Guía para el análisis de la demanda química de oxígeno (DQO)

La demanda química de oxígeno (DQO) es una medición importante para el tratamiento de residuos en muchos sectores industriales, desde sistemas municipales hasta el flujo de residuos de fábricas de alimentos.

Realizar el análisis de DQO de manera correcta es importante para determinar la eficacia de la depuración de aguas, y puede ayudar a diagnosticar cualquier problema que pueda presentarse en el tratamiento. En este blog explicaremos qué es la demanda química de oxígeno, cómo analizarlo y cómo saber cuál es el mejor equipo para llevar a cabo sus análisis.

1. ¿Qué es DQO?
2. Importancia del DQO
3. ¿Cómo se mide el DQO?
4. “Entonces ¿Qué necesito para iniciar el análisis?”

¿Qué es la demanda química de oxígeno?

La demanda química de oxígeno (DQO) es una medición indirecta de la cantidad de materia orgánica en una muestra. Con esta prueba, usted puede medir prácticamente todos los compuestos orgánicos que requieren un reactivo para pasar por el proceso de digestión.

El DQO se diferencia de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la cual se basa en el uso de microorganismos que rompen el material orgánico en la muestra mediante la respiración aeróbica en el curso de un período determinado de incubación (usualmente 5 días).

El DQO y DBO tienen una correlación en prácticamente todas las muestras, pero DBO siempre es inferior que DQO, ya que la descomposición bioquímica de organismos no es, a menudo, tan completa como con el método químico.

Importancia de la demanda química de oxígeno

Al evaluar la materia orgánica en una muestra de aguas residuales, tanto el DBO como el DQO son de gran importancia para determinar la cantidad presentes. Los residuos con alto contenido orgánico requieren de un tratamiento que reduzca su cantidad antes de ser descargados en aguas receptoras.

Si las instalaciones para el tratamiento de aguas no reducen el contenido orgánico de las aguas residuales antes de ingresar a las aguas naturales, los microbios que se encuentran en el agua receptora consumirán esta materia orgánica.

Por consiguiente, estos microbios también consumirán el oxígeno en el agua receptora como parte de la descomposición de desechos orgánicos. El agotamiento del oxígeno, junto con las condiciones ricas en nutrientes, se denomina eutrofización, la cual es una condición del agua natural que puede llevar a la muerte de la vida animal.

Las instalaciones de aguas residuales reducen el DQO y DBO usando estos mismos microbios bajo condiciones controladas. Estas instalaciones airean cámaras inyectadas con una bacteria especial que pueden descomponer la materia orgánica en un entorno que no haga daño a las aguas naturales. En estas instalaciones, la reducción en el DBO se utiliza como un parámetro de referencia para determinar la eficacia del tratamiento.

Debido a que el análisis de DBO requiere 5 días para completarse, el DQO se usa para monitorizar el proceso de tratamiento en operaciones diarias. El análisis de DQO solo toma unas horas para completarse.

Si siempre se usara el DBO, el tratamiento de aguas residuales tendría que detenerse y cualquier problema en el proceso de tratamiento no se descubriría hasta 5 días más tarde. Esto significa que las aguas residuales tendrían que retenerse hasta que se verifiquen los resultados.

Consejo de Hanna: Debido a la velocidad de los análisis, las instalaciones usualmente establecen una correlación entre DBO y DQO, por lo que solo ejecutan el análisis DBO de manera ocasional; sin embargo, asegúrese de recibir asesoramiento detallado con su agencia local reguladora sobre los regímenes de análisis de DBO y DQO.

Cómo realizar mediciones de la demanda química de oxígeno

Como se mencionó anteriormente, el DQO mide la materia orgánica usando un oxidante químico. Es fundamental que se utilice un oxidante lo bastante fuerte para reaccionar con prácticamente todo el material orgánico en la muestra. Tradicionalmente, el permanganato de potasio ha cumplido esta función, pero se descubrió que su capacidad de oxidar toda la materia orgánica en una amplia variedad de muestras de residuos es inconsistente.

Actualmente, la mayoría de las pruebas de DQO usan dicromato de potasio como oxidante. Esta es una sal de cromo hexavalente de color naranja brillante y un oxidante muy fuerte. Entre 95% a 100 % del material orgánico se puede oxidar con dicromato. Una vez este oxida una sustancia, esta se convierte a una forma trivalente de cromo, que es de un color verde opaco.

El proceso de digestión se realiza en las muestras con una cantidad determinada del oxidante, ácido sulfúrico y calor (150 °C). Generalmente, las sales metálicas se incorporan para suprimir cualquier interferencia y catalizar el proceso de digestión, la cual usualmente se lleva a cabo en 2 horas.

Durante el proceso de digestión se necesita tener un exceso de oxidante; esto asegura la oxidación completa de la muestra. Por consiguiente, es importante determinar la cantidad del excedente de oxidante. Los dos métodos más comunes para esto son la titulación y colorimetría.

Titulación de DQO

En el método de titulación para determinar el DQO, el excedente de dicromato reacciona con un agente reductor, sulfato de amonio ferroso (FAS); al añadir el sulfato lentamente, el excedente de dicromato se convierte en su forma trivalente.

Cuando todo el excedente de dicromato reacciona se alcanza un punto de equivalencia. Este punto indica que la cantidad de sulfato de amonio ferroso que usted añadió es igual a la cantidad del excedente de dicromato. Los indicadores de color también pueden señalar este punto final, pero el proceso se puede automatizar con un indicador potenciómetro, como un electrodo.

Luego, usted puede calcular cuánto dicromato se destinó para la oxidación del material orgánico basándose en cuánto se añadió al principio y cuánto sobró.

