val_72 validación dqo -método colorimétrico

Revisión: 00 XX/XX/2004 Pag. 1 /31VALIDACIÓN DE MÉTODOS ANALITICOS

DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO (DQO) – MÉTODO REFLUJO CERRADO COLORIMÉTRICO

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EL METODO: “DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO (DQO) - METODO REFLUJO CERRADO COLORIMETRICO ” HA SIDO

Realizado por: Luz FuentesCoordinador Area Aguas Residuales

Fecha:

XX/XX/2004

Firma:

Revisado por: Luis Benavides Director Laboratorio

Fecha:

XX/XX/2004

Firma:

Aprobado por: Cecilia Moreno Subgerente de Producción

Fecha:

XX/XX/2004

Firma:

Comprobado por:

Xenia IbarraCoordinador Aseguramiento de Calidad

Fecha:

XX/XX/2004

Firma:

REGISTRO DE CAMBIOS

Revisión No. Fecha de la revisión Resumen de los cambios

00 XX/XX/2004 Creación del documento.

VALIDACION DE METODOS ANALITICOS

LABORATORIO DE CONTROL DE CALIDAD

TRIPLE A - BARRANQUILLA



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0. INDICE

0. INDICE........................................................................................................................2

1. PREVALIDACIÓN.....................................................................................3

1.1. OBJETIVOS............................................................................................................31.2. FUNDAMENTO DEL MÉTODO................................................................................31.3. METODOLOGÍA.....................................................................................................31.4. PROPUESTA DE VARIABLES A ESTUDIAR..............................................................51.5. CALCULOS Y RESULTADOS...................................................................................61.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS.................................................................................171.7. CONCLUSIONES..................................................................................................191.8. PROPUESTA DE VALIDACIÓN..............................................................................20

2. VALIDACIÓN.........................................................................................21

2.1. OBJETIVOS..........................................................................................................212.2. CONDICIONES INICIALES DE TRABAJO................................................................212.3. PROCEDIMIENTO................................................................................................212.4. CALCULOS Y RESULTADOS.................................................................................222.5. ANÁLISIS DE RESULTADOS.................................................................................222.6. CONCLUSIONES..................................................................................................232.7. ANEXOS..............................................................................................................23

3. INCERTIDUMBRE...................................................................................24

3.1 OBJETIVOS..........................................................................................................243.2 IDENTIFICACION DE FUENTES DE INCERTIDUMBRE............................................243.3 ANÁLISIS DE LOS COMPONENTES Y CUANTIFICACION DE INCERTIDUMBRE........24

4. BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................31






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1. PREVALIDACIÓN

1.1. OBJETIVOS

Establecer los parámetros analíticos que se deben considerar en el desarrollo y puesta en marcha del proceso de validación para la determinación de DQO por el método de reflujo cerrado utilizando una técnica espectrofotométrica.

Identificar las variables fisico-químicas que determinan la estabilidad y optimización del método.

1.2. FUNDAMENTO DEL MÉTODO

Metodo Reflujo CerradoLa muestra de agua se oxida con una solución sulfúrica caliente de dicromato de potasio y sulfato de plata como catalizador. Los cloruros son enmascarados con sulfato de mercurio. A continuación se determina fotométricamente la concentración de los iones Cr+3 verdes.

Reacciones involucradas:En la oxidación de material orgánico por dicromato en presencia de ácido sulfúrico, la mayor parte del carbono es convertido a CO2 mientras que todo el oxígeno presente en el compuesto orgánico es convertido a agua. Otros elementos también pueden ser oxidados.

Los resultados de la DQO son usualmente expresados por la cantidad de oxígeno consumido durante la oxidación de la materia orgánica. Cuando el oxígeno es usado como el oxidante primario en la oxidación del ftalato ácido de potasio, la siguiente ecuación describe la reacción:

KC8H5O4 + 7SO2 8CO2 + 2H2O + KOH

1.3. METODOLOGÍA

Se utilizará el método espectrofotométrico (Spectroquant) descrito en la IE_72 “Determinación de Demanda Química de Oxígeno (DQO) - Método reflujo cerrado Colorimétrico”






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1.3.1 REACTIVOS Y PATRONES DE REFERENCIA

1.3.1.1 REACTIVOS

Kit de DQO merck 14541. Ftalato ácido de potasio

1.3.1.2 PATRONES DE REFERENCIA

No aplica.

