Artículo 5º—MÉTODOS DE ANÁLISIS

Pueden utilizarse las mallas recomendadas por la norma ASTM "Standard Specification for Wire Cloth Sieves for Testing Purposes".

5.1.1.3 Equipo apropiado para agitación manual o mecánica.

5.1.2 Muestra para el análisis

5.1.2.1 De la muestra de 500 g para laboratorio (c), definida en 4.2.1.7, tomar 100 g para el análisis granulométrico.

5.1.2.2 Antes de ser retirados los 100 g necesarios para el ensayo, la muestra respectiva debe ser homogenizada con cuidado para evitar la quiebra de los granos.

5.1.3 Ejecución del ensayo

5.1.3.1 Montar el equipo con las tres mallas, colocando los tamices de abertura nominal mayor a menor incluyendo la tapa y bandeja de fondo.

5.1.3.2 Accionar el equipo de agitación durante 5 minutos con agitación moderada para evitar la quiebra de granos.

5.1.4 Cálculo

5.1.4.1 Calcular los porcentajes retenidos en cada malla, con las respectivas cantidades en gramos y con una aproximación de dos decimales.

5.2.1.1 Balanza analítica con sensibilidad de 1 mg.

5.2.1.2 Estufa dotada de termostato y capaz de mantener temperaturas de 110 ºC ± 2 ºC.

5.2.1.3 Crisol Gooch.

5.2.1.4 Papel de filtro grado cuantitativo sin cenizas, que retenga partículas mayores a 20 -25 micrones, (similar al Whatman Nº 41)

5.2.1.5 Mechero Bunsen, soporte y tela de asbesto.

5.2.1.6 Agua destilada.

5.2.1.7 Cristalería y utensilios usuales de laboratorio.

5.2.2.1 Homogenizar la muestra para laboratorio "c" definida en 4.2.1.7.

5.2.2.2 De la muestra homogenizada tomar cinco 5 g si se trata de material sólido. En el caso de soluciones tomar 40 g.

5.2.3 Procedimiento de análisis.

5.2.3.1 Disolver los gramos de material para análisis en 150 ml de agua destilada caliente y digerir en baño de vapor durante 5 minutos.

5.2.3.2 Filtrar en caliente con papel de filtro en el crisol Gooch que ha sido previamente secado entre 100ºC – 105ºC y pesado.

5.2.3.3 Lavar con agua destilada caliente por lo menos diez veces, hasta que el residuo esté libre de sulfatos (esto se evidencia cuando no se forma un precipitado blanco después de adicionar una solución al 5% de cloruro de bario).

5.2.3.4 Secar entre 100 y 110ºC por dos horas y pesar hasta obtener peso constante.

5.2.4 Cálculo.

5.3 Determinación de la Alumina Total Soluble y Aluminio. Los sulfatos que no sean de hierro o aluminio pueden causar una interferencia positiva en este método de análisis; si se encuentran presentes estos sulfatos, se necesita efectuar una doble precipitación para obtener resultados más precisos.

El precipitado lavado en el filtro debe ser disuelto en ácido clorhídrico tibio y la solución diluida a 200 ml. Disuelva 5 g de cloruro de amonio en la solución y repita la precipitación exactamente de la misma forma que se describe en la sección 5.2.3.3.

No es necesario usar ácido nítrico en la segunda precipitación.

5.3.1 Reactivos

5.3.1.1 Acido clorhídrico concentrado.

5.3.1.2 Acido nítrico concentrado.

5.3.1.3 Hidróxido de amonio diluido 1:1 con agua destilada.

5.3.1.4 Indicador rojo de metilo: - Disuelva 1 g del indicador en 50 ml de alcohol de 95%.

5.3.1.5 Solución lavadora: - Disuelva 20 g de cloruro de amonio en 1 litro de agua destilada.

5.3.2 Procedimiento:

- Trasvase el filtrado de la materia insoluble (sección 5.2.3.3) a un frasco volumétrico de 1 litro, enfríe a temperatura ambiente, diluya a la marca de aforo con agua destilada y agite vigorosamente.

- Tarar las cápsulas necesarias para las muestras.

- Mida alícuotas de 50 ml por duplicado del filtrado, las cuales equivalen a 1 g de sulfato de aluminio seco o 2 g. de sulfato de aluminio líquido.

- Colóquelas en beaker de 400 ml y diluya a 200 ml con agua destilada.

- Agregue 5 g de cloruro de amonio y agite hasta disolver.

