ANIONES: SULFATOSSO4

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MARIA CRISTINA LEDEZMA MUÑOZ

SULFATOS• Los sulfatos pueden tener su origen en que las aguas atraviesen

terrenos ricos en yesos o por la contaminación con aguasresiduales industriales.

• El contenido de sulfatos no suele presentar problema depotabilidad a las aguas de consumo.

• Contenidos superiores a 300 mg/l pueden ocasionar trastornosgastrointestinales en los niños.

• Los sulfatos de sodio y magnesio pueden tener acción laxante,por lo que no es deseable un exceso de los mismos en las aguasde bebida.

• LIMITE MAXIMO RECOMENDADO ES DE 250 mg/L.

SULFATOS

• El ion sulfato (SO42−), muy soluble en agua, es la forma oxidada estable del azufre.

• El sulfato disuelto puede:

• a) Ser reducido a sulfito y volatilizado a la atmósfera como H2S, en ausencia de OD yde Nitratos, por las bacterias anaeróbicas.

• b) Precipitado como sales insolubles

• c) Incorporado a organismos vivos.

• Los sulfatos, en condiciones anaeróbicas, son fuente de oxígeno para las bacterias,convirtiéndose en H2S.

• SO42− + MO S2- + H2O CO2

B.a.

• S2- + H+ HS- 7<pH<9,5

• HS2- + H+ H2S PH<7

• problemas de olor y toxicidad 20 ppm

• CORROSIÓN DE LAS ALCANTARILLAS

• La Corrosión Biogénica, o Corrosión inducida por microorganismos (MIC),ocurre cuando cepas bacterianas específicas "colonizan" las superficies delos alcantarillados y producen ácido sulfúrico que "come" los materialestales como concreto, acero y hierro fundido. Si bien estas bacterias sonmicroscópicas, pueden provocar daños significativos con el paso del tiempo.

• MINAS DE CARBÓN.

• Depósitos de minerales abandonados, pueden generar altasconcentraciones de sulfatos y condiciones bajas de pH, y el alto contenidode Fe, contaminan el agua, las minas se deben sellar para que no hayaoxigeno que conduzca a las condiciones anteriores.

SULFATOS

Cuando el gas H2S entra en contacto con las superficies húmedas del alcantarillado por sobre la

línea de flujo, parte del gas H2S puede combinarse con oxígeno disuelto (O2) para formar

directamente ácido sulfúrico (H2SO4). Pero en general, la mayor parte del gas H2S se descompone

en azufre elemental S.

Este constituye una fuente de energía para la familia de bacterias Thiobacillus; estas oxidan el

azufre elemental y generan H2SO4 como residuo metabólico. Este ácido sulfúrico reduce el pH de la

biopelícula y corroe el concreto. De aquí viene la expresión "Corrosión inducida por

microorganismos" (MIC).

CICLO DEL AZUFRE

• El azufre llega a la atmósfera como H2S o SO2, gases provenientes de erupciones volcánicas, quema de combustibles fósiles y por la descomposición de la materia orgánica.

• Algunos de los óxidos de azufre son gases contaminantes, como el trióxido de azufre (SO3), ya que al reaccionar con el agua forma ácido sulfúrico y al precipitarse lo hace como lluvia ácida.

• En la atmósfera próxima a los océanos hay azufre en forma de dimetilsulfuro (DMS) formado por descomponedores marinos.

• A través de las lluvias, el azufre pasa de la atmósfera a la litósfera, en forma de sulfitos y sulfatos SO3+ H2O → H2SO4 Lluvia ácida

DETERMINACION DE SULFATOS EN AGUA

• Test rápido de sulfatos.

• El Método gravimétrico, mediante precipitación con cloruro de bario, es un método muy preciso yaplicable a concentraciones superiores a 10 mg/l. Los resultados previamente precipitados con clorurobárico, en medio ácido, son secados a 110ºC y calcinados a 600ºC.

• El Método nefelométrico, mediante turbidímetro nefelométrico, es menos preciso que elgravimétrico para concentraciones inferiores a 10 mg/l. Se recomienda, preferentemente, para ladeterminación de sulfatos en aguas con contenidos superiores a 60 mg/l y siempre que se dispongade turbidímetro. Este método no es recomendable para aguas con color, materias en suspensión ocon elevado contenido en materias orgánicas.

• El ión sulfato SO4= precipita, en un medio de ácido acético, con ión Ba2+de modo que forma cristalesde sulfato de bario BaSO4 de tamaño uniforme, los que deben mantenerse en suspensiónhomogénea durante un periodo de tiempo que resulte suficiente para medir la absorbancia que lamisma produzca. El contenido de SO4= de cada muestra se obtiene a partir de la curva de calibradopreviamente obtenida.

