¿Qué son los Analizadores de Carbono total (TOC)?

Gran parte de los sólidos en suspensión y de los sólidos filtrables de las aguas residuales de concentración media son de naturaleza orgánica. Los compuestos orgánicos están formados normalmente por combinaciones de carbono, hidrógeno y oxígeno, con la presencia, en determinados casos, de nitrógeno. También pueden estar presentes otros elementos cono azufre, fósforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites ( 10%).

Es posible medir el contenido de materia orgánica en las aguas residuales, para determinar el tipo de tratamiento que requieren. Para aguas negras, que tienen una composición más o menos constante, se emplea la cantidad de carbono presente en las mismas, ya sea directamente, midiendo el carbono orgánico total, COT, o TOC en inglés, o indirectamente, midiendo la capacidad reductora del carbono existente en dichas aguas. Estas últimas son la Demanda Química de Oxígeno, DQO, y la Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO.

Estas técnicas permiten determinar la cantidad de materia orgánica presente en el agua contaminada.

La demanda de oxígeno de un agua residual es la cantidad de oxígeno que es consumido por las sustancias contaminantes que están en ese agua durante un cierto tiempo, ya sean sustancias contaminantes orgánicas o inorgánicas. Las técnicas basadas en el consumo de oxígeno son la demanda química de oxígeno, DQO, la demanda bioquímica del oxígeno (DBO) y el carbono orgánico total, COT o TOC.

La Demanda Química de Oxígeno, DQO, es la cantidad de oxígeno en mg/l consumido en la oxidación de las sustancias reductoras que están en el agua. Se emplean oxidantes químicos, como el dicromato potásico. El ensayo de la DQO se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como de las residuales. En el ensayo, se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio ácido para la determinación del equivalente de oxígeno de la materia orgánica que puede oxidarse.

La Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO, es la cantidad de oxígeno en mg/l necesaria para descomponer la materia orgánica presente mediante acción de los microorganismos aerobios presentes en el agua. Normalmente se emplea la DBO 5 , que mide el oxígeno consumido por los microorganismos en cinco días. Resulta el parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado. La determinación del mismo está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica.

Para medir el TOC o COT, Carbono Orgánico Total, se emplean aparatos que usan la oxidación en fase gaseosa. Se inyecta una cantidad conocida de muestra en un horno de alta temperatura. En presencia de un catalizador, el carbono orgánico se oxida a anhídrido carbónico, la producción de la cual se mide cuantitativamente con un analizador de infrarrojos.

La aireación y la acidificación de la muestra antes del análisis elimina los posibles errores debidos a la presencia de carbono inorgánico.

Si se conoce la presencia de compuestos orgánicos volátiles en la muestra, se suprime la aireación para evitar su separación.

El ensayo puede realizarse en muy poco tiempo, y su uso se está extendiendo muy rápidamente. No obstante, algunos compuestos orgánicos presentes pueden no oxidarse, lo cual conducirá a valores medidos del COT ligeramente inferiores a las cantidades realmente presentes en la muestra.

Hay dos métodos de medición de TOC. Uno es el método diferencial y el otro es el método directo.

En el método diferencial se mide tanto el Carbono total (TC) como el Carbono Inorgánico (CI) de forma separada y el Carbono Orgánico total (TOC) se calcula restando al TC el CI. Este método es útil en muestras en que el CI es menor al TOC o al menos de tamaño similar.

En el método directo el CI es removido de la muestra purgando la muestra acidificada con un gas purificador y después el TOC se determina midiendo el TC e igualándolo al TOC. Este método también se conoce como NPOC (Non-purgeable Organic Carbon) dado que el POC (Purgeable Organic Carbon) como el benceno, tolueno, ciclohexano o cloroformo puede ser removido de la muestra.

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La conductividad eléctrica en medios líquidos

La conductividad eléctrica en una de las características más importantes de los electrolitos ya que representa la capacidad de estos para transportar la corriente eléctrica.

La resistencia de un conductor electrolítico al paso de la corriente se puede determinar mediante la ley de ohm, si se le aplica una diferencia de potencial a un fluido que contenga iones, se establecerá una corriente de iones positivos que se mueven en la dirección del campo eléctrico y los iones negativos lo harán en sentido contrario.
La conductividad electrolítica es una medida de la disociación de una solución que permite el paso de la corriente eléctrica por la migración de iones bajo la influencia de un gradiente de potencial.

