¿Qué son los Analizadores de Carbono total (TOC)?

Gran parte de los sólidos en suspensión y de los sólidos filtrables de las aguas residuales de concentración media son de naturaleza orgánica. Los compuestos orgánicos están formados normalmente por combinaciones de carbono, hidrógeno y oxígeno, con la presencia, en determinados casos, de nitrógeno. También pueden estar presentes otros elementos cono azufre, fósforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites ( 10%).

Es posible medir el contenido de materia orgánica en las aguas residuales, para determinar el tipo de tratamiento que requieren. Para aguas negras, que tienen una composición más o menos constante, se emplea la cantidad de carbono presente en las mismas, ya sea directamente, midiendo el carbono orgánico total, COT, o TOC en inglés, o indirectamente, midiendo la capacidad reductora del carbono existente en dichas aguas. Estas últimas son la Demanda Química de Oxígeno, DQO, y la Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO.

Estas técnicas permiten determinar la cantidad de materia orgánica presente en el agua contaminada.

La demanda de oxígeno de un agua residual es la cantidad de oxígeno que es consumido por las sustancias contaminantes que están en ese agua durante un cierto tiempo, ya sean sustancias contaminantes orgánicas o inorgánicas. Las técnicas basadas en el consumo de oxígeno son la demanda química de oxígeno, DQO, la demanda bioquímica del oxígeno (DBO) y el carbono orgánico total, COT o TOC.

La Demanda Química de Oxígeno, DQO, es la cantidad de oxígeno en mg/l consumido en la oxidación de las sustancias reductoras que están en el agua. Se emplean oxidantes químicos, como el dicromato potásico. El ensayo de la DQO se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como de las residuales. En el ensayo, se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio ácido para la determinación del equivalente de oxígeno de la materia orgánica que puede oxidarse.

La Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO, es la cantidad de oxígeno en mg/l necesaria para descomponer la materia orgánica presente mediante acción de los microorganismos aerobios presentes en el agua. Normalmente se emplea la DBO 5 , que mide el oxígeno consumido por los microorganismos en cinco días. Resulta el parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado. La determinación del mismo está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica.

Para medir el TOC o COT, Carbono Orgánico Total, se emplean aparatos que usan la oxidación en fase gaseosa. Se inyecta una cantidad conocida de muestra en un horno de alta temperatura. En presencia de un catalizador, el carbono orgánico se oxida a anhídrido carbónico, la producción de la cual se mide cuantitativamente con un analizador de infrarrojos.

La aireación y la acidificación de la muestra antes del análisis elimina los posibles errores debidos a la presencia de carbono inorgánico.

Si se conoce la presencia de compuestos orgánicos volátiles en la muestra, se suprime la aireación para evitar su separación.

El ensayo puede realizarse en muy poco tiempo, y su uso se está extendiendo muy rápidamente. No obstante, algunos compuestos orgánicos presentes pueden no oxidarse, lo cual conducirá a valores medidos del COT ligeramente inferiores a las cantidades realmente presentes en la muestra.

Hay dos métodos de medición de TOC. Uno es el método diferencial y el otro es el método directo.

En el método diferencial se mide tanto el Carbono total (TC) como el Carbono Inorgánico (CI) de forma separada y el Carbono Orgánico total (TOC) se calcula restando al TC el CI. Este método es útil en muestras en que el CI es menor al TOC o al menos de tamaño similar.

En el método directo el CI es removido de la muestra purgando la muestra acidificada con un gas purificador y después el TOC se determina midiendo el TC e igualándolo al TOC. Este método también se conoce como NPOC (Non-purgeable Organic Carbon) dado que el POC (Purgeable Organic Carbon) como el benceno, tolueno, ciclohexano o cloroformo puede ser removido de la muestra.

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El nuevo cromatógrafo de gases con detección de iones

¿Qué es la cromatografía?

La cromatografía es la separación física de dos o más compuestos, basada en la diferente distribución de dos fases, una de las cuales es la estacionaria y la otra móvil.

