The world leader in serving science

Electrochemistry Training

The world leader in serving scienceOxigeno Disuelto

3

Oxigeno DisueltoIntroduccion-Algunas realidades

Oxigeno constituye 1/5 parte de la atmosfera El Oxigeno es esencial para la vida en nuestro planeta

abarcando procesos biologicos, vida aquatica, reacciones quimicas, etc. El Oxigeno es un parametro clave en la determinacion de la calidad del agua

4

Oxigeno DisueltoIntroduccion-Definicion de Presion Parcial

La presion parcial de un gas esta relacionada al numero de moleculas del gas que toca una superficie en una unidad determinada de tiempo.

5

Oxigeno DisueltoIntroduccion-Relacion entre Presion Parcial y Oxigeno Disuelto

El porcentaje de oxigeno en el aire a una presion 760 mm Hg es aproximadamente 20.9%

La ley de Henry establece que la presion parcial de un gas en un liquido es igual a la presion parcial de ese gas en el vapor que esta por encima de ese liquido, por lo tanto:

• Cuando el aire entra en contacto con el agua, el oxigeno se disuelve en el agua de manera que el nivel de oxigeno disuelto en el agua es igual o esta en equilibrio al oxigeno de la atmosfera.

6

Oxigeno Disuelto

Metodo para la determinacion de Oxigeno Disuelto

Metodo Electroquimico:• Consiste en dos electrodos de metales en contacto con un electrolito y

separados de la muestra por una membrana permeable de gas. Se aplica un voltage constante a traves del catado y anado de manera que el Oxigeno se difunde a traves de la membrana y es reducido en el catodo debido al voltage. Este proceso produce un flujo de corriente el cual es detectado por el equipo y el cual es proporcional a la presion parcial de Oxigeno.

• Ventajas

• Ahorra dinero, tiempo y horas hombre• No hay que preparar reactivos (Titulacion Winkler)• Permite medicion continua

7

Oxigeno DisueltoTipos de Electrodos Clark

Polarographic • Este probe esta construido por un anodo de plata y un catado de metal

noble (oro o platino). El electrolito que se usa para establecer el puente salino es KCL. Este probe requiere un fuente de corriente que provea un voltage de 0.65 a 0.80 V para la reduccion del oxigeno.

Galvanic• Este probe esta construido por un anodo de plomo y un catodo de plata. El

electrolito que se usa para establecer el puente salino es KOH. Este probe produce su propio voltage lo cual es causado por los metales utilizados en el anodo y catodo.

8

Oxigeno DisueltoTipos de Electrodos Clark. Polarographic vs. Galvanic

Polarographic• Requiere tiempo para

polarizarce• Consume las baterias del

equipo mas rapidamente• Requiere procedimiento de

Calibracion Zero del Probe para medicion de bajos niveles de Oxigeno

• Solamente se activa cuando esta polarizado por lo tanto dura mas tiempo

Galvanic• Se puede usar inmediatamente• La bateria del equipo tiene mas

duracion.• No es necesaria la Calibracion

Zero del Probe para mediciones de bajo nivel.

Zero Corriente=Zero Oxigeno. • El Probe esta activo todo el

tiempo y se degrada continuamente cuando se usa y cuando esta almacenado

• Voltage menos uniforme que los probes polarographic

9

SampleSampleMembraMembranene

CathodeCathode(Working Electrode)(Working Electrode)

VentVent

Inert Inner BodyInert Inner Body

AnodeAnode(Reference/Counter Electrode)(Reference/Counter Electrode)

Internal ElectrolyteInternal Electrolyte

Oxigeno DisueltoEsquema de un Probe de Oxigeno Disuelto

The rate at which oxygen crosses the membrane is proportional to the oxygen partial pressure. The higher the oxygen partial pressure, the greater the current

10

Oxigeno DisueltoAlgunas Consideraciones a seguir cuando se usan los Electrodos Clark

Correccion de la Presion BarometricaAgitacion de la muestraTemperaturaSalinidadMembrana sucia o con formacion de una capa de interferencia

Mantenimiento del ProbeDurabilidad del Equipo

11

Oxigeno DisueltoEfectos de la Presion Barometrica en la medicion de DO

La presion parcial de Oxigeno es dependiente de la presion barometrica. Por lo tanto, factores que afectan la presion barometrica causan efectos en el valor de las mediciones de Oxigeno Disuelto. Por ejemplo:

• Fluctuacion de las condiciones de tiempo pueden causar un error hasta de un 10%

• Por cada 1000 pies de elevacion causara un impacto del 3.6% en la medicion del Oxigeno disuelto.

12

Oxigeno DisueltoEfectos de la Presion Barometrica en la medicion de DOCorreccion de la Presion Barometrica

Correccion Manual• Se introduce el valor de la presion barometrica al equipo

manualmente• Se Calcula el resultado manualmente o se realizan ajustes

manuales al equipo.• Posibles errores:

• Precision del barometro• Precision del ajuste• Error del operador

Correccion Automatica a traves de un sensor incorporado al equipo.