- Agregue 2 ml de ácido clorhídrico concentrado y 4 gotas de ácido nítrico concentrado, hierva por algunos minutos o hasta que el volumen llegue a unos 150 ml para oxidar todo el hierro.

- Mantenga la solución de lavado caliente y las muestras también.

- Prepare los embudos con papel filtro poroso cuantitativo (Whatman Nº 41 o equivalente).

- Agregue 3 gotas de indicador rojo de metilo.

- Agregue gota a gota la dilución de hidróxido de amonio hasta que aparezca la formación de un precipitado, continúe la adición gota a gota hasta la aparición de un color amarillo.

- Hierva las muestras por un minuto o hasta que el color empiece a tornarse rosado pálido (hervir largamente las muestras o no filtrar inmediatamente causa que el precipitado se vuelva gelatinoso y prolongue la filtración).

- Filtre inmediatamente manteniendo el papel de filtro lleno para una rápida filtración. Usando la solución de lavado transvase todo el precipitado de los beakers al papel.

- Lave el precipitado unas 10 veces o hasta que esté libre de sulfatos.

- El papel de filtro con el contenido se coloca en un crisol de platino tarado. Se coloca el crisol sobre un mechero empezando con una llama débil y aumentando gradualmente hasta llegar al máximo. Si se prefiere el papel de filtro puede doblarse cuidadosamente sobre el precipitado húmedo. Luego se coloca invertido sobre el crisol, se seca en horno a 100 ºC, antes de iniciar la ignición. Después de quemar todo el carbono se coloca en una mufla a 1 200 ºC por 1 hora. Luego dejar enfriar en un desecador.

- Se pesa el crisol con la muestra lo más rápidamente posible y luego sin tapar se somete a ignición nuevamente a 1 200 C por 5 minutos. Después de tapado el crisol se deja enfriar en un desecador, se pesa rápidamente para evitar el contacto de la muestra con el aire. Todo este procedimiento se repite nuevamente hasta obtener peso constante. El peso del residuo representa el peso de los óxidos de aluminio y hierro.

5.3.3 Cálculos:

5.3.3.1 El porcentaje de Al2O3 y Total Fe2O3 se determina con la siguiente fórmula:

Porcentaje de Al2O3 y Total Fe2O3 = peso residuo x 100

peso muestra

% Al2O3 = (%Al2O3 + Total Fe2O3) - % Total Fe2O3

Nota: % Total. Fe2O3 se determina en la sección 5.4

5.3.3.1 Cálculo alternativo:

% aluminio como Al = % Al2O3 x 0,5291

Nota: 0,5291 es la relación entre Al/ Al2O3

(Cuidadosamente mezcle cantidades iguales de ácido sulfúrico y agua en un beaker de pyrex, agregando el ácido al agua, deje enfriar a temperatura ambiente).

5.4.1.5 Permanganato de potasio (KMnO4) 1%. Guarde en botella color ámbar, la solución tiene una vida útil de 6 meses.

5.4.1.6 Solución madre de hierro 1,0 mg Fe/ ml.

5.4.1.7 Solución patrón de hierro, 0,10 mg Fe/ ml.

Se prepara por dilución de la solución madre de 1,0 mg Fe/ml. Incluir 10 ml de ácido sulfúrico 1:1 por cada litro de solución patrón preparada.

5.4.2 Calibración

- En un balón aforado de 100 ml coloque 1 ml de solución patrón de hierro (0,1 mg Fe/ml), usando una pipeta. Agregue 50 ml de agua destilada, 10 ml de ácido sulfúrico 1:1 y permanganato de potasio gota a gota, hasta obtener un color rosado persistente. Finalmente se agregan 10 ml de tiocianato de potasio al 10% y diluya a la marca de aforo.

- Lea en el espectofotómetro a 475 nm dentro de los 10 minutos siguientes contrastando contra un blanco.

- El blanco se prepara agregando 10 ml de la solución de Tiocianato de potasio (KCNS), 10 ml de ácido sulfúrico 1:1 en un balón aforado de 100 ml y diluya a la marca de aforo con agua destilada, mezcle.

- Repita el procedimiento usando 2,0 ml, 3,0 ml, 4,0 ml y 5,0 ml de la solución patrón de hierro (de 0,10 mg Fe/ml). Las lecturas deben efectuarse dentro de los 10 minutos siguientes a la preparación de las soluciones.

- Si el espectofotómetro no permite la lectura directa, grafique la absorbancia versus los miligramos de hierro en un papel milimétrico o graficar el porcentaje de transmitancia versus los miligramos de hierro en un papel semilogarítmico. Es preferible encontrar la relación utilizando una ecuación.