El cromatógrafo de gases

En el cromatógrafo de gases se utiliza un gas de acarreo (fase móvil) que bajo presión mueve una muestra de vapor del puerto de inyección, a través de una fase estacionaria (columna) donde se efectúa la separación, después al detector donde se convierte en una señal eléctrica, la cual puede medirse con un graficador.

La cromatografía de gases es una técnica analítica para separar los componentes en una mezcla o muestra. Es la técnica más difundida para el análisis del medio ambiente, que se utiliza usualmente para probar la existencia y cuantificar de pesticidas, compuestos orgánicos volátiles y semi-volátiles en agua, tierra y aire.

Proveedores de cromatografía de gases

Agilent Technologies es la compañía líder en instrumentación a nivel mundial. Proporcionando las herramientas principales de medición electrónica y para la biociencia que promueven el desarrollo de sectores como la electrónica, comunicaciones, investigación científica, medio ambiente y petroquímica.

Agilent Technologies presenta su nuevo cromatógrafo de gases/detector espectrómetro de masas, el Agilent 5975C GC/MSD, el cual combina las enormes capacidades del Agilent 7890A GC, con una habilidad sin precedentes para detectar compuestos en trazas en matrices complejas.

“Los usuarios del  Cromatógrafo de gases/espectrómetro de masas se están enfrentando crecientemente con la identificación de cantidades muy pequeñas de componentes en mezclas sucias”, comentó Chris Toney, Vicepresidente de Agilent y Gerente General del GC/MS. “Esta nueva generación de las plataformas de Cromatógrafos de gases/espectrómetros de masas otorga el poder de analizar esas complejas muestras con precisión, rapidez y facilidad, lo que se prolonga también a un análisis más fiable de  muestras simples”.

Sensibilidad del nivel de rastreo

El Agilent 5975C GC/MSD es el primer instrumento con capacidad exclusiva de Agilent de detección de iones traza, lo que reduce dramáticamente el ruido base e incrementa la configuración de los picos así como la fidelidad espectral. Esta característica produce una mejor coincidencia con los archivos en los niveles de rastreo. Combinado con el Software de Deconvolución denominado DRS por sus siglas en inglés (Deconvolution Reporting Software)  y las bases de datos, los componentes pueden ser detectados aún cuando ellos coeluyan y mucho del tedio asociado a análisis complejos es eliminado. Por ejemplo, 17 muestras de agua superficial que anteriormente tomaban a un analista especializado 8 horas para evaluarlas toman sólo 30 minutos  en un proceso automatizado usando el DRS. Además, 99 componentes adicionales fueron detectados, los cuales no se percibían previamente.

La plataforma cuenta con otras características que también incrementan la productividad y flexibilidad. Además de las especificaciones de alta sensibilidad con helio, el Agilent 7890A y el 5975C ahora ofrecen un acarreador de hidrógeno, grado laboratorio lo cual  reduce las preocupaciones por la escasez y el costo del helio. El Agilent 7890A y el 5975C están diseñados para una operación segura y rutinaria con hidrógeno para un análisis más rápido.

Agilent ha extendido las capacidades de espectometría de masas del 5975C. Un nuevo recurso de alta temperatura de iones que opera arriba de 350 grados centígrados. Esta alta temperatura combinada con el cuadrupolo climatizado y el ciclo de bakeout  automatizado exclusivo de Agilent otorga un desarrollo analítico superior mientras requiere de un mínimo mantenimiento, aún con muestras sucias.

La Tecnología de flujo de capilaridad aumenta la productividad

Sumándose a todos los beneficios que ofrece el cromatógrafo de tecnología de flujo de capilaridad exclusivo de Agilent a través del 7890A GC, el accesorio QuickSwap para el 5975 GC/MSD permite cambiar la columna sin venteo del detector del espectómetro de masas. El tiempo requerido para este trabajo se redujo de horas a minutos.