1.3.2 APARATOS Y MATERIALES

1.3.2.1 APARATOS

Espectrofotómetro UV-VIS Genesys 2 serie 3N 28837007 localizado en el área de Físico-Química.

Balanza analítica digital Sartorius serie 50706338. Ultrapurificador de agua Millipore Q Plus Brand Lote H9NM63006, localizado en el

área Físico-Química. Reactor DQO Hach modelo 45600, localizado en el área de aguas residuales. Agitador magnético. Barras magnéticas.

1.3.2.2 MATERIALES

Pipetas volumétricas AS de 1 mL, 2 mLl, 3 mL, 4 mL, 5 mL, 10 mL y 20 mL. Viales de 16 mm x 100 mm con tapas. Balones aforados de 50 mL, 100 mL, 500 mL, 1000 mL) Gradilla para tubos de 16 mm x 100 mm

1.3.3 CONDICIONES INICIALES DE TRABAJO

Las condiciones iniciales de trabajo se establecieron con base en fuentes bibliográficas como el protocolo para estandarización de métodos analíticos del IDEAM, el manual del espectrofotómetro Genesys 2 y estándar methods edición 21.

Blanco: Se trabajará con el blanco reactivo suministrado por la casa fabricante. Rango de estudio: Se trabajará un rango que va de 25 mg/L a 1500 mg/L.El volumen de muestra: será de 3 mL.El tiempo de lectura: será mínimo de 30 minutos.Condiciones ambientales: Las muestras y los estándares se trabajaran en el laboratorio bajo las condiciones ambientales de este (25°C + 5°C de temperatura y 40% -90% de humedad).

Materiales: Todo el material de vidrio utilizado debe estar preparado según Instrucción de Trabajo número 64 (ITL_64”Lavado de Material de Vidrio”).






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Longitud de onda: Se escogerá haciendo un barrido con un estándar intermedio y a la bibliografía suministrada por el fabricante.

Solución patrón de DQO de 1 500 mg/L y 500 mg/L: Preparada con ftalato ácido de potasio (KHP) agua ultrapura y preservada a aproximadamente 4°C.

Volumen de muestra: 3 mL. Cubetas de vidrio: Para medir en espectrofotómetro de 16 mm x 10 mm.

1.4. PROPUESTA DE VARIABLES A ESTUDIAR

1.4.1 ESTABILIDAD DE LA MUESTRA

Se trabajará un estándar, una muestra y una muestra adicionada y se leerá después de la adición de los reactivos y digestión de 2 horas durante 7 días.

1.4.2 ESTABILIDAD DE LOS TIEMPOS DE LECTURA

La técnica sugiere un tiempo de enfriamiento mínimo de 30 minutos antes de realizar las lecturas y que estas son estables por un tiempo prolongado.

Se medirán estándares de diferentes concentraciones a diferentes tiempos después de ser enfriadas las muestras.

1.4.3 CURVA DE CALIBRACION

Preparar soluciones estándar en el intervalo de 25 mg/L y 1 500 mg/L a partir de la solución patrón de 1 500 mg/L y 500 mg/L de ftalato ácido de potasio, leer contra blanco de reactivo. Estas curvas se deben hacer por triplicado.

A partir de estas se determina la curva Ringbom, de la cual se obtiene el intervalo óptimo de concentración, la curva de trabajo y la sensibilidad del método. A partir de la curva de calibración también se construye la curva de Crawford, la cual permite el cálculo del intervalo mínimo de error analítico.

1.4.4 DETERMINACION DEL ERROR INSTRUMENTAL

Preparar una solución estándar de concentración que sea aproximadamente 36% T y leer 10 veces.