5.4.3 Determinación de hierro total:

- Pese 10 g de sulfato de aluminio líquido o 5 g de sulfato de aluminio seco con una precisión del 0,01 g, colóquelo en un frasco volumétrico de 1 litro y lleve a la marca de aforo con agua destilada.

- Tome una alícuota de 10 ml de esta solución colóquela en un frasco volumétrico de 100 ml, agregue 50 ml de agua, 10 ml de ácido sulfúrico 1:1 y permanganato de potasio al 1% gota a gota hasta obtener un color rosado persistente.

- Se deja enfriar a temperatura ambiente y se agregan 10 ml de tiocianato de potasio al 10% y diluya a la marca de aforo.

- Efectué la lectura en un espectrofotómetro a 475 nm utilizando un blanco y efectuando la lectura dentro de los 10 minutos siguientes a la preparación de la muestra.

- Este procedimiento es el utilizado para determinar el contenido de hierro en el sulfato de aluminio líquido con un ámbito de Fe2O3 entre 0,1 y 0,7%. Si el contenido de hierro está fuera de este ámbito, ajuste la alícuota tomada del frasco volumétrico de 1 litro; el cambio deberá tomarse en cuenta al hacer el cálculo de porcentaje Fe2O3 cambiando la "B" en la ecuación.

5.4.4 Determinación de hierro férrico. Utilice el procedimiento indicado para el análisis de hierro total, excepto que no se usa permanganato de potasio.

5.4.5 Cálculos:

(M) (B) (C)

Porcentaje de hierro total como Fe2O3. = x 100

(W) (D)

donde:

M = miligramos de hierro en 10 ml de solución de la muestra.

B = Volumen total de la solución de la muestra, dividido entre la alícuota usada (1 000 / 10 ml) = 100.

C = Factor de conversión: Fe a Fe2O3 = 1,4297

W = Peso de la muestra, en gramos

D = Factor de conversión: peso de la muestra en gramos a miligramos = 1000.

Usando los valores anteriores tenemos:

(M) (100) (1,4297) (M) (14,297)

(W) (1 000) (W)

5.4.6 Determinación de hierro ferroso:

Reste el de hierro férrico expresado como Fe2O3 del hierro total expresado como Fe2O3. Esta diferencia representa el hierro ferroso como Fe2O3. Multiplique esta cantidad por 0,90 para obtener el hierro ferroso en términos de óxido de hierro (FeO).

5.5.1.1 Balanza analítica con sensibilidad de 1 mg.

5.5.1.2 Horno dotado de termostato y capaz de alcanzar una temperatura de 130 ºC ± 2 ºC.

5.5.1.3 Mechero de Bunsen, soporte, tela de asbesto.

5.5.1.4 Agua destilada.

5.5.1.5 Erlenmeyer de 500 ml, balón de 1000 ml.

5.5.1.6 Cristalería y utensilios comunes de laboratorio.

5.5.1.7 Solución de hidróxido de sodio 0,5N preparada de la siguiente forma:

Colocar 20 g de hidróxido de sodio en un balón aforado de 1 000 ml, disolver con agua destilada y aforar la marca.

Estandarizar la solución de la siguiente forma:

- Secar el ftalato de potasio a 120 ºC ± 2 ºC durante 90 minutos, enfriar a temperatura ambiente en un desecador. Pesar exactamente dos gramos del material enfriado y colocarlo en un erlenmeyer de 100 ml. Agregar 50 ml de agua destilada libre de CO2 y 4 a 5 gotas de fenolftaleina. Titular con la solución a ser estandarizada.

La normalidad de la solución está dada por la fórmula:

g de ftalato

N =

ml de Na (OH) usados x 0,2042

5.5.1.8 Solución de ácido sulfúrico 0,5N preparada de la siguiente forma:

- colocar 14.1 ml de ácido sulfúrico concentrado en 1 000 ml de agua. Agitar continuamente durante 10 minutos. Enfriar a temperatura ambiente.

5.5.1.9 Solución de fenolftaleína, preparada de la siguiente forma:

- disolver 5 g de fenolftaleína en 1 000 ml de alcohol isopropílico.

