Acidez y alcalinidad
por Tim Loftus
Los niveles de acidez en las aguas residuales indican sus propiedades corrosivas y pueden tener un papel destacado en la regulación de los procesos biológicos, así como en las reacciones químicas (como la coagulación y floculación químicas). La alcalinidad también contribuye a las propiedades de las aguas residuales, muchas de las cuales también afectan a los procesos biológicos (como la nitrificación) y a las reacciones químicas.
Aunque tanto la acidez como la alcalinidad están relacionadas con el pH, no deben confundirse con éste, ni los términos deben utilizarse indistintamente. La acidez es una medida de la capacidad de una solución para reaccionar con una base fuerte (normalmente hidróxido de sodio, NaOH) hasta un valor de pH predeterminado. Esta medida se basa en el total de componentes ácidos de una solución (ácidos fuertes y débiles, sales hidrolizantes, etc.) Es posible tener agua muy ácida pero con valores de pH moderados. Del mismo modo, el pH de una muestra puede ser muy bajo pero tener una acidez relativamente baja. La acidez es similar a un tampón en el sentido de que cuanto mayor es la acidez, más neutralizador se necesita para contrarrestarla.
La alcalinidad es la medida de la capacidad de una solución para reaccionar con un ácido fuerte (normalmente ácido sulfúrico H2SO4) hasta un pH predeterminado. La alcalinidad de una solución suele estar formada por carbonato, bicarbonato e hidróxidos. Al igual que en el caso de la acidez, cuanto mayor sea la alcalinidad, más agente neutralizador se necesitará para contrarrestarla. En general, una planta de tratamiento y su sistema de recogida funcionan mejor con aguas residuales de menor acidez y mayor alcalinidad.
Según las directrices de muestreo y conservación de la EPA, las muestras para las mediciones de acidez y alcalinidad pueden recogerse en botellas de vidrio o plástico y almacenarse a 4 grados centígrados durante un máximo de catorce días. Sin embargo, el manejo de la muestra probablemente juega un papel mucho más importante en la preservación de la integridad de la muestra. La acidez y la alcalinidad se ven muy afectadas por la exposición a la atmósfera. Las grandes superficies o los largos tiempos de contacto con la atmósfera, tanto en el contenedor de la muestra como durante el análisis, pueden disolver los gases en la muestra o permitir que los gases disueltos que ya están en la muestra se escapen, cambiando así las mediciones. Cuando se tomen muestras de acidez y alcalinidad, es mejor no dejar espacio libre en el recipiente. Además, no filtrar la muestra (que crea una gran turbulencia) ni dejarla en un vaso de precipitados abierto en la mesa del laboratorio durante horas. Vierta una alícuota justo antes del análisis para minimizar la exposición al aire. Durante el análisis, mantenga la turbulencia de la mezcla al mínimo. Estas medidas son especialmente importantes cuando se determinan niveles bajos de acidez o alcalinidad.
Los análisis de acidez y alcalinidad constan cada uno de ellos de una simple valoración. Básicamente, la acidez se determina valorando la muestra con hidróxido de sodio hasta un pH de 8,3 (a menudo denominada acidez de fenolftaleína – este término se remonta a la época anterior a los medidores electrónicos de pH). La alcalinidad se determina valorando con ácido sulfúrico hasta un pH de 4,5. Aunque estos puntos finales de pH son comunes en las situaciones de aguas residuales, a menudo se utilizan otros puntos finales en función de determinadas condiciones de la prueba o de la muestra. Además, dado que tanto la acidez como la alcalinidad no son análisis de sustancias químicas específicas, sino que representan las propiedades específicas de una solución, sus mediciones se equiparan con una cantidad equivalente de carbonato cálcico. Esto se hace para que las mediciones de diferentes muestras puedan compararse entre sí. Por lo tanto, informe siempre las mediciones de acidez y alcalinidad como «___ mg CaCO3/L a pH ___». Las fórmulas matemáticas para calcular la acidez y la alcalinidad, así como las descripciones de ciertos casos en los que es necesario el pretratamiento de la muestra, pueden encontrarse en los Métodos Estándar.
En conclusión, las pruebas de acidez y alcalinidad son fáciles de realizar. Y con un muestreo cuidadoso estará muy lejos en su camino hacia la supervisión precisa de la eficacia del control de la corrosión del agua doméstica de su distrito, la supervisión de parte del proceso de nitrificación en los lodos activados de su instalación, o incluso la resolución de problemas del proceso de adición química para la eliminación de fósforo en el efluente final.
Las recomendaciones de este artículo para los análisis de acidez y alcalinidad son muy generales. Compruebe siempre la normativa estatal y local. Es posible que tenga requisitos adicionales que cumplir.