MANUAL DE MÉTODOS ANAL�TICOS PARA LA DETERMINACIÓN DE PAR�METROS FISICOQU�MICOS B�SICOS EN AGUAS

ANÁLISIS COLORIMÉTRICOS

1. Aluminio

Se busca determinar la concentración de aluminio disuelto en una muestra de agua.

1.1. Fundamento
El aluminio es un elemento muy abundante en la corteza terrestre y se encuentra en minerales, rocas y arcillas. Esta amplia distribución explica su presencia en prácticamente todas las aguas naturales, bajo la forma de sales solubles, coloidales o insolubles. El sulfato de aluminio y potasio (alumbre) se usa en los procesos de floculación en los sistemas de tratamiento de aguas por lo que el aluminio se puede encontrar en las aguas tratadas como un residuo. Su ocurrencia en aguas es controlada por el pH: Al3+ predomina a pH < 4 mientras que en medio básico, la forma disuelta predominante es Al(OH)4-. Para su cuantificación, los métodos de espectroscopia atómica, son preferidos por presentar menos interferencias aunque el método colorimétrico con Eriocromocianina R es muy utilizado por su simplicidad, en especial, la instrumentación. Las soluciones diluidas de aluminio tamponadas a pH 6 producen con eriocromocianina R, un complejo de color rojo a rosado que presenta un máximo de absorción a 535 nm. La intensidad del color depende de la concentración de aluminio, el pH, el tiempo de reacción, la temperatura y la concentración de otros iones en la muestra.

1.2. Ámbito de aplicación
El método es aplicable a aguas crudas naturales con bajo color y turbiedad, aguas de proceso, aguas residuales incoloras y aguas tratadas. No obstante, está dirigido fundamentalmente a verificar el cumplimiento de la legislación vigente para aguas potables.

1.3. Interferencias
En la medición de la absorción del complejo formado, pueden interferir color y turbiedad. Esta última puede disminuirse con filtración. Para muestras con color, es necesario analizar un blanco de muestra leyendo la absorción de ésta a 535 nm sin adicionar los reactivos para el desarrollo del color. Posteriormente habría que realizar la corrección y el cálculo de la concentración a partir de la curva de calibración. Las interferencias de Fe y Mn son evitadas con la adición de ácido ascórbico. Fluoruros, polifosfatos y sulfatos pueden interferir negativamente cuando se hallan a niveles no habituales en nuestras aguas.

1.4. Descripción de la metodología analítica

1.4.1. Recolección, preservación y almacenaje de muestras:
Las muestras pueden colectarse en frascos de plástico o vidrio, limpios con ácido nítrico. Se recomienda analizar sin dilación y evitando alterar condiciones originales que como el pH, pudieran cambiar la proporción de aluminio disuelto. Las muestras con turbiedad alta deben ser filtradas por membrana de 0.45 mm antes de analizarse, con el fin de eliminar la materia suspendida y, por tanto, el aluminio asociado a ella y que pudiera disolverse al acidificar la muestra. En las aguas potables, este paso no es necesario. Pueden almacenarse a temperatura ambiente hasta seis meses, previa filtración y acidificación con HNO3 a pH < 2.

1.4.2. Equipos y materiales:

• Espectrofotómetro para trabajar a 535 nm con cubetas de vidrio de 5 cm de paso óptico.
• Vidriería (vasos de precipitado y matraces aforados).

1.4.3. Reactivos:
Para la preparación de reactivos, patrones y muestras, se empleará agua desionizada. Todos los reactivos son de grado analítico, excepto se indique alguna especificación.

