Desalación del agua: métodos, tratamientos y análisis

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Jennifer Rufat Espinosa >

La desalación es el proceso por el cual se separan las sales disueltas en aguas con alto contenido en ellas para que puedan ser utilizadas por el hombre. Estas aguas a desalinizar suelen tener origen marino, conteniendo unos 35 g/L de cloruro sódico, mayoritariamente, aunque si el porcentaje es superior se las denomina salmueras. También pueden ser de origen subterráneo (las llamadas aguas salobres), que son las resultantes de la mezcla de agua dulce procedente de los ríos y agua salada procedente del mar. Tienen una concentración salina de 0,5 g/L a 5 g/L.

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Los orígenes de la desalinización se remontan a milenios atrás. En el siglo IV a.C. Aristóteles fabricó el primer evaporador conocido, aunque no fue hasta muchos siglos después que se empezó a practicar de forma eficiente. A mediados del siglo XIX existían ciertos barcos que contaban con destiladores en su interior con el propósito de potabilizar el agua del mar.

Tras la Segunda Guerra Mundial algunos países de Oriente Próximo como Arabia o Kuwait empezaron a instalar las primeras plantas desaladoras, ya que sufren de estrés hídrico pero tienen la ventaja de estar ubicados cerca del mar. De hecho, en Arabia Saudí, 4 de cada 5 litros consumidos proceden de agua de mar desalinizada.

En la década de 1960 se descubre el proceso revolucionario de desalinización: la ósmosis inversa, líder en rendimiento y eficacia en la actualidad y de la cual ya hemos hablado anteriormente. Si la ósmosis normal consiste en el paso de agua del medio hipotónico al hipertónico, su homóloga inversa provoca que la mayor parte del agua se acumule en el medio hipotónico (el sentido ahora es de hipertónico a hipotónico), dejando el medio hipertónico saturado de solutos. Evidentemente, lo que nos interesa es el medio hipotónico, que contiene agua con una concentración minúscula de solutos (agua potable, o apta para el consumo humano).

En el año 1964 se instala en Lanzarote la primera planta desalinizadora. En esta isla y en Fuerteventura el agua desalada representa casi la totalidad del agua consumida.

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Comprender la desalinización y por qué se utiliza

Para comprender por qué se utiliza la desalación y el porqué de su importancia, hay que indagar un poco en los distintos tipos de agua y su abundancia en la Tierra.

El agua es la sustancia más abundante de nuestro planeta pero está distribuida de forma irregular. En la Tierra existen 1.370.000 km³ de agua, de los cuales únicamente 0,5-1 km³ son de agua dulce, pero tan sólo una pequeña parte de esas aguas dulces están a nuestro alcance, por ello, se emplea la desalación, para poder utilizar el agua no potable.

El agua potable escasea y los servicios de suministro son insuficientes para abastecer las necesidades humanas. En cambio, las enormes reservas de agua de mar y aguas salobres son mucho mayores, por ello, cada vez se tiene más en cuenta la importancia de la obtención de agua potable a través de la desalación. Para conseguirlo, hay diversos procesos, de los cuales los más conocidos son:

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1.- Destilación de agua de mar

Este proceso, a pesar de ser conocido como destilación, se trata de una simple evaporación del agua del mar. Al no trabajar a una temperatura de 300ºC o superior y con una presión por debajo de la atmosférica, el vapor producido está exento de sales.

Este proceso es muy simple y se lleva a cabo en 3 fases: formación de vapor por la aplicación de calor, separación y condensación del vapor.

2.- Electrodiálisis de aguas salobres con una salinidad inferior a 5000 ppm

Es una técnica electroquímica para desalar mediante la migración de iones. Para llevarla a cabo se aplica una diferencia de potencial (corriente continua).

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3.- Ósmosis inversa

Es un proceso por el cual se hace pasar el agua por una serie de filtros para eliminar las sales y cualquier elemento perjudicial o que altere el sabor, el olor o el color del agua. Consiste en un recipiente donde hay dos disoluciones con distinta concentración salina y separadas por una membrana semipermeable, la intención es reducir la mayor concentración de sales en el agua. Para conseguirlo, se ejerce una presión sobre esta para que la impulse a pasar por la membrana, separando el agua pura de todas las sales disueltas.