El modulo QuickSwap de tecnología de flujo capilar de Agilent ha sido un verdadero ahorrador de tiempo” aseguró Dan Wright, director del laboratorio Shealy Environmental Services, Inc. “Usualmente, cambiar la columna en nuestro espectómetro de masas nos toma la mayor parte del día. Debemos ventilar el sistema, instalar la nueva columna, esperar para vaciar la bombra y dejarla por un par de horas para remover la humedad. El QuickSwap es de roca sólida por lo que no se filtra o permite la entrada de aire al detector espectómetro de masas. Como resultado, nos toma cerca de 5 minutos cambiar la columna, regresar  a calibrar y después a analizar las muestras”.

El Agilent 5975C GC/MSD está diseñado para cubrir las necesidades de un amplio rango de usuarios, desde laboratorios de un solo equipo hasta los más grandes con ambientes interconectados. La plataforma está integrada con el completo software del cromatógrafo de gases/ detector espectómetro de masas ChemStation de Agilent para adquisición, procesamiento y reporte de datos. También es compatible con el sistema Enterprise Content Management de Agilent para manejar información desde múltiples instrumentos utilizando un depósito central.

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O bien, haga contacto directo con Agilent Technologies para solicitar mayor información sobre el Agilent 5975C GC/MSD.

El uso de carbón activado en purificadores de tratamiento de agua para embotelladoras y agua potable

Los carbones activados comerciales de diversos orígenes contienen entre un 3 a un 15% de cenizas, generalmente se encuentran en forma de óxidos metálicos. La cantidad exacta se puede determinar por ignición de una muestra de carbón.

Las cenizas están constituidas por elementos no volátiles, como Na, K, Ca, Mg, S, Fe, Si, Al, y P; Estas cenizas son predominantemente alcalinas, que quiere decir que cuando se carga un nuevo lecho de carbón activado granular (CAG), el pH del agua a la salida del purificador puede elevarse considerablemente, un valor típico es un incremento de 7 a 9.

Entre un lote y otro puede existir variación en el porcentaje de cenizas, tal vez el lote que se surtió hace un año no presento incremento y el actual si, esto es por que el carbón activado es un producto natural y existe variación del tipo de cenizas que contenga cada beta de extracción.

Calgon Carbon Corporation es productor y proveedor global de carbón activado y de innovadores sistemas de tratamiento, proporciona tecnología de alto valor agregado y servicios para optimizar los procesos de producción.

El carbón activado de Calgon Carbon Corporation cumple con la norma AWWA que indica que el porcentaje máximo de cenizas para un CAG no debe exceder el 15%, sin embargo, el tipo y la cantidad de cenizas entre cada lote varia notablemente dentro de este porcentaje.

Este incremento se estabiliza con el paso de 300 a 500 volúmenes de cama de carbón activado, es decir si se cargaron tres metros cúbicos de CAG, el volumen máximo a pasar por ese lecho seria de 1,500 metros cúbicos de agua.

Es importante considerar en que parte del tratamiento de agua se colocará un lecho nuevo de CAG que pueda incrementar el pH.

Si es en un proceso intermedio, por ejemplo, antes de resina de intercambio o antes de la osmosis inversa no generara inconvenientes ya que se puede disminuir con los siguientes pasos del proceso.

Pero si es en un purificador de pulimento o al final del tren de tratamiento de agua se tendrán problemas bastantes considerables con el aumento ya que no se podrá disminuir hasta pasar el volumen mencionado o de acuerdo con la experiencia del mercado nacional sería entre seis a ocho días con flujo de operación continuo.

Para evitar este tipo de problemas Calgon Carbon cuenta con la línea de carbones activados con pH estable o carbones activados lavados con ácido como el CPG 12X40. Este carbón activado tiene un proceso adicional que consiste en lavar con ácido a los a carbones después de su activación, con este lavado se extrae hasta un 90% de las cenizas. Generalmente cuando se pone en marcha los lechos de un carbón activado lavado con ácido el comportamiento del pH no presenta variación.

Carbón activado granular lavado con ácido CPG® LF 12X40

El CPG®LF 12x40 es lavado con ácido, producido prácticamente sin finos ni polvo y fabricado de selectos grados de hulla bituminosa combinado con los ligandos adecuados para dar una dureza superior y una larga vida. Fabricado bajo condiciones estrictamente controladas por medio de una activación con vapor a alta temperatura, este carbón provee una alta área superficial, un gran volumen de poro, alta densidad y una estructura de poro óptima para la adsorción de moléculas que ocasionan color y olor de la solución.