• El Método volumétrico consiste en la determinación de los iones sulfatospor volumetría en presencia de sulfato de bario y en medio alcohólico. Estemétodo es aplicable para la determinación de sulfatos en concentracióninferior a 100 mg/l. El contenido de sulfatos se determina por valoración consal sódica del EDTA, del cloruro de bario que no se utilizó en la precipitaciónde los sulfatos.

• Este método es recomendable para los casos que no se disponga del equiponecesario para aplicar el método gravimétrico.

DETERMINACION DE SULFATOS EN AGUA

APLICACIÓN• ES IMPORTANTE A LA HORA DE DEFINIR SI UN AGUA NATURAL SE

PUEDE USAR PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA PUBLICO.

• EN LAS AGUAS RESIDUALES ES DE INTERES PARA DETERMINAR LA MAGNITUD DE LOS PROBLEMAS QUE PUEDEN SURGIR DE LA REDUCCION DE LOS SULFATOS A H2S

• EN LA DIGESTION ANAEROBICA DE LOS LODOS Y RESIDUOS INDUSTRIALES, LOS SULFATOS SE REDUCEN A H2S Y SE EMITEN CON CH4 Y CO2. NO DEBE EXCEDER LOS 750 ppm

CLORUROS

• Debido a que todas las sales de cloruro son muy solubles en el agua, este se encuentra en las aguas naturales en concentraciones muy variadas y aumenta en la medida que aumentan los minerales.

• Las fuentes de tierras altas y montañas tienen bajo contenido de cloruros, mientras que los ríos y aguas subterráneas pueden tener cantidades considerables.

• En las fuentes de agua dulce es común encontrar el cloruro en cantidades de 10 mg/L a 100 mg/L.

CLORUROS: PROCEDENCIA

• El agua de mar contiene niveles elevados debido a que contiene residuos resultantes dela evaporación parcial de las aguas naturales que fluyen a él, por lo tanto se puedenencontrar más de 30 000 mg/L como cloruro de sodio NaCl y ciertos pozos subterráneossalinos pueden llegar a estar saturados, con un 25% aproximadamente de NaCl.

• Muchas formaciones geológicas fueron en alguna época rocas sedimentarias en el mar,de forma que no es sorprendente que contengan residuos de cloruros que se estánfiltrando de continuo en las fuentes de agua dulce.

• El contenido de cloruro de los desechos es generalmente de 20 mg/L a 50 mg/L porencima de la concentración de la fuente de agua municipal, lo que causa el aumentogradual en la salinidad de los ríos cuando se van acercando de los manantiales al mar

El aumento en cloruros de un agua puede tener orígenes diversos.

• Si se trata de una zona costera puede deberse a infiltraciones de agua del mar. El agua salada que es más densa fluye río arriba por debajo del agua dulce que fluye río abajo.

• El agua atomizada del mar es transportada tierra a dentro en forma de gotas muy pequeñas, que luego al evaporarse el agua, quedan los diminutos cristales de sal.

• En el caso de una zona árida el aumento se debe al lavado de los suelos producido por fuertes lluvias.

• El agua de riego agrícola que se va a la atmósfera por los procesos de evapotranspiración, deja en el suelo sales que contenía inicialmente, y el suelo pierde su capacidad para cultivo, por esta razón generalmente se necesita remover o quitare estas sales del suelo con el fin de aumentar el potencial de cultivo de éste. De igual manera las aguas de riego que retornan a las fuentes superficiales con alta salinidad, tienden a aumentar el contenido de cloruros en estas fuentes.

El aumento en cloruros de un agua puede tener orígenes diversos.

• Las excretas humanas, heces fecales y especialmente la orina contienen cloruros en cantidad casi igual a los que se consume en los alimentos y el agua. El promedio de cloruros en la orina es de 6 gramos por persona por día y aumenta la cantidad de cloruros en las aguas residuales domésticas (ARD) en aproximadamente 15 mg/L, por tanto los efluentes de las ARD aportan considerables cantidades de cloruros a las fuentes receptoras.

• Gran variedad de desechos industriales contienen cloruros, por lo tanto es una preocupación importante cuando se descargan a fuentes de agua superficiales susceptibles de servir para abastecimiento público.

• En último caso, el aumento de cloruros puede deberse a la contaminación del agua por aguas residuales.

Los contenidos en cloruros de las aguas naturales no suelen sobrepasar los 50-60 mg/l.

• No suele plantear problemas de potabilidad a las aguas de consumo. Un contenido elevado de cloruros puede dañar las conducciones y estructuras metálicas y perjudicar el crecimiento vegetal.

Importancia de los cloruros

• Los cloruros no ofrecen peligro para los humanos si su concentración es moderada.

• Es un elemento esencial para plantas y animales.

• En concentraciones mayores de 250 mg/L dan sabor salado al agua y por tanto esrechazada.

