Electrochemistry Training

1
Electrochemistry Training
2
Oxigeno 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 DisueltoMetodo 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 CorrienteZero 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
Oxigeno DisueltoEsquema de un Probe de Oxigeno
Disuelto
Vent
Anode (Reference/Counter Electrode)
Inert Inner Body
Internal Electrolyte
Cathode (Working Electrode)
Membrane
Sample
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 Barometrica
• Agitacion de la muestra
• Temperatura
• Salinidad
• Membrana sucia o con formacion de una capa de
  interferencia
• Mantenimiento del Probe
• Durabilidad 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 67
• Utilizar fundas protectoras para los Probes
• Utilizar 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 PracticasBiochemic
al 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