demanda química de oxígeno

En química ambiental , la demanda química de oxígeno ( DQO ) es una medida indicativa de la cantidad de oxígeno que pueden consumir las reacciones en una solución medida . Se expresa comúnmente en masa de oxígeno consumido por volumen de solución, que en unidades del SI es miligramos por litro ( mg / L ). Una prueba de DQO puede utilizarse para cuantificar rápidamente la cantidad de materia orgánica en el agua . La aplicación más común de la DQO es cuantificar la cantidad de contaminantes oxidables que se encuentran en aguas superficiales (por ejemplo, lagos y ríos ) o aguas residuales . La DQO es útil en términos de calidad del agua porque proporciona una métrica para determinar el efecto que un efluente tendrá en el cuerpo receptor, de forma similar a la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) .

La base de la prueba de DQO es que casi todos los compuestos orgánicos pueden oxidarse completamente a dióxido de carbono con un agente oxidante fuerte en condiciones ácidas . La cantidad de oxígeno necesaria para oxidar un compuesto orgánico a dióxido de carbono, amoníaco y agua viene dada por:

${\displaystyle {\mbox{C}}_{n}{\mbox{H}}_{a}{\mbox{O}}_{b}{\mbox{N}}_{c}+\left(n+{\frac {a}{4}}-{\frac {b}{2}}-{\frac {3}{4}}c\right){\mbox{O}}_{2}\rightarrow n{\mbox{CO}}_{2}+\left({\frac {a}{2}}-{\frac {3}{2}}c\right){\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}+c{\mbox{NH}}_{3}}$

Esta expresión no incluye la demanda de oxígeno causada por la nitrificación , la oxidación del amoníaco en nitrato :

${\displaystyle {\mbox{N}}{\mbox{H}}_{3}+2{\mbox{O}}_{2}\rightarrow {\mbox{N}}{\mbox{O}}_{3}^{-}+{\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}}$

El dicromato , el agente oxidante para la determinación de la DQO, no oxida el amoníaco a nitrato, por lo que la nitrificación no se incluye en la prueba estándar de DQO.

La Organización Internacional de Normalización describe un método estándar para medir la demanda química de oxígeno en la norma ISO 6060.Sin embargo, esta norma ISO fue retirada en 2024.

El dicromato de potasio es un agente oxidante fuerte en condiciones ácidas. La acidez se suele conseguir mediante la adición de ácido sulfúrico . La reacción del dicromato de potasio con compuestos orgánicos se describe mediante la siguiente ecuación:

${\displaystyle {\ce {C}}_{n}{\ce {H}}_{a}{\ce {O}}_{b}{\ce {N}}_{c}\ +\ d{\ce {Cr2O7^2-}}\ +\ (8d\ +\ c){\ce {H+ ->}}n{\ce {CO2}}\ +\ {\frac {a+8d-3c}{2}}{\ce {H2O}}\ +\ c{\ce {NH4+}}\ +2d{\ce {Cr^3+}}}$

dónde${\displaystyle d=2n/3+a/6-b/3-c/2}$Lo más habitual es utilizar una solución de dicromato de potasio 0,25 N para la determinación de la DQO, aunque para muestras con una DQO inferior a 50  mg/L, se prefiere una concentración menor de dicromato de potasio.

En el proceso de oxidación de las sustancias orgánicas presentes en la muestra de agua, el dicromato de potasio se reduce (ya que en todas las reacciones redox , un reactivo se oxida y el otro se reduce), formando Cr³⁺ ^. La cantidad de Cr³⁺ ^se determina una vez completada la oxidación y se utiliza como medida indirecta del contenido orgánico de la muestra de agua.

Se añade una solución de 1,485 g de 1,10- fenantrolina  monohidrato a una solución de 695 mg de FeSO ₄ ·7H ₂ O en agua destilada, y la solución roja resultante se diluye a 100 mL.

Algunas muestras de agua contienen altos niveles de materiales inorgánicos oxidables que pueden interferir con la determinación de la DQO. Debido a su alta concentración en la mayoría de las aguas residuales , el cloruro suele ser la fuente de interferencia más grave. Su reacción con el dicromato de potasio sigue la siguiente ecuación:

${\displaystyle \mathrm {6Cl^{-}+Cr_{2}O_{7}^{2-}+14H^{+}\rightarrow 3Cl_{2}+2Cr^{3+}+7H_{2}O} }$

Para eliminar la interferencia del cloruro, se puede añadir sulfato mercúrico a la muestra antes de añadir los demás reactivos.

La siguiente tabla enumera otras sustancias inorgánicas que pueden causar interferencias. También incluye productos químicos que pueden utilizarse para eliminar dichas interferencias y los compuestos que se forman al eliminar la molécula inorgánica.

Muchos gobiernos imponen regulaciones estrictas con respecto a la demanda química de oxígeno máxima permitida en las aguas residuales antes de que puedan ser devueltas al medio ambiente. Por ejemplo, en Suiza , se debe alcanzar una demanda máxima de oxígeno de entre 200 y 1000  mg/L antes de que las aguas residuales o industriales puedan ser devueltas al medio ambiente..

Durante muchos años, el permanganato de potasio ( K₂Mn₂O₄ ) , un potente agente oxidante, se utilizó para medir la demanda química de oxígeno. Estas mediciones se denominaban consumo de oxígeno proveniente del permanganato _, en lugar de demanda de oxígeno de sustancias orgánicas . La eficacia del permanganato de potasio para oxidar compuestos orgánicos variaba considerablemente, y en muchos casos, las mediciones de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) solían ser mucho mayores que los resultados de las mediciones de la demanda química de oxígeno (DQO). Esto indicaba que el permanganato de potasio no podía oxidar eficazmente todos los compuestos orgánicos presentes en el agua, lo que lo convertía en un agente oxidante relativamente poco eficaz para determinar la DQO.

Desde entonces, se han utilizado otros agentes oxidantes como el sulfato cérico , _el yodato de potasio y el dicromato de potasio para determinar la DQO. De estos, el dicromato de potasio (K₂Cr₂O₇ ) es _el más eficaz: es relativamente barato, fácil de purificar y puede oxidar casi por completo prácticamente todos los compuestos orgánicos _.

En estos métodos, se añade un volumen fijo con un exceso conocido del oxidante a una muestra de la solución que se analiza. Tras una digestión por reflujo, la concentración inicial de sustancias orgánicas en la muestra se calcula mediante una determinación titulométrica o espectrofotométrica del oxidante restante. Como en todos los métodos colorimétricos, se utilizan muestras en blanco para controlar la posible contaminación por sustancias externas.

• Demanda bioquímica de oxígeno : oxígeno necesario para eliminar la materia orgánica del agua. 
• Demanda bioquímica de oxígeno carbonácea : oxígeno necesario para eliminar la materia orgánica del agua. Páginas que muestran descripciones breves de los destinos de redireccionamiento. 
• demanda teórica de oxígeno
• El documento "Indicadores de calidad de aguas residuales : formas de evaluar la idoneidad de las aguas residuales" analiza tanto la DBO como la DQO como medidas de la calidad del agua. 

• ISO 6060: Calidad del agua - Determinación de la demanda química de oxígeno