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6 de octubre de 2020
¿Conoces el Método de Determinación de Cloro Libre y Total por titulación Amperométrica con el Titulador Automático AT1000 de Hach?
El estándar de comparación de los Métodos Estándar para Análisis de Aguas
Las valoraciones amperométricas de cloro en agua y aguas residuales son particularmente útiles para establecer la correlación entre el grado de desinfección y el cloro residual. Esta valoración también se utiliza a menudo como método estándar de comparación para la determinación del cloro libre o combinado. Es relativamente más sensible y tiene un límite de detección de 0.01 mg l−1, que es superior al límite de⩾1 mg−1 alcanzable por la mayoría de métodos colorimétricos y titrimétricos. Además, la determinación amperométrica del cloro se ve menos afectada por los agentes oxidantes comunes, el color, la turbidez y las variaciones de temperatura. Sin embargo, la habilidad y el cuidado requeridos para una valoración amperométrica confiable son mucho mayores que los requeridos para otros métodos.
En el método 4500-Cl CLORO (RESIDUAL) (2017) en los Métodos estándar para el análisis de aguas y aguas residuales indican que para aguas tratadas y naturales “el método de titulación amperométrica (4500-Cl.D) es un estándar de comparación para la determinación de cloro libre o combinado. Se ve poco afectado por los agentes oxidantes comunes, las variaciones de temperatura, la turbidez y el color. El método no es tan simple como los métodos colorimétricos y requiere una mayor habilidad del operador para obtener la mejor confiabilidad. La pérdida de cloro puede ocurrir debido a la agitación rápida en algunos equipos comerciales. Los electrodos limpios y acondicionados son necesarios para extremos precisos “
Figura 1: Valorador automático AT1000
Métodos de valoración amperométrica
La amperometría es una técnica electroquímica que aplica un pequeño voltaje eléctrico a través de dos electrodos y mide el cambio de corriente resultante de las reacciones químicas que tienen lugar. La titulación amperométrica mide el cambio de corriente en función del titulante añadido. La instrumentación típica de valoración amperométrica incluye una sonda o celda que contiene electrodos de platino duales (bi-amperométricos) o dos electrodos diferentes (por ejemplo, plata / platino), un medidor de microamperios y un dispositivo de dispensación de titulante. Se pueden usar titulantes de tiosulfato de sodio u óxido de fenilarsina (PAO). La siguiente figura ilustra que normalmente se prefiere PAO (b) ya que proporciona un punto final más definido que el tiosulfato (a).
Figura 2: Tiosulfato vs. Titulador PAO para titulación amperométrica
Fuente: Engelhardt, T ,; Malkov, V. (2015)
Hay aplicaciones para titulaciones tanto hacia adelante como hacia atrás. La titulación hacia adelante describe un proceso de adición de una solución de titulación reductora estándar a la muestra hasta que se alcanza un punto final definido. La titulación hacia atrás describe un proceso en el que una muestra se ‘fija’ añadiendo un exceso de agente reductor y luego el exceso se titula hasta un punto final.
Figura 3: Titulación hacia adelante (izquierda), titulación hacia atrás (derecha)
La determinación del punto final de forma gráfica es más precisa.
Fuente: Engelhardt, T ,; Malkov, V. (2015)
Valoración amperométrica para cloro residual libre
La determinación de cloro residual libre mediante valoración amperométrica directa implica la valoración con un agente reductor estándar como el óxido de fenilarsina (PAO) a pH 7. Se aplica un pequeño potencial a través de los electrodos antes de que comience la valoración. Una corriente eléctrica no puede fluir entre los electrodos a menos que estén presentes dos sustancias: una se oxida en el ánodo y otra se reduce en el cátodo. Durante el curso de la titulación, el cloro libre se reduce en el cátodo a cloruro (Cl) a partir de la reacción con el titulador PAO. El arsénico (As) en el PAO se oxida de +3 a +5 en el ánodo:
Mientras el oxidante (cloro libre) esté presente en la muestra titulada, la corriente fluye a través de la celda. Cuando reacciona todo el oxidante, la tasa de cambio de corriente es cero, lo que indica el punto final de la titulación. Después de alcanzar el punto final, la solución no puede conducir corriente eléctrica aunque continúe la adición de PAO. La cantidad de PAO utilizada en el punto final de la titulación es proporcional a la concentración de cloro en la muestra. La clave es determinar con precisión cuándo la corriente eléctrica es cero.