Este proceso consta de 6 fases, aunque realmente el proceso de desalación es la fase 4, en el resto de fases se eliminan otros componentes:

Fase 1: Filtro de sedimentos: Retiene las partículas en suspensión, como granos de arena, materia orgánica, arcillas y otros elementos que puede contener el agua.

Fase 2: Filtro de carbón prensado: Tiene como principales funciones eliminar el cloro del agua y compuestos químicos que le dan olores y sabores desagradables; también ayuda a alargar la vida de la membrana de ósmosis ya que el cloro puede dañarla y perforarla.

Fase 3: Filtro de carbón granulado: Complementa la fase anterior produciendo agua de mejor calidad al centro de ósmosis, protege la membrana alargando su uso y consigue que se deseche menor cantidad de agua con los residuos.

Fase 4: Membrana de ósmosis inversa: Además de ser el elemento más sofisticado, es el que hace al agua de máxima calidad, reteniendo los compuestos nocivos para nuestra salud, las sales.

Fase 5: Filtro remineralizador: Elimina los sabores que puede generar el paso del agua por la membrana, regula el pH y los niveles de sales minerales para que el agua salga totalmente apta para el consumo humano.

Fase 6: Depósito acumulador: Como su propio nombre indica, es el depósito donde se almacena el agua para poder disponer de ella.

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4.- Congelación

Es un proceso que consiste en congelar aguas (de mar o salobres) de manera controlada para obtener cristales de hielo. Estos cristales que se van formando no contienen sales, ya que éstas permanecen en el agua líquida. Posteriormente, los cristales se funden para obtener agua dulce en estado líquido.

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5.- Intercambio iónico de aguas con concentración en sales inferior a 1 g/L

 Consiste en la obtención de agua desmineralizada o agua pura con la ayuda de dos tipos de resinas: una catiónica y otra aniónica. Primero se pasa el agua por la resina catiónica, donde los cationes de Ca²⁺ y Mg²⁺ se intercambian por los cationes de H⁺. Inmediatamente después pasa por la resina aniónica, donde los aniones como HCO³⁻ y SO₄²⁻ son intercambiados por los aniones OH⁻.

6.- Por evaporación

El agua se introduce, a modo de pulverización, en una cámara a baja presión, lo que permite que parte de las gotas se evaporen de inmediato para luego ser condensadas, pero sin contener sales.

De todos ellos, el proceso más interesante y más empleado actualmente es la ósmosis inversa, por ser el proceso más económico y el que necesita menos aporte de energía para llevarse a cabo.

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Controles en un agua potable producida por desalación

Para que el agua pueda ser usada ha de cumplir unos requisitos muy estrictos y ha de tener una serie de valores que no han de ser ni rebasados ni estar por debajo de los establecidos, tanto antes como después de la desalación; para ello se llevan a cabo revisiones periódicas.

Los parámetros que deben controlarse en el agua que ha sido producida por desalación son varios y los vamos a clasificar en dos partes: parámetros antes del tratamiento y después del tratamiento, es decir, a la salida al mercado de ese agua.

1. Parámetros que deben controlarse antes del tratamiento.

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2. Parámetros a controlar al final del proceso y anterior a la salida a mercado del agua.

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Métodos de determinación cuantitativa de iones

Es muy importante saber la cantidad de iones existentes en el agua que se produce, ya que los iones de calcio y magnesio, que son los más abundantes en el agua, son perjudiciales.

Para la determinación de iones existen varias maneras, pero no todas sirven para la valoración del agua producida por la desalinización. Un método bastante conocido es la volumetría, basada en cuantificar el volumen exacto que se necesita de una disolución para valorar un analito. Con ello se puede determinar la cantidad de sustancia que tenemos mediante unos sencillos factores de conversión. Este tipo de determinación podemos diferenciarla en valoración ácido-base (mediante un ácido equivalente a la base a valorar, ayudándonos con un indicador específico), una valoración redox (basada en una reacción de reducción-oxidación donde a menudo se necesita un potenciómetro para determinar el salto de pH que sufre la disolución), y por último, la argentometría (es menos usada y consiste en observar la precipitación del ión plata con otro analito que reaccione con él).

El proceso más indicado para la determinación de iones tras la desalación es la valoración ácido-base empleada para determinar la dureza (concentración de CaCO3 y MgCO3) en nuestra agua mediante EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) e indicador NET (Negro de Eriocromo T).