5.5.1.10 Solución de fluoruro de potasio:

- Disolver 500 g de fluoruro de potasio en 600 ml de agua destilada caliente libre de CO2. Adicionar 0,25 ml de solución de fenolftaleina. Neutralizar esta solución con hidróxido de potasio 0,2 N o solución de ácido sulfúrico 0,2 N, según sea el caso, hasta que 1 ml de solución en 10 ml de agua destilada libre de CO2 muestre una débil coloración rosa. Filtrar y diluir a 1000 ml con agua destilada libre de CO2. Conservar la solución en un frasco de polietileno.

5.5.2 Muestra para análisis.

5.5.2.1 Homogenizar la muestra para laboratorio "c", seleccionada de acuerdo a lo indicado en 4.2.1.7.

5.5.2.2 De la muestra homogenizada, pesar 3g en caso de material sólido. En caso de soluciones pesar 6 g.

5.5.3 Procedimiento de análisis

5.5.3.1 Colocar la muestra pesada de material para el análisis en un erlenmeyer de 500 ml, conteniendo 100 ml de agua destilada.

Agregar 10 ml de H2SO4 0,5N y hervir por un minuto. Enfriar a temperatura ambiente y agregar 20 ml de fluoruro de potasio y 1 ml de indicador de fenolftaleina.

5.5.3.2 Titular con la solución patrón de hidróxido de sodio 0,5N hasta la aparición de un color rosa permanente. Anotar el volumen (A) de hidróxido gastado.

5.5.3.3 Preparar un blanco de la siguiente forma Adicionar 100 ml de agua y 5 ml de solución de H2SO4 0,5N en un erlenmeyer de 500 ml. Hervir por un minuto. Enfriar a temperatura ambiente y agregar 20 ml de solución de fluoruro de potasio y 1 ml de fenolftaleína. Titular con solución patrón de hidróxido de sodio 0,5N hasta la aparición de un color rosa permanente. Anotar el volumen (B) de hidróxido gastado.

5.5.4 Cálculos

5.5.4.1 Si B > A, el porcentaje de alúmina libre, se calcula utilizando la siguiente fórmula:

(B-A) x N x 1,699

% Al2O3 libre =

g de muestra

5.5.4.2 Si A > B la muestra contiene ácido sulfúrico libre. En este caso, no contiene alúmina libre.

El porcentaje de ácido sulfúrico libre es dado por la siguiente fórmula:

(A-B) x N x 4,904

g de muestra

5.6 Determinación de Arsénico, Cadmio, Cromo, Plomo, Mercurio, Selenio y Plata.

5.6.1 Reactivos:

5.6.1.1 Hidróxido de sodio 1,0 N

5.6.1.2 Acido nítrico concentrado

5.6.2 Procedimiento:

- En la preparación de las muestras use cristalería que ha sido previamente enjuagada con ácido. Todas las diluciones deben efectuarse con agua desionizada y desmineralizada.

- Pese 1,5 g de sulfato de aluminio (en base seca), coloque en un frasco volumétrico de 1 litro, disuelva y lleve a la marca de aforo con agua destilada.

- Transfiera la solución a un beaker de 1,5 L, agregue NaOH 1,0 N gota a gota, con agitación permanente hasta ajustar el pH a 6.

- Mezcle bien, deje separar por 1 hora, filtre con vacío a través de un papel de filtro GFC o su equivalente.

- Transfiera cuantitativamente el filtrado a un beaker, ajuste el pH a 2 o menos con ácido nítrico concentrado, evapore en una plantilla, evitando que ebulla hasta reducir el volumen a menos de 1 litro.

- Enfrié, transfiera cuantitativamente a un frasco volumétrico de 1 litro, lleve a la marca de aforo.

- Paralelamente se prepara un blanco.

- Los procedimientos de análisis seguidos para las determinaciones de sustancias tóxicas son los descritos en el Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, sección 304: Arsénico, cadmio, cromo, plomo, selenio y plata, sección 303 F: mercurio.

5.7.1 Aplicación: Este método se utiliza en sulfato de aluminio regular o libre de hierro (líquido o sólido). Se deben hacer las previsiones para la aplicación en sulfatos de aluminio líquidos acidificados o altamente básicos. La aplicación se restringe a alumbres en los cuales la relación en porcentaje de H2SO4 libre al porcentaje de Al2O3 total no exceda 0,85.

5.7.2 Principios El aluminio en la muestra es acomplejado con un exceso de solución standard EDTA por ebullición en la presencia de un buffer de acetato de amonio. Se usa anaranjado de xilenol como indicador.