Método colorimétrico de DQO

Usted también puede advertir el consumo de dicromato observando el cambio en la absorbancia de la muestra. Las muestras absorben en longitudes de onda determinadas debido al color del cromo trivalente (Cr3+) y el cromo hexavalente (Cr6+).

Por esto usted puede cuantificar la cantidad de cromo trivalente en una muestra después del proceso de digestión, midiendo en un fotómetro o espectrofotómetro, la absorbancia de la muestra en una longitud de onda de 600 nm. Como alternativa para determinar los valores de DQO, la absorbancia del cromo hexavalente en 420 nm puede usarse para establecer la cantidad del excedente de cromo al final del proceso de digestión.

Este es un método fácil que requiere solo unos pocos pasos.

1. Realice el proceso de digestión de las muestras y en un blanco de reactivo. El blanco de reactivo es solo una muestra de agua desionizada que se maneja de la misma manera que sus muestras reales. Incluso usted puede reutilizar el blanco de reactivo durante el tiempo que dure su lote de reactivo.
2. Deje enfriar las muestras del proceso de digestión y del blanco.
3. Ponga el instrumento en cero usando un vial en blanco.
4. Lea los resultados las muestras.

¿Cuál es el mejor método para mí?

A pesar que ambos métodos son aprobados por la EPA, estos presentan sus propias ventajas y desventajas.

La titulación es menos intensa para el equipo, ya que lo único que necesita es una bureta, un termoreactor y viales de digestión; sin embargo, el procedimiento es un poco más laborioso. Una titulación automática puede reducir la cantidad de datos de entrada de usuario y puede usarse para otras aplicaciones en aguas residuales, como alcalinidad y acidez volátil.

Aunque la colorimetría requiera un espectrofotómetro o fotómetro, esta es conveniente ya que la mayoría de los fabricantes ofrecen reactivos premezclados, así que todo lo que usted tiene que hacer es ejecutar sus muestras con los productos químicos de digestión y tener un contacto mínimo.

La colorimetría también hace que la medición sea fácil, ya que todo lo que el analista debe hacer es realizar el proceso de digestión de las muestras y dejar que el equipo haga el trabajo. Por este motivo, la colorimetría es el método más común para medir el DQO.

“Entonces ¿Qué necesito para iniciar las mediciones?”

Para iniciar con la demanda química de oxígeno solo se requiere unas pocas partes del equipo. Debido a que es el método más común, nos enfocaremos en el método colorimétrico para DQO. A continuación, se presenta los elementos básicos que usted necesita:

1. Bloque térmico

Ambos métodos para el análisis de DQO requieren el paso del proceso de digestión, por lo que es fundamental un bloque térmico para asegurar que sus muestras den resultados exactos y repetibles. Para mejorar estos resultados busque un bloque térmico que cubra diferentes temperaturas, con esto usted tendrá la oportunidad de usarlo para otros análisis, como fósforo total. La mayoría de los bloques térmicos tienen temporizadores, que son fundamentales para mantener los tiempos de digestión de forma constante en diferentes ejecuciones.

Para una mayor seguridad busque los modelos que tienen una cubierta protectora de seguridad opcional que cubra el bloque térmico en caso de un accidente.

2. Colorímetro o espectrofotómetro

El colorímetro o espectrofotómetro es el dispositivo que leerá la absorbancia de las muestras después del proceso de digestión para correlacionarlo con el DQO. Ambos equipos se pueden usar para realizar mediciones de DQO, pero los dos dispositivos son un poco diferentes entre sí.

Los colorímetros usan filtros para las mediciones de luz con longitudes de onda específicas, mientras que los espectrofotómetros utilizan un dispositivo que permite realizar mediciones a través de un amplio espectro. Independientemente de cuál equipo usted escoja, busque los modelos con métodos preprogramados para DQO para facilitar su uso.

3. Reactivos

Los reactivos son uno de los componentes más importantes del sistema de pruebas de la DQO. Estos productos químicos son los responsables de oxidar el material orgánico. Es posible preparar reactivos internos, pero es más fácil comprarlos, lo que reduce el contacto con el cromo hexavalente y ácidos fuertes. Estos viales de DQO vienen premezclados y listo para usar. Existen varios tipos de reactivo disponibles en el mercado:

• Reactivos compatibles con EPA: estos viales cumplen con el método 410.4 de EPA y los métodos estándar 5220D. Estos reactivos usan la formulación para este método que contiene sulfato de mercurio, dicromato de potasio y ácido sulfúrico. Escoja estos viales si necesita informar los resultados DQO a una agencia reguladora que exija el uso de las metodologías EPA.
• Reactivos compatibles con ISO: en conformidad con los métodos ISO 15705:2002 concernientes a su composición. La composición de estos viales de DQO es similar a aquellos bajo la normativa EPA, por lo que también contienen mercurio.
• Reactivos libres de mercurio: la mayoría de los viales DQO contienen sulfato de mercurio, que ayuda a remover las interferencias de cloruro, lo que de otra manera produciría erróneo y elevado de DQO. Los viales libres para DQO no contienen mercurio, lo que los hace más susceptibles a interferencias de cloruro, pero reduce considerablemente los riesgos de seguridad y ambientales del manejo de mercurio. Por consiguiente, estos reactivos son ideales para el análisis rutinario donde no hay o existen concentraciones de cloruro muy bajas.

Hanna le puede ayudar a mejorar sus análisis de DQO

Mejorar su análisis de DQO es más fácil que nunca. Los colorímetros y espectrofotómetros actuales vienen con métodos incorporados que hacen que la transición a un nuevo instrumento sea más fácil que nunca antes.

Hanna Instruments está comprometida al servicio de aguas residuales en sectores municipales e industriales. Nuestros representantes técnicos especializados han trabajado y revisado instalaciones a través de EE. UU., y de forma directa con operadores del sistema de análisis de métodos.