· Otra clase de determinación de iones en una disolución son los métodos ópticos, basados en cuantificar la interacción entre la radiación y el analito a determinar, o simplemente cuantificar la radiación que desprende ese analito al ser afectado por una fuente de esa radiación. Los métodos pertenecientes a esta determinación son varios, pero dos de ellos son necesarias en la desalación del agua:

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1. Espectros de absorción

Es un método que determina la cantidad de radiación que absorbe una muestra, pero debe estar en un rango determinado de frecuencias. Esto es debido a que cada elemento absorbe una longitud de onda específica debido a la naturaleza de sus orbitales atómicos. En la desalación el método de absorción más empleado es la espectroscopia ultravioleta-visible (UV-visible), utilizado para la determinación de fluoruros, por ejemplo, permite medir la absorción producida por el analito de forma cuantitativa.

Este procedimiento utiliza la radiación electromagnética que se encuentra en las regiones visible y ultravioleta del espectro electromagnético (longitudes de ondas entre los 380-780 nm).

clip_image0192. Espectrofluorometrías

Son espectros de emisión, es decir, la cantidad de radiación que emite una muestra al ser afectada por una radiación. Es una técnica complementaria a la anterior (espectros de absorción). Son muy similares pero se diferencian en que éste se centra en los estados estacionarios de un compuesto, en el que mediante las excitaciones que sufre provoca un estado de vibración que desprende fotones. Este proceso de re-emitir fotones se conoce como “resonancia de fluorescencia” y se usa para determinar metales pesados como el mercurio.

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3. Cromatografía

La cromatografía es otro método interesante, basado en la separación física de diferentes elementos utilizando una fase estacionaria (para “filtrar” la muestra mientras pasa por ella), una fase móvil (para arrastrar la muestra) y la muestra que queremos examinar. Consiste en un ejercicio en el que se juega con las velocidades de separación mientras son empujados por una fase móvil. Cabe destacar que no todas las fases móviles son válidas, y por ello hay que estudiar previamente su comportamiento para saber cómo reaccionarán. Dentro de esta técnica resulta interesante la cromatografía de intercambio iónico, esta se basa en una separación de iones según su carga y sus propiedades, y consiste en la interacción de la fase móvil con los iones de carga opuesta de la muestra. Existen dos tipos de cromatografía de intercambio iónico: el catiónico y el aniónico. La diferencia entre ellos se establece en que, por ejemplo, en la catiónica la fase móvil retiene los cationes haciendo que los aniones se separen de forma más rápida y sencilla, y a su vez pasa lo mismo en la aniónica con los aniones. La cromatografía de intercambio iónico se emplea en la determinación de nitratos.

Este método se utiliza para determinar los metales disueltos en el agua.

4. Espectrometría de masas

Por último, mencionar la espectrometría de masas. El procedimiento consiste en calentar el haz de una sustancia que queremos analizar, que previamente hemos vaporizado e ionizado, y hacerlo pasar por un campo electromagnético que funciona como un selector de velocidades. De este modo solo pasan los iones que tenga una cierta velocidad, y así se pueden determinar de forma bastante exacta. En este apartado cabe mencionar el ICP-MS, o espectrometría por plasma acoplado por inducción, que es una técnica capaz de determinar la mayoría de elementos de la tabla periódica.

Se basa en utilizar un plasma creado, normalmente, por la inducción del Ar, mediante un campo eléctrico alterno y una chispa. Este plasma separa los iones de forma que al cargarlos iónicamente y pasarlos por un selector de velocidades permiten determinar la cantidad de elemento que tenemos en la muestra, ya que la espectrometría se basa en una relación masa/carga.

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Principales análisis químicos de aguas potables

Existen múltiples métodos para la determinación de las sustancias que afectan a la potabilidad del agua, pero sólo algunos son aconsejados por las normas internacionales de la Organización Mundial de la Salud (OMS):

Parámetros físicos

1.Residuo total:

Volumen de muestra: El preciso para que el residuo calculado oscile entre 100 y 250mg. Procedimiento: Se coloca la muestra, muy agitada y sin filtrar, en una cápsula de evaporación de porcelana (material muy resistente al calor), y se coloca dicha cápsula en una estufa mantenida a 103-105ºC hasta evaporar totalmente. Se debe pesar varias veces hasta tener finalmente un peso constante. Se enfría la cápsula en un secador para su posterior pesaje. El exceso de peso sobre el de la cápsula vacía expresa los sólidos totales.

