Mg: MgIn- + H2Y- _ MgY2- + HIn2- + H+
Rojo
Azul
Cuando el indicador queda libre, la disolución adquiere su color característico al pH de trabajo, azul. El cambio de color rojo-azul del indicador utilizado no es tan brusco como sería de desear. Por ello, se añade a la disolución un colorante inerte, cuyo color cambia su apariencia antes y después del punto de equivalencia. Añadiendo rojo de metilo (viraje de rojo en medio ácido a amarillo en medio básico) se produce un color rojo antes del punto final y un color verde después del mismo.
Agua para uso doméstico El agua “potable” debe ser o estar:
a) libre de material en suspensión b) incolora c) inodora d) libre de microorganismos patógenos e) de sabor aceptable es decir dulce, no salada o amarga. f) Blanda
Agua para uso industrial En algunas industrias las aguas naturales, aún el agua de mar, se usan sin tratamiento alguno. En otros casos, el agua debe cumplir especificaciones aún mucho más estrictas que las que corresponden al agua para alimentación. Las aguas empleadas en calderas no deben formar depósitos o incrustaciones (sarro) es decir no deben ser aguas duras.
LIMITES ACEPTABLES DE DUREZA Tipo de agua Contenido en dureza total (ppm CaCO 3) Blandas Medianas Duras Muy duras
Menos de 50 Entre 50 y 150 Entre 150 y 300 Más de 300
Ablandamiento del agua (eliminación de dureza) Los métodos de ablandamiento se basan en algunos de los siguientes objetivos: 1) producir compuestos insolubles de Ca y Mg o 2) Mantener el Ca y Mg en solución, pero con pérdida de su carácter iónico.
Ablandamiento del agua por el método de cal-soda
El carbonato de calcio es el compuesto (de constitución química más sencilla) de Ca más insoluble.
Solubilidad de CaCO3 en agua a 20ºC 0,01g/l El hidróxido de magnesio es el menos soluble de los compuestos de magnesio.
Solubilidad de Mg(OH)2 en agua a 20ºC 0,009 g/l El método de la cal-soda se basa en la obtención de compuesto insolubles de Ca y Mg en el uso consecutivo de cal (hidróxido de calcio) y soda (carbonato de sodio).
MATERIALES Y REACTIVOS Materiales ITEM
MATERIAL
CARACTERÍSTICA
CANTIDAD
1 2 3
pH metro Bureta probeta
50 cm3 100 cm3
1 1 1
4 5
Pipeta graduada Matraz Erlenmeyer
10 cm3 250 cm3
1 4
6 7 8
Soporte universal Pinza porta bureta Matraz Aforado
250 cm3
1 1 1
400 cm3
1 2
9 10 11 12 13 14 15
Piseta Vaso de pp Vaso de pp Vaso de pp Varilla de vidrio Espatula
250 cm3 100 cm 3
2 8 1 1
Balanza
1
Reactivos ITEM
REACTIVO
1
Disolución EDTA
2 3
Amoniaco Indicador NET
CARACTERÍSTICA 0.01 M p.a p.a
PROCEDIMIENTO Obtener muestras de agua (aprox. 1 litro) de los sistemas:
El Alto (Todas las zonas de la ciudad del Alto) Pampahasi ( Zona Sur ) Achachicala ( Facultad de Ingeniería, Colegio Príncipe de Paz, Sopocachi, San Pedro, San Jorge)
Medidas de pH
Medir 50 cc de muestra aproximadamente y transferir al vaso de precipitado de 100 cc Determinar el pH Realizar el mismo ensayo con agua destilada
Determinación de la dureza total
Llenar la bureta con la solución preparada de E.D.T.A. Medir 50 cc de cada muestra y transferirlos a los matraces erlenmeyer Colocar una gota del indicador NET en cada matraz erlenmeyer y agitar, la presencia de color rojo indica la presencia de Dureza en la muestra Agregar lentamente desde la bureta, la solución de E.D.T.A. hasta que la solución vire a color azul, anotar el volumen consumido Multiplicar el volumen de E.D.T.A. consumido por 20, obteniéndose como resultado la Dureza total de la muestra expresado en mg de CaCO 3 por litro de muestra Medir 50 cc de agua destilada, transferirlo al matraz erlenmeyer, colocar una gota de indicador NET y si es necesario proceder como lo descrito anteriormente
Datos Experimentales Medidas de PH
MUESTRA DE AGUA MUESTRA 1 MUESTRA 2
MUESTRA 3
MUESTRA 4
PROMEDIO
EL ALTO
7.46
7.58
7.43
7.58
7.51
COTA COTA
7.64
7.60
7.55
7.66
7.59
FACULTAD DE ING.
7.79
7.86
7.86
7.80
7.83
AGUA DESTILADA
6.14
6.14
6.16
6.13
6.14
Medidas de dureza MUESTRA DE AGUA
PROMEDIO MUESTRA 1
MUESTRA 2
MUESTRA 3
MUESTRA 4
MUESTRA 5
EL ALTO COTA COTA FACULTAD
DE
ING. AGUA DESTILADA
170
169
70
71
60
120
170
169
170
169.5
70
70
69
70
60
61
60
59
60
120
121
120
119
120
CÁLCULOS 1.1 Medidas de pH EL ALTO.
̅
n=4
Grado de libertad= 95%
(− ̅ ) ∑ −1 =0.048
∑ 7.51
. √ 0.076
. ±.076 COTA COTA n = 4
Grado de libertad= 95%
∑−1(− ̅) =0.082
=1 ∑ ̅ .
FAC. DE ING.
. √ 0.13
. ±.13 n=4
=1 ∑ ̅ .
AGUA DESTILADA n = 4
Grado de libertad= 95%
∑−1(− ̅) =0.018
. √ 0.023
. ±.023 Grado de libertad= 95%
.
̅
∑−1(− ̅) =0.05
∑ 6.14
√ 0.08
. ±.08 1.2 Medidas de dureza
Expresar la dureza de cada muestra de agua en mg/ litro
EL ALTO.
̅
n=5
∑ 169.5
MIRAFLORES.
=1 ∑ ̅ 70
FAC. DE ING.
=1 ∑ ̅
Grado de libertad= 95%
∑−1(− ̅) =0.548 . ±. n=5
Grado de libertad= 95%
∑−1(− ̅) =0.0548
. √ 0.68
. √ 0.068
±. n=5
Grado de libertad= 95%
∑−1(− ̅) =0.0837 ±.
AGUA DESTILADA n = 5
Grado de libertad= 95%
. √ .
.
=1 ∑ ̅
∑−1(− ̅) =0.0567
√ 0.0435
±.
CONCLUSIONES. -
En el presente laboratorio se pudo determinar el grado de pH de distintos lugares de nuestro departamento La Paz se tomaron muestras de la ciudad de El Alto, Miraflores, Calacoto y también se determino el pH del agua destilada, como se pudo observar que el error es mínimo.
-
También se determino la dureza de cada muestra tomada y también podemos observar que no sufrió ningún cambio al determinar la dureza pues ni cambio de color ni hubo otro cambio.
-
Cada experiencia en el laboratorio nos enseña mas a hacer uso de los distintos instrumentos que se usan para cada experimento.
BIBLIOGRAFÍA
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