CPG®LF 12x40 es un carbón granular activado con un bajo contenido de hierro soluble en ácido que es diseñado para la purificación, decoloración y de-clorinación de agua. Puede ser utilizado de manera eficiente tanto en camas fijas como móviles.

Además Calgon Carbon Corporation cuanta con otros tipos de carbón activados granulares ideales para el tratamiento de agua potable:

Carbón activado granular CENTAUR 12X40

El CENTAUR 12x40 combina una estructura de poros finos para aumentar la absorción de contaminantes encontrados con una alta actividad catalítica para su eliminación. Las diferentes características del producto son: Actividad Catalítica, No impregnado, Capacidad orgánica mejorada, Alta Dureza, Trabaja a niveles bajos de oxidantes, Diseño de equipo sencillo (no bombas o adición de requerimientos químicos), Reduce los requerimientos de carbón, Aumento de rendimiento.

El CENTAUR 12X40 puede ser utilizado en la aplicación de fase liquida para el ascenso de  oxidación, reducción, descomposición, sustitución y eliminación de reacciones. Las aplicaciones específicas incluyen cloraminas, H2S, reducción de bromato y separación de hierro en agua bebible. Este producto es particularmente adecuado para el uso en filtros de agua residencial y comercial, para tratamiento y proceso de agua en embotelladoras e industrias de bebidas, y para tratamiento de agua en acuarios.

Carbón activado granular Filtrasorb 100 y Filtrasorrb 200

Estos carbones activados son fabricados a partir de grados selectos de carbón bituminoso para producir un material granular durable, capaz de soportar la abrasión asociada con los constantes retrolavados, secado y transporte hidráulico. La activación es controlada cuidadosamente para producir un área superficial interna excepcionalmente alta con un tamaño de poro óptimo para la efectiva adsorción de un amplio rango de contaminantes orgánica tanto de alto como bajo peso molecular.

Filtrasorb 100 y 200 pueden ser utilizados para tratar fuentes de agua superficial o de pozo para la producción de agua para consumo humano en la remoción de cloro, de compuestos que originan sabor y olor, y compuestos orgánicos disueltos. Esos carbones pueden ser utilizados para reemplazar completamente el medio de antracita o arena. Los carbones Filtrasorb 100 y 200 funcionan cumpliendo con doble propósito ya que proveen tanto filtración como adsorción.

Carbón activado Filtrasorb 300 y Filtrasorb 400

Estos carbones son fabricados mediante un proceso de reaglomeración utilizando grados selectos de carbón bituminoso para dar un producto durable de alta actividad, capaz de soportar la abrasión asociada con los retrolavados, aireaciones y transporte hidráulico. La activación es controlada cuidadosamente para producir un área superficial interna excepcionalmente alta con un tamaño de poro óptimo para la efectiva adsorción de un amplio rango de contaminantes orgánica tanto de alto como bajo peso molecular.

Los carbones activados Filtrasorb® 300 y 400 pueden utilizarse para tratar aguas superficiales o subterráneas para la producción de agua potable de consumo humano removiendo sabor, olor, color así como la de-clorinación. Estos carbones pueden usarse como un reemplazo completo de antracitas y arenas sílicas. Los carbones activados Filtrasorb® 300 y 400 funcionan como un medio dual, proporcionando tanto filtración como adsorción.

Todos los productos cumplen con todos los requerimientos de la AWWA Standard para carbones activados granulares, edición B604-96; la ANSI/NSFStandard 61 y el Food Chemical Codex, así como las certificaciones Kosher y Halal.

Filtrantes y Refacciones Industriales S. A. de C. V., es representante autorizado de Calgon Carbon Corporation.

Filtrantes y Refacciones Industriales S. A. de C. V., tiene como principal servicio suministrar productos de la más alta calidad con un respaldo técnico especializado a todos los clientes que les da un proveedor confiable con el que podrán contar para cualquier necesidad en el área de filtrado y purificación de agua.

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