Se denomina residuo fijo al residuo de los sólidos totales. Se determina calcinando el residuo total en un horno de mufla. Se deja enfriar, se humedece con una solución 5 por 100 de bicarbonato amónico y se deseca a 103-105ºC para convertir los ácidos en carbonatos. El peso del residuo final menos el peso de la cápsula vacía expresa la pérdida por calcinación.

2.Coloración:

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www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/Analisis_de_%20Color1.htm

Uno de los primeros exámenes que se le realiza al agua corresponde al color. Como bien es sabido, el agua apta para el consumo humano debe ser transparente, de modo que cualquier coloración indicaría la presencia de contaminantes que deberían ser eliminados. Generalmente, las medidas de color se hacen en el laboratorio, por comparación con un estándar arbitrario, y se expresan en unidades Hazen. Existen tres métodos para determinar la coloración del agua: comprobación de escala platino-cobalto, método espectrofotométrico y método filtro tricromático. Pero el más empleado es la comprobación en escala platino-cobalto.

Unos valores aceptables comprenderían desde 5 a 15 unidades Hazen.

Procedimiento:

El método estándar de platino-cobalto para el colorímetro portátil DR/2010 es bastante sencillo: basta con introducir las muestras en el aparato y seguir las instrucciones del fabricante para obtener el resultado.

Este resultado puede expresarse como color “aparente” o “verdadero”. El primero incluye el color de las materias disueltas y en suspensión. Para determinar el color “verdadero” se debe filtrar o centrifugar las muestras. El color del programa almacenado se calibra a 455nm basándose en la norma recomendada por APHA de 1 unidad de color igual a 1 mg/l de platino como ion cloro-platinato.

3.Turbidez:

Es la facilidad o dificultad con la que la luz se transmite por el agua debido a materiales insolubles en suspensión. En la actualidad existen diversos tipos de turbidímetros que dan valores numéricos muy precisos.

Procedimiento para el medidor portátil de turbidez HI 98703 (especialmente indicado para muestras no coloreadas de baja turbidez): Tras calibrar el colorímetro siguiendo la instrucciones del manual, se debe verter la muestra en los dos o más viales (uno de ellos es el blanco) tomando como medida 10 mL del vial. Se debe tomar la muestra a analizar, taparla y agitarla a mano durante unos 30 segundos, homogeneizando uniformemente la sustancia. Se recomienda limpiar los viales con papel y lavarlos con agua destilada para eliminar cualquier huella o marca que influya en la medición. Finalmente se coloca el vial de la muestra en la célula de medición y se procede a tomar su lectura, la cual tendrá unidades NTU de medida (Unidad Nefelométrica de Turbidez). La OMS recomienda valores de turbidez menores a 1 NTU siendo 5 NTU el máximo posible en aguas destinadas al consumo humano.

4.Sabor y olor:

Pese a ser sensaciones muy subjetivas y de muy complicada medición, el método más utilizado es el de las diluciones, que intenta determinar el grado de diluciones necesarias para que desaparezca un olor o sabor específico en el agua.

Procedimiento para determinar el olor:

Diluir el agua a ensayar en otra completamente desodorada y comprobar en qué grado de dilución se empieza a apreciar el olor. Evidentemente este método no está exento de una influencia subjetiva.

Para preparar el agua desodorada se hace circular agua de grifo por una masa de carbón activo. Se preparan varios frascos Erlenmeyer de 500 mL y se homogeneizan con el agua desodorada. Se hace la determinación en un rango de temperaturas de frío y caliente: a 24º o 25º y luego entre 50º o 65º. Cabe recordar que las disoluciones y las determinaciones deben llevarse a cabo por diferentes analistas para eliminar el factor psicológico, y que los ensayos deben ser cortos para evitar la fatiga del olfato del analista y realizarse en habitaciones aisladas de otros olores.

Procedimiento para determinar el sabor:

Se debe considerar el sabor como otra forma de olor, sólo pudiéndose clasificar en los cuatro sabores más marcados: dulce, amargo, ácido y salado.

La OMS recomienda que las fuentes de abastecimiento estén exentas de olor y sabor.

5.Conductividad y Resistividad:

Para medir la conductividad se utiliza un conductivímetro. Este aparato se basa en la medida eléctrica de una resistencia cuando pasa una corriente eléctrica entre las dos caras opuestas de un prisma rectangular comparada con la de una disolución de ClK a una temperatura determinada.

Su empleo es bastante sencillo. La unidad de medida viene determinada en microsiemens por centímetro (μS/cm).