Valoración amperométrica para cloro residual total y combinado
En el caso de la determinación de cloramina (monocloramina y dicloramina), el pH se reduce a 4 y se agrega yoduro de potasio para convertir las especies de cloramina en una cantidad equivalente de ion triyoduro (I3-):
El triyoduro se titula con PAO con el cambio de corriente medido amperométricamente:
Se puede determinar la monocloramina y la dicloramina por separado realizando una titulación secuencial.
• Primero, en presencia de yoduro de potasio a pH 7, titular para determinar la monocloramina. Se registra la cantidad de titulante necesaria.
• Determine la dicloramina bajando el pH a 4 y agregue más yoduro. Continúe con la titulación para resolver la fracción de dicloramina.
El titulante debe agregarse en un ligero exceso (“sobredimensionado”) para asegurar que se haya alcanzado el punto final. Se debe tener en cuenta el exceso de volumen de titulante. Esta práctica conduce a cierta ambigüedad en la determinación de fracciones de monocloramina y dicloramina, especialmente cuando se determinan concentraciones bajas.
La concentración de cloro residual total se puede medir mediante titulación secuencial.
• Primero, el cloro residual libre se determina como se indicó anteriormente.
• Luego se añade yoduro de potasio, KI y se ajusta el pH a 4. Se reanuda la titulación. El cloro residual total entonces es la cantidad total de titulante PAO usado en ambos pasos.
• Si el cloro residual total es lo único que le interesa, trate la muestra inmediatamente con KI, ajuste el pH a aproximadamente pH 4 y luego valore con PAO hasta que haya un cambio cero en el flujo de corriente.
Algunos usuarios intentan determinar el punto final mediante una simple observación visual del flujo de corriente para determinar el punto final cero.
La determinación del punto final de forma gráfica es más precisa y precisa.
Valoración hacia atrás del cloro total
La valoración hacia atrás se utiliza ampliamente para la determinación del cloro total en el agua. El método de valoración por retroceso amperométrico ha sido popular en los laboratorios de aguas residuales por dos razones:
1. La muestra de cloro se puede “fijar” en el sitio de muestreo con la adición de un exceso de agente reductor (reductor).
Hay menos interferencia de las sustancias que demandan yodo en la muestra. El comienzo del flujo de corriente entre los electrodos corresponde a la presencia de yodo libre (ion triyoduro, I3-) y señala el punto final del procedimiento de valoración por retroceso amperométrico.
Figura 4. Valoración directa típica para cloro residual libre cuando se utiliza el valorador AT1000 de Hach
Fuente: Engelhardt, T ,; Malkov, V. (2015)
Equipos y Suministros necesarios
Los métodos de titulación automática para determinación de Cloro requieren:
# 1 Titulador automático AT1000
- Titulador/Valorador potenciométrico de la serie TitraLab AT1000, 1 bureta, 2 bombas
- Titulador/Valorador potenciométrico de la serie TitraLab AT1000, 2 buretas, 2 bombas
# 2 Kit de Aplicación (Parámetro / Tipo de Muestra)
# 3 Reactivos y Patrones de Hach si son disponibles
Otros kits de aplicaciones disponibles para Agua son:
Modelos de tituladores
Bureta para titulador
1
2
Bomba peristáltica integrada
2
2
Número máximo de aplicaciones
5
10
Fuentes:
1.Engelhardt, T; Malkov, V. (2015). Cloración, Cloraminación y Cloro Medición. Hach® Loveland, Colorado.
2. “CLORO 4500-Cl (RESIDUAL) (2017)”, Métodos estándar para el análisis de agua y aguas residuales
Conoce como Analizar Cloro Libre en Agua Potable en el siguiente video:
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