Los iones se mueven a una velocidad que depende de su carga y tamaño, la viscosidad del medio y la magnitud del gradiente de potencial.

Conductividad del agua

Agua pura es un buen conductor de la electricidad. El agua destilada ordinaria en equilibrio con dióxido de carbono en el aire tiene una conductividad aproximadamente de 10 x 10-6 Ω-1*m-1 (20 dS/m). Debido a que la corriente eléctrica se transporta por medio de iones en solución, la conductividad aumenta cuando aumenta la concentración de iones. De tal manera, que la conductividad cuando el agua disuelve compuestos iónicos.

Conductividad en distintos tipos de aguas:

Conductividad eléctrica (EC) y TDS

Índice TDS o Sólidos totales disueltos (siglas en ingles de Total Dissolved Solids) es una medida de la concentración total de iones en solución. EC es realmente una medida de la actividad iónica de una solución en términos de su capacidad para transmitir corriente. En soluciones en dilución, TDS y EC son comparables con TDS en una muestra de agua basado en medida de EC calculado mediante la siguiente ecuación:

TDS (mg/l) = 0.5 x EC (dS/m o mmho/com) ó = 0.5 * 1,000 x EC (µS/cm)

La relación expresada en la formula de arriba también se puede usar para determinar la aceptabilidad de un análisis químico del agua. No se aplica en agua residuales crudas sin ningún tratamiento o en aguas residuales industriales con amplia contaminación.

Esto es porque, cuando la solución está más concentrada (TDS > 1,000 mg/l, EC > 2,000 ms/cm), la proximidad de los iones en solución entre ellos inhibe su actividad y en consecuencia su habilidad de transmitir corriente, a pesar de que la concentración física de sólidos disueltos no queda afectada. A amplios valores de TDS, la relación TDS/EC aumenta y la relación tienen a ser en torno a TDS = 0.9 x EC.

En estos casos, la relación anterior no debe usarse y cada muestra debe caracterizarse de manera separada. Para propósitos de uso en agua en agricultura e irrigación los valores de EC y TDS están relacionados y se pueden convertir con una precisión de aproximadamente un 10% usando la siguiente ecuación:

TDS (mg/l) = 640 x EC (ds/m o mmho/cm)

Los conductímetros

Los conductímetros son los aparatos utilizados para medir la conductividad. Básicamente los conductímetros son instrumentos compuestos por dos placas de un material especial (platino, titanio, níquel recubierto con oro, grafito, etc.), una fuente alimentadora y un sector o escala de medición. Aplicada una diferencia de potencial entre las placas del conductímetro, este mide la cantidad de corriente que como consecuencia pasa por ellas.

Con los valores del voltaje aplicado y con la intensidad eléctrica de la corriente que pasa por las placas, los conductímetros determinan, de acuerdo a su previa calibración, la conductividad de la muestra ensayada.

Hay muchos tipos de conductímetros y los valores de la conductividad son dependientes de la geometría de la celda de cada aparato. Es por ello que cada uno realmente mide una conductividad específica la cual es el producto de la conductividad realmente medida multiplicada por la constante de la celda del mismo. Esta constante es la relación que hay entre la distancia a la cual se encuentran sus placas y la superficie de las misma la cual para dar lecturas confiables deberá ser calibrado conforme lo indica el fabricante utilizando soluciones estándar de conductividad conocida.

Una empresa con experiencia en la calibración de conductímetros es Instrumentos Científicos y de Laboratorio (ICLAB).

El personal de ICLAB está ampliamente capacitado para dar un servicio y asesoría a la mayoría de los instrumentos existentes en el mercado.

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Máxima precisión, flexibilidad y seguridad para medición de conductividad y pH

Un medidor de pH es un voltímetro muy sensible, que tiene electrodos conectados al mismo tiempo para generar una corriente eléctrica cuando se sumergen en soluciones. La corriente eléctrica variará de acuerdo con la concentración de iones hidrogeno en la solución.

Versatilidad y precisión

El ingenioso concepto del SevenMulti™ está basado en una tecnología de medición de máxima precisión.

La gran pantalla retroiluminada permite ver toda la información relevante de forma simultánea, incluso en el modo de dos canales. Las interfaces RS232 y USB permiten integrar fácilmente el SevenMulti™ en el sistema LIMS. El medidor SevenMulti™ es el resultado de un sofisticado sistema concebido especialmente para afrontar los desafíos del presente y del futuro en el laboratorio.

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