Interferencia del clorato de sodio en la determinación de COD en aguas residuales: causas, impactos y soluciones eficaces mediante el método UV

La Demanda Química de Oxígeno (COD) es uno de los indicadores integrales más importantes para evaluar el grado de contaminación orgánica en aguas residuales industriales y domésticas. No solo refleja directamente la cantidad total de sustancias reductoras oxidables presentes en el agua, sino que también constituye una base clave para la evaluación del desempeño de las plantas de tratamiento, la asignación de permisos de vertido y la supervisión ambiental. Sin embargo, debido a la complejidad y variabilidad de la composición real de las aguas residuales, el proceso de determinación suele verse afectado por diversos iones inorgánicos como cloruros, cloratos, nitritos y metales pesados, entre los cuales la interferencia del clorato de sodio (NaClO₃) es especialmente relevante.

En el método tradicional de dicromato de potasio (GB 11914-89 o HJ 828-2017), altas concentraciones de clorato de sodio pueden provocar resultados de COD significativamente inferiores, lo que dificulta la evaluación precisa de la carga contaminante y el control de procesos. A continuación, se describen algunos cambios de color y procesos experimentales típicos observados en muestras de aguas residuales.

Mecanismo de interferencia del clorato de sodio en la determinación de COD por el método de dicromato de potasio

El clorato de sodio posee cierta capacidad oxidante en condiciones ácidas. Sin embargo, en el entorno de fuerte acidez, alta temperatura y oxidantes potentes (dicromato de potasio + catalizador de sulfato de plata) propio de la determinación de COD, su comportamiento se vuelve complejo y genera principalmente las siguientes interferencias:

1. Reacciones secundarias con el dicromato de potasio: Altas concentraciones de clorato de sodio pueden reaccionar con Cr(VI), formando precipitados de color verde oscuro (posiblemente compuestos de cromo de bajo estado de oxidación o complejos), lo que consume parte del agente oxidante y reduce la cantidad disponible para oxidar la materia orgánica, dando lugar a valores de COD calculados más bajos.

2. Interferencia por absorción óptica: Las sustancias verde oscuro generadas tras la reacción presentan una fuerte absorción alrededor de 600 nm, superponiéndose con el pico de absorción verde del Cr³⁺, lo que interfiere gravemente en la lectura colorimétrica y amplifica el error de medición.

3. Efecto sinérgico del pH y la transformación de cloratos: Cuando el pH inicial de la muestra es elevado, parte del clorato de sodio existe como ion clorato (ClO₃⁻). Durante la digestión ácida, estos iones participan con mayor facilidad en reacciones redox, incrementando el consumo de oxidante y acentuando la subestimación del resultado.

Los datos de investigación indican que:

• Cuando la concentración de clorato de sodio es <500 mg/L, la interferencia es reducida y los resultados de COD coinciden básicamente con los valores reales;

• Cuando la concentración aumenta a 1000–3000 mg/L o más, los valores medidos pueden ser un 20%–50% inferiores, o incluso más, afectando gravemente la fiabilidad de los datos.

Este tipo de interferencia es especialmente común en aguas residuales que contienen agentes blanqueadores clorados, en ciertos efluentes de la industria química y farmacéutica, y en muestras con abundantes subproductos de desinfección.

Principio técnico y ventajas antiinterferencias del método UV para la determinación de COD

La determinación de COD por absorción ultravioleta (método UV) se basa en la absorción característica de la materia orgánica en bandas específicas del ultravioleta (normalmente 254 nm o combinaciones de doble/múltiple longitud de onda). Al no depender de reacciones químicas de oxidación, evita fundamentalmente la interferencia de oxidantes inorgánicos como el clorato de sodio y los cloruros.

Principios fundamentales:

• Los enlaces insaturados, anillos aromáticos y grupos carbonilo de las moléculas orgánicas presentan una fuerte absorción en la región ultravioleta;

• El instrumento mide la absorbancia de la muestra en la longitud de onda principal (254 nm) y en una longitud de onda de referencia (normalmente 350 nm o superior), restando la interferencia de fondo causada por sólidos en suspensión, turbidez y color;

• Mediante curvas de calibración o comparación con el método nacional de dicromato de potasio, se establece un coeficiente de conversión entre la absorbancia y la concentración de COD para un cálculo rápido.