• Solución Madre de Aluminio: utilizar solución estándar comercial de aluminio de 1 mg/mL mientras esté vigente. Como alternativa puede prepararse a partir de sulfato de aluminio y potasio (alumbre de potasio), AlK(SO4)2.12H2O.
• Solución Patrón de Aluminio: diluir 1.0 mL de la Solución madre de Aluminio a 200 mL con agua en balón volumétrico. Añadir 3-5 mL de HNO3 para garantizar pH < 2 y enrasar. Un mL de esta solución equivale a 0.005 mg de Al. Es estable hasta por seis meses.
• Ácido Sulfúrico 0.02 N: emplear solución comercial o diluir 20 mL de H2SO4 1 N a 1000 mL con agua.
• Ácido Ascórbico 0.1%: disolver 0.1 g de ácido ascórbico con agua a 100 mL en balón volumétrico. Este reactivo se debe preparar en el momento de su uso.
• Reactivo tampón de Acetato de Sodio: disolver 136 g de acetato de sodio (NaC2H3O2.3H2O) en aproximadamente 950 mL de agua. Agregar ácido acético glacial gota a gota con agitación y verificando el pH con pHmetro. Cuando éste sea aproximadamente 6, enrasar con agua a 1000 mL.
• Solución de Tinción de Reserva: disolver 300 mg de eriocromocianina R en 50 mL de agua. De ser necesario, ajustar el pH a 2.9 con ácido acético 1:1. Llevar a 100 mL con agua. Puede almacenarse por un año.
• Solución de Tinción de Trabajo: diluir 10 mL de la solución de tinción de reserva a 100 mL con agua. Es estable durante 6 meses.

1.4.4. Procedimiento:
Las condiciones ambientales no son críticas para la realización de este ensayo.

• Preparación de la curva de calibración:
• Pipetear volúmenes crecientes de la Solución Patrón de Aluminio y completar a volumen con agua en matraces aforados de 50 mL para obtener al menos cinco concentraciones comprendidas en el rango 0.00- 0.12 mg/L.  
• Transferir los estándares anteriores a vasos de precipitado de 100-200 mL. Añadir los siguientes reactivos mezclando bien después de cada adición: 1 mL de ácido sulfúrico 0.02 N; 1 mL de ácido ascórbico 0.1%; 10 mL de reactivo tampón y 5 mL de solución tinción de trabajo. Dejar reposar 5 a 10 minutos para desarrollar color. Deben tener un pH próximo a 6.
• Leer en espectrofotómetro a 535 nm en celdas de 5 cm. El color se empieza a desvanecer después de 15 minutos.
• En función del espectrofotómetro utilizado, crear la curva de calibración.

• Verificación de la curva de calibración:

Cada vez que se analicen muestras, no es necesario construir una nueva curva de calibración, sino verificar la validez de la existente para lo cual debe prepararse al menos un estándar y leerlo como si fuera muestra. Si el resultado es coincidente ± 10 %, se considera que la curva es válida y se procede a preparar y leer las muestras. En caso negativo, repetir el/los estándar(es). Si el problema persiste, verificar los reactivos, en particular, la solución madre de Al y si es necesario, prepararlos y construir una nueva curva de calibración.

• Determinación de aluminio en muestras:
• Transferir 50 mL de muestra (previamente filtrada si la muestra lo amerita), a un vaso de precipitados de 100-200 mL. Adicionar, mezclando después de cada adición, los mismos reactivos que a los patrones: 1 mL de ácido sulfúrico 0.02 N, 1 mL de ácido ascórbico, 10 mL de reactivo tampón y 5 mL de solución tinción de trabajo; el pH debe ser aproximadamente 6. Dejar reposar 5 a 10 minutos para desarrollar color y no leer pasados 15 minutos.
• Preparar y analizar un blanco de reactivos con agua desionizada.
• Leer en espectrofotómetro a 535 nm con celdas de 5 cm de paso óptico. Si la absorbancia de la muestra resultase mayor que la del mayor patrón, es necesario repetir el proceso mediante la lectura de diluciones de la muestra. Para esto, debe realizarse como mínimo dos diluciones, se calculará el coeficiente de variación y si éste no supera 10 %, se informará el valor promedio; en estos casos, es necesario multiplicar previamente por el factor de dilución.

1.5. Presentación de resultados
En función del espectrofotómetro utilizado, el resultado se obtendrá directamente en la curva de calibración del equipo. Se expresará con tres cifras decimales. Se debe consultar los datos de la curva vigente para informar aquellos resultados que resulten menores al límite de detección.

Bibliografía

• APHA-AWWA-WEF (2005) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21th Edition. New York, 3-57 a 3-60, método 3500-Al.