• Menos de 5% de error• Elimina errores del operador

13

Oxigeno DisueltoEfectos relacionados a la Agitacion

Los electrodes Clark consumen Oxigeno a nivel del catodo, por lo tanto el Oxigeno debe llegar a sensor mas rapido de lo que el catado consume.

La agitacion es fundamental para evitar el que el Oxigeno se agote o consuma a nivel de las capas de la membrana.

14

Oxigeno DisueltoEfectos relacionados a la temperatura

La solubilidad del Oxigeno cambia por efectos de la temperatura.

El grado de difusion del Oxigeno Disuelto a traves de la membrana cambia con la temperatura.

• Por ejemplo un cambio de temperatura de 20oC a 15oC puede reducir la difusion del Oxigeno Disuelto en un 20%

15

Oxigeno DisueltoEfectos relacionados a la Salinidad

La sal en soluciones absorbe agua (proceso que conocemos como hidratacion), dejando de esta manera menos agua disponible para que el Oxigeno de disuelva. Los equipos Orion manejan un factor de correccion de la salinidad que permite determinar la concentracion real de Oxigeno Disuelto. La Salinidad de la muestra debe determinarse primero con un equipo de conductividad/salinidad.

16

Oxigeno DisueltoEfectos relacionados al Mantenimiento del Probe

Reemplazar la solucion electrolitica regularmente ya que con el tiempo se degrada

La membrana puede fallar debido a:

• Se rompe• Se ensucia

El catodo y el anodo hay que limpiarlo regularmente

17

Oxigeno DisueltoEfectos relacionados a la Durabilidad del Equipo

Usar equipos a prueba de agua IP 67Utilizar fundas protectoras para los ProbesUtilizar fundas protectoras de goma para los equipos

18

Oxigeno DisueltoAplicaciones

Tratamiento de Aguas Residuales para determinar que tan efectivo es el proceso de tratamiento

• BOD 5 dias• 5 day BOD• Testeo de batches• Tanques de Areacion

Aquacultura • Granjas de peces• Granjas de camarones, etc

19

Oxigeno DisueltoAplicaciones

Ambientales en la determinacion del nivel de contaminacion bacterial y calidad del agua en general

• Agua de superficie y pozos

• Agua de mar

• Lagos

Investigacion y Desarrollo incluyendo Biotecnologia• Estudio de Plantas• Estudio de Animales• Bioreacciones

20

Oxigeno DisueltoAplicaciones

Industriales ya que el Oxigeno conducen a corrosion• Agua de Caldera• Sistemas de calentamiento• Sistemas de enfriamiento

Procesamiento de Alimentos ya que el Oxigeno afecta el sabor y el color en los alimentos

• Leche• Vino

21

Oxigeno Disuelto. Aplicaciones Biochemical Oxygen Demand(BOD)Demanda Bioquimica de Oxigeno

Determinacion de la Demanda Bioquimica de Oxigeno es una

de las aplicaciones mas comunes que usa la medicion de DO.

• Mayormente se mide BOD en las plantas de tratamiento de aguas

residuales municipales e industriales • Este analisis determina la cantidad de oxigeno (mg/L o ppm) que los

microorganismos consumen en el agua cuand se rompe la materia organica

• Los resultados de este analisis se usan para determinar el grado de contaminacion y efectividad del proceso de tratamiento de las aguas residuales.

• Este ensayo es una manera fundamental de determinar niveles de contaminacion y de predecir posibles efectos danidos cuando las aguas se botan.

22

Oxigeno Disuelto. Aplicaciones Biochemical Oxygen Demand(BOD)Demanda Bioquimica de Oxigeno - Terminologia

Seed (Semilla)• Peso especifico del Inoculum (algunas veces la muestra de BOD)

que se anade al agua deionizada. El Seed se agita pero no se disuelve.

Blank (Blanco)• Botella que contiene agua destilada. No se agrega la muestra que

se esta probando. Se efectuan pruebas de DO en la muestra y el blanco y se comparan las diferencias en los resultados.

BOD5

• La prueba BOD toma 5 dias para completarse debido al proceso de incubacion. Al quinto dia, la diferencia en los niveles de DO representa la cantidad de Oxigeno requerida para la descomposicion de la materia organica lo cual se aproxima al nivel BOD

23

Oxigeno Disuelto Aplicaciones PracticasBiochemical Oxygen Demand(BOD)

Method Note No. M-1013

Standard Method for the Examination of Water and Wastewater 5210B

Equipamentos y Soluciones recomendadas

Orion 3 Star Benchtop DO meter Part No. 1113000

Orion Auto-Stir DO/BOD Probe Part No. 086030MD

Electrolyte Solution Part No. 080514

24

The End