Parámetros químicos

1.pH:

La OMS recomienda llevar a cabo la medición del pH de forma precisa utilizando un pH-metro electrónico. Debe indicarse con una aproximación de 0,1.

Este tipo de aparato tiene un funcionamiento similar al comentado en el apartado de conductividad. Se basa en que la diferencia de potencial que se desarrolla entre las caras de una lámina muy fina de vidrio sumergida en la solución es función del pH de dicha solución.

2.clip_image027Dureza:

Su determinación suele realizarse mediante valoración utilizando el ácido EDTA (etilendiaminotetraacético) como valorante y NET (Negro de Eriocromo-T) como indicador.

Fundamento práctico:

Para realizar la determinación de iones se necesita preparar previamente una solución amortiguadora. Para ello se disuelven 16,9g de cloruro de amonio (NH4Cl) en 143mL de hidróxido amónico concentrado (NH4OH), se agregan 1,25g de sal de EDTA de magnesio y se enrasa a 250mL con agua.

Se prepara la solución valorante de EDTA pesando 3,723g de EDTA de sólido y disolviendo en agua destilada hasta alcanzar la marca de 1L.

Como el EDTA no es un indicador primario, se debe valorar con una sustancia que sí lo sea a fin de conocer su concentración exacta. Para ello, se deben tomar 10mL de la solución estándar de carbonato de calcio y diluirlos a 50mL con agua en un matraz Erlenmeyer de 250mL. Posteriormente, se agregan de 1 a 2mL de la solución amortiguadora para llevar la solución a un pH de 10. Luego se adicionan 1 ó 2 gotas o una cantidad adecuada del indicador NET y se valora lentamente con la solución de EDTA, agitando continuamente hasta observar un viraje a color azul. La valoración se debe repetir al menos tres veces. Esto se hace para obtener resultados más exactos.

Para determinar la dureza se deben tomar 50mL de muestra o una alícuota enrasada a 50mL con agua destilada. Se ajusta el pH a 10 y se añade un poco del indicador NET. Observaremos un cambio de color, del rojo al azul.

El resultado debe expresarse en meq/l (miliequivalentes/litro) o en ppm (partes por millón) de CaCO3. Si el contenido de carbonato cálcico es menor de 50 ppm estaríamos hablando de aguas blandas; hasta 100 ppm son ligeramente duras; y hasta 200 ppm son muy duras.

*Datos obtenidos en el laboratorio de la Universidad de Alicante, durante una de las prácticas de laboratorio.

Determinación de constituyentes inorgánicos no metálicos

Fluoruros:

Para mantener la efectividad sanitaria, la concentración de fluoruros no debe superar la cantidad de 1 ppm en el agua potable. Concentraciones mayores que ésta pueden producir fluorosis, que es una anomalía de las piezas dentales originada por ingestión excesiva y prolongada de flúor. Por lo general, las concentraciones de fluoruro no superan la cifra de 1 ppm, y pueden determinarse por métodos colorimétricos.

Estos métodos se basan en la formación de complejos mediante la reacción de oxicloruro de circonio y Ericromo-Cianina R. Este complejo rosado se destruye con la presencia de fluoruros, y puede cuantificarse fotométricamente a 530 nm. La intensidad de la señal se relaciona de forma proporcional con la concentración de fluoruros presentes en la muestra.

Cloruros:

Debido a que no representan un riesgo para la salud en el agua de consumo y si por el sabor, la reglamentación sanitaria española establece la cantidad de 350 mg/L de Cl como límite máximo.

Generalmente las concentraciones oscilan entre 1,5 y 100 mg/L por lo que se pueden determinar por medio del método volumétrico con la siguientes reacciones:

Reacción de valoración: NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3
Reacción indicadora: 2 AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4 + 2 KNO3

Para muestras de mayor concentración se utiliza el método potenciométrico, el cual se aplica mediante un potenciómetro y un electrodo de cloruros

Sulfatos:

En bajas concentraciones, los sulfatos no suelen representar un problema para la salud, aunque las concentraciones superiores a 300mg/L pueden causar gastroenteritis en menores. La reglamentación española establece como valor orientativo 250mg/L y como valor máximo tolerable 400mg/L. Aunque, como hemos dicho, no conviene nunca superar los 300mg/L. Procedimiento:

Preparación de soluciones:

● Solución amortiguadora: 67,5 g de cloruro amónico puro con 570 mL de hidróxido de amonio diluidos en 1 L de agua destilada.
● Solución patrón de cloruro de bario: 2,433 gramos de cloruro de bario por litro de agua destilada.
● Solución indicadora: Una pequeña cantidad de negro de Eriocromo T en 20 mL. de agua destilada.
● Solución tituladora: 4 g de EDTA en 1 L de agua destilada.