Sobre esta base, el analizador en línea de COD por método UV de Nexisense incorpora optimizaciones adicionales y presenta las siguientes características destacadas:

• Tecnología de compensación de doble longitud de onda: Elimina eficazmente la absorción de fondo debida a turbidez, color e iones inorgánicos, mejorando notablemente la adaptabilidad a muestras complejas;

• Funcionamiento sin reactivos: No se añaden oxidantes ni agentes enmascarantes durante la medición, evitando completamente la contaminación secundaria;

• Respuesta ultrarrápida: El tiempo desde la toma de muestra hasta la obtención del resultado suele ser ≤60 segundos, muy superior a los métodos tradicionales;

• Pretratamiento sin mantenimiento: Diseño especial del circuito de flujo y sistema de autolimpieza que permite ciclos de mantenimiento superiores a 6 meses;

• Alta repetibilidad: Componentes ópticos centrales importados y diseño preciso del circuito de flujo, con repetibilidad ≤3%;

• Automatización inteligente total: Soporta ajuste automático a cero, calibración, medición, limpieza, mantenimiento y recuperación ante fallos, ideal para operación sin supervisión;

• Modos de medición flexibles: Permite medición manual, programada o periódica, adaptándose a diferentes requisitos regulatorios.

Estas características hacen que el instrumento sea especialmente adecuado para industrias donde los métodos tradicionales presentan fuertes interferencias, como aguas residuales de blanqueo con cloro, industria papelera, química y farmacéutica, y tintorería.

Las siguientes imágenes muestran el aspecto y ejemplos de instalación en campo de analizadores COD en línea por método UV de Nexisense.

Escenarios de aplicación práctica y verificación de la fiabilidad de los datos

En pruebas comparativas realizadas en múltiples plantas de papel, teñido y empresas químicas, los analizadores COD UV de Nexisense mostraron una buena correlación con los resultados del método nacional de dicromato de potasio (R² > 0.95). Incluso en muestras con concentraciones de clorato de sodio de hasta 2000 mg/L, los resultados del método UV se mantuvieron estables, mientras que el método tradicional presentó desviaciones evidentes.

El instrumento también permite la calibración periódica del coeficiente de conversión mediante muestras medidas con el método nacional, garantizando la trazabilidad a largo plazo de los datos y el cumplimiento de los requisitos de estaciones de monitoreo ambiental, control de cargas totales y tarifas de vertido.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿A partir de qué concentración el clorato de sodio interfiere significativamente con el método de dicromato de potasio?
Generalmente se considera que la interferencia se vuelve significativa por encima de 800–1000 mg/L, y cuando supera los 2000 mg/L, la subestimación suele exceder el 30%.

¿El COD por método UV no se ve afectado por los cloruros?
El método UV prácticamente no responde a cloruros ni cloratos. No obstante, concentraciones extremadamente altas de cloruros pueden generar una ligera absorción de fondo por salinidad, que puede eliminarse eficazmente mediante compensación de doble longitud de onda.

¿Es necesario calibrar frecuentemente un analizador COD UV?
Se recomienda realizar una calibración mensual o trimestral con soluciones patrón de concentración conocida o muestras paralelas medidas por el método nacional. El funcionamiento diario es altamente estable.

¿El instrumento es adecuado para aguas residuales de alta turbidez?
Con un sistema de pretratamiento sin mantenimiento, se adapta bien a aguas de turbidez media (<300 NTU). Para turbideces extremadamente altas, se recomienda instalar una filtración gruesa adicional.

Conclusión: elegir la tecnología adecuada para obtener datos reales

El clorato de sodio, como componente común en aguas residuales industriales, representa una interferencia significativa para la determinación de COD por el método tradicional de dicromato de potasio, afectando directamente la precisión de la evaluación de la carga contaminante y el control de procesos. En comparación, el analizador COD en línea por método UV de Nexisense, basado en principios ópticos físicos, evita por completo las interferencias químicas y permite una monitorización rápida, sin reactivos y de bajo mantenimiento.

En un contexto de requisitos ambientales cada vez más estrictos y de adopción generalizada de la monitorización en línea, seleccionar instrumentos avanzados con alta capacidad antiinterferencias y datos fiables no solo representa una actualización tecnológica, sino también una elección inevitable para la gestión científica y el desarrollo sostenible. Se espera que más empresas e instituciones de monitoreo utilicen herramientas fiables para comprender verdaderamente el “pulso” de las aguas residuales y aportar datos precisos a la prevención y control de la contaminación hídrica.