5.7.3 Interferencias El hierro si está presente es también titulado; por lo cual debe hacerse una corrección para esto.

5.7.4 Aparatos y cristalería

5.7.4.1 Balanza analítica con sensibilidad de 1 mg.

5.7.4.2 Estufa dotada de termostato y capaz de mantener temperaturas de 300 ºC ± 2 C.

5.7.4.3 Mechero de Bunsen, tela de asbesto.

5.7.4.4 Erlenmeyer de 250 ml, bureta de titulación graduada.

5.7.4.5 Cristalería y utensilios usuales de laboratorio.

5.7.5 Reactivos

5.7.5.1 Solución patrón de EDTA 0,05 M, preparada de la siguiente forma.

- Disolver 18,61 g de EDTA (sal sódica) en agua. Diluir esta solución en un litro, agitar y estandarizar contra una solución patrón de carbonato de calcio de la siguiente manera:

- Secar aproximadamente 0,4 g de carbonato de calcio a 285 ºC ± 2 C por dos horas.

- Enfriar a temperatura ambiente por dos horas (en un desecador).

- Pesar de 0,20 a 0,22 g de este carbonato y colocar en un erlenmeyer de 400 ml y adicionar 10 ml de agua destilada y mezclar. Cubrir el beaker con vidrio de reloj y pipetear 2 ml de ácido clorhídrico 1:3. Evitar la pérdida de solución por la efervescencia. Lavar el erlenmeyer y el vidrio de reloj, con agua destilada y completar el volumen aproximadamente a 100 ml.

- Agitar la muestra y adicionar desde una bureta, 34 a 35 ml de solución de EDTA. Agregar 14 a 15 ml de hidróxido de sodio 1N y 0,3 g de azul de hidroxi-naftol. Titular con solución de EDTA hasta el punto final caracterizado por un azul nítido.

La molaridad (M) de la solución de EDTA está dada por la fórmula:

5.7.5.2 Solución buffer de acetato de amonio, preparado de la siguiente forma:

- Disolver 500 g de acetato de amonio en 500 ml de agua destilada en un beaker de 1,5 L. Adicionar 20 ml de ácido acético glacial.

5.7.5.3 Solución patrón de sulfato de cinc 0,05 M, preparada de la siguiente manera:

- Disolver 15 g de sulfato de cinc hepta-hidratado en agua destilada, diluir a 1 litro.

- Transferir 25 ml de solución patrón de EDTA 0,05 M a un erlenmeyer de 250 ml; adicionar 50 ml de agua destilada y 25 ml del buffer de acetato de amonio.

- Agregar 3 a 4 gotas de naranja de xilenol.

- Titular al punto final, con la solución de sulfato de cinc agregada desde una bureta de 25 ml hasta el cambio de color, desde un amarillento a un rojo violeta.

- Calcule el factor F como sigue:

ml EDTA

F =

ml ZnSO4

5.7.5.4 Indicador de naranja de xilenol 0,1%, preparado de la siguiente forma:

Disolver 0,1 g de la sal tetrasódica del naranja de xilenol en 100 ml de agua destilada, almacene en botella de gotero (la vida media de la solución es de 6 meses).

5.7.6 Muestra para el análisis

5.7.6.1 Homogenizar la muestra para laboratorio "c" definida en 4.2.1.7.

5.7.6.2 De la muestra homogenizada, pesar 0,1 g en caso de material sólido. En caso de sulfato de aluminio líquido, obtener 0,3 g.

5.7.7 Procedimiento de análisis

5.7.7.1 Colocar la muestra de material para el análisis en un erlenmeyer de 250 ml.

5.7.7.2 Agregar 10 ml de EDTA 0,05 M lavando las paredes del erlenmeyer con los primeros ml. Agregar algunas gotas de ácido sulfúrico 1:1 y calentar brevemente hasta que comience a hervir.

5.7.7.3 Retirar y enfriar a temperatura ambiente. Luego, mientras se agita agregar 20 ml de solución tampón alcohólica.

5.7.7.4 Dejar enfriar, adicionar 0,2 g de indicador ditizona y disolver por agitación. Titular cuidadosamente el exceso de EDTA, con la solución patrón de sulfato de zinc 0,05M hasta el viraje de azul a rojo.

5.7.8 Cálculos

5.7.8.1 El porcentaje de alúmina total se determina por la siguiente fórmula:

% Al2 O3 total = % Al2 O3 + compuestos de Fe-(% FeO x 0,71) + (%Fe2 O3 x 0,638)

% Alumbre como Al = % Al2O3 x 0,5291

% Al2O3 + compuestos de Fe =

g de muestra

Nota: Las determinaciones de FeO y de Fe2O3 son descritas en 5.4.