La concentración de sulfatos se determina neutralizando 100mL de la muestra con ácido nítrico. Debe hervirse para eliminar el CO2. Luego se añaden 10mL de la solución patrón de cloruro de bario, de la cual un mililitro equivale a 1mg de CaCO3 o 0,96mg de SO4.

Se debe enfriar la mezcla y tomar 50mL del líquido sobrenadante claro al cual se agregan de 0,5 a 1mL de la solución amortiguadora.

Se agregan también varias gotas de solución indicadora. Luego se titula con una solución tituladora hasta formar un color azul que no cambia aunque se añadan más gotas de esta solución.

Amoniaco:

La reglamentación española considera el amoniaco como un componente nada deseable en el agua. Establece 0,5 mg/L como valor máximo tolerable.

Generalmente el método de detección manual por Nesslerización de amoniaco es el más utilizado en aguas potables donde la concentración de esta sustancia es muy baja. Para aguas residuales donde la concentración es mucho mayor debe utilizarse un método de destilación previo.

En este trabajo nos vamos a centrar en el método de Nesslerización, ya que la destilación solo se usaría en casos muy específicos, cuando se sospecha que existe una posible contaminación.

Procedimiento:

A 100 mL de muestra se le añade 1 mL de solución de sulfato de zinc. Se añaden 0,5 mL de solución hidróxido sódico 6 M. El pH resultante debe ser aproximadamente de 10,5. Tras unos minutos de reposo, en la mezcla se observaría un precipitado floculante y denso, y queda un líquido claro e incoloro. Se debe filtrar o centrifugar.

A 50 mL de la muestra se agregan 2 gotas de EDTA y se mezclan bien. El color alcanzado se mide por fotometría.

DETERMINACIÓN FOTOMÉTRICA:

Se mide la absorbancia o transmitancia con un espectrofotómetro.

Nitratos:

Generalmente provienen de la contaminación por orgánica o por los abonos químicos. La OMS los considera nocivos para la salud. La regulación española establece como valor máximo de calidad hasta 25 mg/L y como valor límite 50 mg/L.

Se emplea el método de cromatografía iónica con detector UV (220 nm), ya que es el adecuado para el estudio de aguas no contaminadas, es decir, con bajo contenido en materias orgánicas. La concentración de nitratos se determina mediante una curva de calibrado midiendo la absorbancia de luz ultravioleta en longitudes de onda que van desde los 220 nm hasta los 275 nm.

Reactivos:

– Ácido clorhídrico 1 M.
– Agua destilada.
– Solución stock de nitrato potásico, 100 mg NO3-N/L:
– Solución intermedia de nitrato potásico, 10 mg NO3 -N/L Procedimiento:

Preparar la solución de stock de nitrato potásico. Para ello se debe secar el nitrato de potasio a 105ºC durante un día entero. Posteriormente disolver 0,7218 g en agua destilada. Agregar 2 mL de cloroformo para preservar la solución y diluir a 1000 mL en matraz aforado.

La preparación de la solución intermedia es muy sencilla: se debe diluir unas 10 veces la solución stock de nitrato con agua destilada. Es recomendable agregar 2 mL de cloroformo para que se conserve más tiempo (6 meses aprox.)

Curva de calibrado: Hacer una gráfica de la absorbancia de soluciones estándares sobre la concentración de nitrato. Las soluciones estándares de nitrato se preparan en un rango entre 0 y 7 mg N/L por dilución de la solución intermedia de nitrato.

Determinación:

Medir la absorbancia de la muestra a 220 y 275 nm contra un blanco de agua.

Nitritos:

El agua que contenga nitritos puede considerarse sospechosa de una contaminación por materias fecales, por lo que su presencia no es deseada en aguas destinadas al consumo humano. La reglamentación española establece como valor máximo tolerable hasta 0,1 mg/L expresado como NO2 .

El nitrito (NO2 ) se determina mediante el método de diazotación, en el cual una amina aromática primaria rompe su cadena cíclica para convertirse en un compuesto de diazonio.