• Se conocen casos de poblaciones que han consumido agua hasta 2 000 mg/L sincausar efectos adversos a la salud, pero se sabe que a personas con problemas dehipertensión arterial les recomiendan disminuir el consumo de sal, por tanto es unaconsideración importante, aunque la causa principal para eliminarla del agua deconsumo es por el sabor.

Importancia de los cloruros

• El dato de cloruros determinado en fuentes de agua puede servir como indicador de contaminación por aguas residuales, antes se utilizaba para ello, ahora se prefieren usar los ensayos microbiológicos.

• Si se riegan cultivos con concentraciones elevadas de cloruros, su crecimiento se ve afectado debido a que se dificulta captar el agua por la diferencia de presión osmótica entre el agua que rodea la planta y las células.

• Los cloruros se utilizan hasta cierto punto como trazadores. (Principalmente en agua subterránea donde la relación suelo/agua es muy alta, ya que en agua superficial se prefiere utilizar otros trazadores orgánicos debido a que se pueden medir con precisión aún en cantidades de trazas). (Ejemplos de trazadores diferentes al cloruro son: colorantes, nitritos y materiales radiactivos como la rodamina)

Aplicación de los datos de cloruros

1. Cuando se seleccionan abastecimientos de agua para uso humano, industrial y agrícola, los cloruros son una consideración importante.

2. Si se va a realizar la desalinización del agua, el dato de cloruros es importante para determinar el tipo y características de los aparatos a utilizar, así como su costo.

3. La determinación de cloruros se usa para controlar el bombeo de aguas subterráneas en los sitios donde la invasión del agua de mar es un problema.

4. Para el control de las descargas de aguas residuales con alta salinidad y de desechos industriales, pues se debe proteger las aguas receptoras.

5. Los cloruros interfieren en la determinación de la DQO, por lo tanto se agrega un agente que forma complejos tal como el Sulfato de Mercurio (HgSO4), también en la determinación de nitratos.

6. Hay 5 razones por las cuales se usa el cloruro como trazador en la búsqueda de contaminación de pozos.

• a. Su presencia no se detecta visualmente

• b. No tiene efectos tóxicos

• c. No es adsorbido por las formaciones del suelo

• d. No es alterado ni cambiado en los procesos biológicos

• e. El ión cloruro se puede medir fácilmente

Métodos para la desalinización.

• El intercambio aniónico es el único proceso químico capaz de eliminar loscloruros del agua; sin embargo algunos procesos físicos como laevaporación y la ósmosis inversa, pueden separar el agua en dos corrientes,una de ellas con un contenido reducido de cloruro y la otra con un contenidomayor.

Métodos de determinación

• 1. Método de Mohr o Argentométrico. (Método volumétrico)

• 2. Método del Nitrato Mercúrico. (Método volumétrico)

• 3. Titulación potenciométrica. (Método instrumental)

• 4. Método automatizado de ferricianuro. (Método instrumental)

• 5. Cromatografía iónica. (Método instrumental)

Procedimiento de laboratorio MÉTODO DE MOHR

• 1. Prepare una bureta de 25 ml y llénela con la solución estándar de Nitrato de Plata (AgNO3) N/71 ó N/35.5 de acuerdo al nivel de cloruros de la muestra.

• 2. Medir 50 ml de muestra, o una parte alícuota diluida a 50 ml con agua destilada y pasarla a un beacker de 100 ml.

• 3. Verifique el pH. El ideal debe ser neutro o ligeramente alcalino, como el pH de viraje a la fenolftaleína. Si es necesario adecuarlo, añada tres gotas de F.F y neutralice con ácido 0.02N.

• 4. Agregar 1 ml de solución indicadora de Cromato de Potasio al 5%.

• 5. Proceda a realizar la titulación volumétrica. Agite constantemente después de cada adición de titulante hasta la aparición de una coloración rojo pardo persistente con marcada turbiedad. Este color puede ser observado mucho mejor por comparación visual con la prueba en blanco previamente realizada. (La prueba en blanco se realiza igual, cambiando únicamente la muestra por agua destilada. Generalmente en esta prueba se gastan de 0.5 ml a 1.5 ml de titulante para lograr el efecto deseado; al volumen gastado denomínelo B)

Procedimiento de laboratorio MÉTODO DE MOHR

• 6. Registre en forma exacta el volumen de titulante gastado hasta el punto final de la valoración y denomínelo como A.

• 7. Realice los cálculos así: mg/L Cl- = (A-B)* e* 1000/ml de muestra.

• (e = 0,5 si la concentración del nitrato de plata es 0,0141 correspondiente a una solución N/71 ó e = 1 si la concentración del nitrato de plata es 0,0282 correspondiente a una solución N/35,45)