Determinación de sólidos totales en muestras de agua

Saludos queridos amigos de Hive.

Sirva el presente post para continuar compartiendo con la comunidad científica de esta plataforma información sobre los diversos tipos de análisis químico, abordando en esta oportunidad la determinación de sólidos en agua.

Fuente: @yusvelasquez.

Sin duda cuando hablamos de agentes contaminantes en el agua, el contenido de sólidos es su característica más resaltante. Pues muchas sustancias pueden pasar desapercibidas, pero no los sólidos, ellos nos alertan muy rápido el nivel de contaminación en determinado cuerpo de agua.

En cuantificación de contaminantes, los sólidos constituyen un segmento importante, y dependiendo de su naturaleza se pueden clasificar en los siguientes tipos: Solidos Totales, Sólidos Suspendidos, Sólidos Disueltos y Sólidos Sedimentables. Su determinación precisa es un factor sumamente importante para establecer la naturaleza de los contaminantes presentes y tener la información necesaria para implementar eficientes procesos de separación y depuración de aguas; así como también, evaluar la eficiencia operativa de las plantas de tratamiento ya en funcionamiento.

Los contaminantes sólidos son muy comunes en el agua, y están presentes en varias combinaciones, por lo cual es conveniente revisar a que se refiere cada término y cuáles son los métodos convencionales de análisis. En este post comenzaremos la descripción de los métodos para la determinación sólidos en agua iniciando con los sólidos totales.

Sólidos en el agua

Técnicamente hablando, con la palabra sólido se hace referencia a cualquier materia presente en el agua y que es sólida cuando está fuera de ella; así, dentro de esta categoría entran desde partículas grandes como restos de basura y tierra, hasta aquellas que no se ven, como finas partículas de arena suspendida o incluso sales disueltas, ya que fuera del agua si se apreciarían como sólidos[1].

Los sólidos pueden encontrarse flotando, disueltos o sedimentados en el agua. Fuente: @yusvelasquez.com.

Pero la basura que flota o está hundida en un cuerpo de agua es de naturaleza diversa, y los métodos de separación pueden ser muy generales y bastante sencillos. Ahora bien, existen sólidos de tamaño más pequeño que resultan más difíciles de separar, por lo que se recurren a procedimientos más rigurosos en un laboratorio, y estos sólidos se utilizan como parámetros de control en diferentes áreas industriales y para hacer referencia a la legislación ambiental. Estos métodos se determinan mediante métodos gravimétricos, lo que quiere decir que se requieren ciclos de secado hasta obtener un peso constante, y son expresados en cantidad de masa por volumen de muestra.

A este grupo de sólidos determinados de forma gravimétrica los clasificamos como:

• Sólidos Totales (ST): analíticamente, los sólidos totales son el material residual resultante que se obtiene luego de la evaporación de una muestra y su subsecuente secamiento en un horno a temperatura definida y constante[2]. Es decir, representan la totalidad de los sólidos que no son retenidos por filtración y nos permiten determinar la cantidad de sólidos que entran en un determinado proceso, independientemente de la naturaleza de los mismos.

• Sólidos Suspendidos Totales (SST): son aquellos que no sedimentan con facilidad, son de naturaleza heterogénea y pueden tener menos de 0.01 mm, por lo que no sedimentan rápidamente; por lo que representan la totalidad de sólidos que se pueden separar por medios mecánicos como filtración o centrifugación, y están asociados con la turbidez del líquido[3].

• Sólidos Disueltos totales (SDT): es todo el material que se encuentra disuelto en el agua y que es capaz de atravesar un filtro de fibra de vidrio o milipore, y que persisten luego de la evaporación y secado del líquido.

• Sólidos Sedimentables: es la cantidad de sólidos que se separaran de la muestra mediante sedimentación tras un periodo determinado de reposo, esta determinación se realiza mediante un vaso cónico especial denominado cono Imhoff. Este es un parámetro de gran importancia para las plantas de tratamiento, ya que determina la cantidad de lodos que se separaran de la corriente de agua residual.

Esquema general para la determinación de sólidos en agua. Fuente: @yusvelasquez.

Método de análisis de sólidos totales

El siguiente procedimiento se basa en los Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater[4].

Materiales y equipos

Cápsulas de porcelana
Mufla
Estufa de secado
Desecador
Balanza analítica

Procedimiento

• Se coloca una cápsula de porcelana en una mufla a 550 °C por una hora.

Secado de cápsula en mufla. Fuente: @yusvelasquez.

• Se retira y se deja enfriar en un desecador.
• Se pesa la cápsula vacía y luego se transfiere un volumen de 50 mL de la muestra a la cápsula.

Pesada de la cápsula y medición de la muestra. Fuente: @yusvelasquez.

• La cápsula con la muestra se lleva a la estufa calibrada a 98°C hasta que se haya evaporado todo el líquido.

Capsula con muestra a estufa. Fuente: @yusvelasquez,

• Una vez evaporado mantener durante una hora a una temperatura entre 103 y 105 °C.
• Luego retirar y dejar enfriar en un desecador.
• Una vez fría la cápsula llevar a pesar
• Repetir el proceso de secado entre 103 y 105 °C y pesada hasta obtener un peso constante.

Expresión de los resultados

Los sólidos totales se calculan como

Donde:
A = peso de la cápsula con la muestra
B = peso de la cápsula vacía

Recomendaciones

Retirar cualquier partícula grande y heterogénea, bien sea flotante o sumergida en la muestra, y dispersar las partículas de grasa y aceite visibles con un agitador en la muestra traída del campo antes de tomar la muestra para análisis.

Conclusión y aporte

La determinación de sólidos es un procedimiento de rutina pero indispensable para conocer la calidad de determinado cuerpo de agua, ya que los sólidos influyen en muchas otras características como el color, la turbidez y propiedades organolépticas del agua.

Además, es un parámetro de control fundamental en toda operación de tratamiento de aguas residuales, por ejemplo, la legislación ambiental venezolana mediante el Decreto 883 establece los límites máximos de sólidos en cualquier efluente que vaya a ser vertido de forma directa o indirecta en cualquier cuerpo de agua. Por lo que el seguimiento de este parámetro es indispensable para cualquier empresa que opere una planta de tratamiento para sus aguas residuales.

Así que conocer los métodos normalizados para la caracterización de los sólidos es fundamental para el estudiante o profesional de la química que deba asegurar el vertimiento de aguas tratadas en un determinado cuerpo de agua.

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Bueno amigos, hasta aquí el presente post, espero que les haya gustado la información presentada. Recuerden la importancia que tienen los métodos analíticos en el control de calidad del agua. ¡Hasta la próxima!

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Referencias

1. Microlab Industrial. Los sólidos en el agua; maneje sus sólidos y mejore su efluente
2. INVEMAR. Manual de técnicas analíticas para la determinación de parámetros fisicoquímicos y contaminantes marinos. Documento en línea
3. Wikipedia.com. Total de sólidos en suspensión
4. APHA.1998. Standard Methods for the Examinationof Water and Wastewater. Edición 20. APHA/AWWA/WPCF.