1.4.5 DETERMINACION DEL LIMITE DE DETECCION

Para determinar los limites de detección se realizaran los siguientes ensayos:a) Preparar un blanco de reactivo y leer en absorbancia 10 veces, para calcular el LDIb) Preparar el patrón de concentración mínima detectable distinguible del blanco de

reactivos. (25 mg/L) y leer 10 veces contra el blanco de reactivos para determinar el LDM






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1.4.6 LINEALIDAD DEL METODO

A partir de una curva de calibración seleccionada calcular la linealidad del método a partir de la relación Señal/concentración.

1.4.7 ESPECIFICIDAD Y SELECTIVIDAD

Especificidad y selectividad evaluando curvas de calibrado en la matriz natural de la muestra.

1.4.8 PRECISION Y EXACTITUD

Precisión expresado como %CV. Exactitud como porcentaje de recuperación de estándares en la matriz del sistema (agua ultrapurificada) y en la matriz natural de la muestra.

1.4.9 REPRODUCIBILIDAD Y REPETIBILIDAD

La repetibilidad es una medida de precisión de datos o mediciones obtenidas por un solo analista, que usa la misma técnica y los mismos equipos y materiales de análisis. Esta expresado por el R.C 95%, basado en la desviación estándar en relación con los grados de libertad.

La reproducibilidad es una medida de precisión de datos o mediciones obtenidos entre dos analistas que usan la misma técnica y similares materiales y equipos. Esta expresado por el R.C 95%, basado en la desviación estándar en relación con los grados de libertad.

1.5. CALCULOS Y RESULTADOS

Todos los resultados son expresados en mg O2/L.

1.5.1 ESTABILIDAD DE LA MUESTRA

Se determinó la estabilidad de la muestra en un tiempo de 8 días no consecutivos. Se utilizó u estándar de 500 mg/L, una muestra de agua residual y un adicionado de 50 mg/L.

TABLA 1. ESTABILIDAD DE LAS MUESTRAS

Estándar Muestra Adicionado

DIA mg/L

0 501,58 104,28 158,15






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1 507,31 107,65 153,96

2 515,35 106,12 156,37

4 499,01 105,85 156,47

7 484,75 110,2 158,05

8 501,3 119,43 162,2

1.5.2 ESTABILIDAD DE LOS TIEMPOS DE LECTURA

En la tabla 2 se encuentran los datos obtenidos al realizar las lecturas a diferentes intervalos de tiempo.

TABLA 2. ESTABILIDAD DE LOS TIEMPOS DE LECTURA

Datos TIEMPO

0 min. 20 min. 30 min. 60 min. 4 horas 24 horas

Est. 200 mg/L 198 194 195 194 192 190

Est. 400 mg/L 395 385 388 386 384 378






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Est. 500 mg/L 488 485 483 483 480 475

Muestra 1 632 631 629 629 624 620

Muestra 2 264 264 261 262 260 258

Muestra 3 227 227 222 220 217 213

1.5.3 CURVA DE CALIBRACIÓN

En la tabla 3 se representan los resultados obtenido al realizar la curva de calibración en el intervalo de concentración entre 25 mg/L y 1 500 mg/L A partir de los datos de absorbancia en función de la concentración se construyen las curvas de trabajo, de Ringbom y de Crawford.

TABLA 3. CURVA DE CALIBRACIÓN

CONCENTRACIÓN

ABSORBANCIA %T LOG C ABSORTANCIA T (C/C)/T

25 0,012 97,27 1,398 2,725 0,9727 37,1850 0,034 92,47 1,699 7,530 0,9247 13,870 0,043 90,57 1,845 9,427 0,9057 11,14

100 0,064 86,30 2,000 13,702 0,8630 7,86150 0,092 80,91 2,176 19,090 0,8091 5,83200 0,127 74,64 2,301 25,355 0,7464 4,58400 0,232 58,61 2,602 41,386 0,5861 3,19