Preparación:

Es posible utilizar el método 10019 para un colorímetro portátil DR/890 marca Hach y un vial estándar “NITRITE, Low Range, Test ‘N Tube (0–0.500 mg/L NO2—N)” siguiendo las instrucciones del fabricante para saber qué vial introducir en el aparato y en qué momento.

El nitrito en la muestra reacciona con el ácido sulfanílico para formar una sal de diazonio intermedia, dando lugar a un ácido cromotrópico, un complejo de color rosa directamente proporcional a la cantidad presente de nitrito.

Determinación de compuestos metálicos

Metales pesados:

La técnica de espectrometría de masas con plasma acoplado por inducción (ICP-MS, del nombre en inglés Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) permite detectar la mayor parte de los elementos de la tabla periódica (excepto F, He, Ne) de una sola vez.

Toxicidad de los residuos químicos generados en el análisis y su gestión

Los residuos derivados de los controles aplicados al agua son básicamente las sustancias obtenidas al mezclar las muestras de agua con los reactivos necesarios para su análisis.

Así, por ejemplo, los residuos obtenidos tras determinar la dureza de un agua es el contenido de los matraces erlenmeyer tras las valoraciones volumétricas. Una vez concluido el procedimiento y obtenidos los datos necesarios, las sustancias derivadas de la valoración se desechan. Normalmente, los desechos de las volumetrías no son muy tóxicos. Desembarazarse de ellos es muy sencillo: se vierten a unos bidones destinados a contener solamente ese tipo de sustancias (ya que, si se mezclasen compuestos de distinta índole, estos podrían reaccionar de forma peligrosa).

Otros análisis, como son el de turbidez, pH y olor del agua, no requieren grandes complicaciones ni recipientes especiales a la hora de gestionar sus residuos, ya que éstos son totalmente inofensivos (agua destilada para limpiar los viales y el pH-metro, agua desodorada).

Residuos y subproductos generados durante el propio proceso de desalinización

Antes de la desalinización se añaden ciertas sustancias químicas al agua para limpiarla de forma eficaz y exitosa. Entre ellos se encuentra el cloro, el HCl y el H2O2. Estos reactivos sólo se pueden emplear durante un periodo limitado de tiempo. Una vez éste ha terminado, los productos de desecho son arrojados al mar, acto que tiene como consecuencia el envenenamiento de la vida vegetal y animal.

También tenemos la salmuera, que es agua sobrante del proceso con un exceso de sal. La salmuera se bombea de vuelta al mar, lo que causa la asfixia de la vida acuática debido a la disminución de los niveles de 02 al entrar la salmuera en el agua. Los organismos más afectados son el zooplancton y el fitoplancton, que constituyen la base de la cadena alimenticia en el océano. La desalación por arrastre succiona el agua marina, y los organismos que hay en ella son atrapados por las plantas, las cuales provocan su muerte.

Por último, los subproductos mencionados anteriormente (cloro, HCl…) pueden “colarse” en el agua purificada y dañar el sistema digestivo de las personas que la beben. Al fin y al cabo, la desalinización no es una técnica perfeccionada.

Papel del químico en la desalación por ósmosis

En todos estos procesos hemos visto que la mayor parte del trabajo es realizado por máquinas, pero: ¿Qué trabajo realiza un químico en todo ello?

El personal químico se encarga de comprobar que el proceso de desalinización se ha llevado a cabo de forma correcta supervisando todos los análisis realizados (pH, conductividad, etc) y garantiza que el agua es apta para el consumo humano.

En conclusión, debemos encontrar una manera de evitar que el cloro y demás subproductos químicos entren en el agua obtenida en la desalación por el bien de la salud pública. También es necesario pensar en una alternativa al vertido de estas sustancias y de la salmuera al océano. De lo contrario, puede reportar graves consecuencias para los ecosistemas marinos. Si le ocurre algo a un eslabón de la cadena trófica marina, todos los eslabones superiores e inferiores se ven afectados, e incluso nosotros, que nos alimentamos a base de algunas especies marinas (pescado y marisco).

En cuanto a los residuos generados por las analíticas, no hay mucho que podamos hacer al respecto. Son medidas necesarias que requieren reactivos específicos, y si resultan nocivos o tóxicos, debemos lidiar con ello y gestionarlos de forma separada y adecuada para minimizar los riesgos de contaminación.


Webgrafía/Bibliografía

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