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500 0,305 49,55 2,699 50,455 0,4955 2,87750 0,485 32,73 2,875 67,266 0,3273 2,73

1 000 0,61 24,55 3,000 75,453 0,2455 2,91 200 0,726 18,79 3,079 81,207 0,1879 3,181 500 0,936 11,59 3,176 88,412 0,1159 4

%T = 10((2-ABS) Absort = 100 - %T

T = %T (C/C)/ T = 0,434 100 T LogT






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Para el estudio de sensibilidad se trabajó con las 3 curvas de calibración para tomar los datos de pendiente y coeficiente de correlación lineal para cada una.

Tabla 4

FECHA PENDIENTECOEFICIENTE

DE CORRELACION15/06/2004 0,000618 0,99947116/06/2004 0,000578 0,99917317/06/2004 0,000584 0,998783Promedio 0,000593

Desv. 0,000022






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Estándar

Si se asume la sensibilidad como la pendiente promedio de las curvas de trabajo (m), el valor es 0,000593 mg/L. Si se calcula la sensibilidad como S = 0,0044/m entonces tenemos que

S = 0,0044/0,000 593

S= 7,42 mg/L.

El valor de la pendiente promedio es menor que la señal ruido (<0,0044) y si asumimos el valor de s= 0,044/m obtenemos un valor alto. Se debe determinar si experimentalmente la curva es capaz de determinar un cambio mínimo de concentración.

1.5.1.DETERMINACION DEL ERROR INSTRUMENTAL

Los gráficos que se encuentran a continuación se elaboraron con base a la curva de calibración. El gráfico 7 es una ampliación donde se observa que a 36% de transmitancia, corresponde una concentración de estándar de aproximadamente 750 mg/L.






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Tabla 5 - ERROR INSTRUMENTALEstándar de 750 mg O2/L

No de lecturaConcentració

nAbsorbanci

aTransmitanci

a1 743 0,454 0,3522 741 0,453 0,3523 738 0,451 0,3544 736 0,45 0,3555 730 0,446 0,3586 746 0,456 0,3507 739 0,452 0,3538 748 0,457 0,3499 737 0,45 0,355

10 749 0,448 0,356Promedio 740,70 0,4517 0,353Desv. Estándar 5,62 0,003 0,003Desv. Promedio 4,70 0,0027 0,002Valor mínimo 0,35Valor máximo 0,358t bajo 1,96t alto 2,12






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t 95% 2,18DT 0,01

1.5.2.DETERMINACION DEL LIMITE DE DETECCION

Tabla 6 Determinación del LDM

N° Ensayo mg/L st. 25 mg/L*st. 25 mg/L

Blanco 25 251 -3,58 25,22 25,22

2 -6,45 25,52 25,52

3 -1,9 26,12 26,12

4 -2,72 28,84

5 -3,58 24,41 24,41

6 -8,13 25,84 25,84

7 -1,95 25,2 25,2

8 -6,96 24,33 24,33

9 -2,84 23,2 23,2

10 -7,21 25,18 25,18

Promedio -4,53 25,39 25,00

Desv Estándar 2,39 1,48 0,89

Desv Promedio 2,12 0,96 0,68

% CV (Precisión) -52,65 5,82 3,57

% Error - 2 0

Numero datos 10 10 9

Valor Mínimo -8,13 23,2 23,2

Valor Máximo -1,9 28,84 26,12

Intervalo 6,23 5,64 2,92

T bajo 1,69 1,48 2,02

T alto 1,24 2,34 1,25

T teorico 95% 2,18 2,18 2,11

2 valor mínimo -7,2 24,33 24,33

2 valor máximo -1,95 26,12 25,84

Q bajo 0,15 0,20 0,39

Q alto 0,01 0,48 0,10

Q critico 0,41 0,41 0,44

t 95 (n-1)** 2,26 2,26 2,31

t (n-1) 99% 2,82 2,82 2,9

LDI( 1.645s) 3,925 2,430 1,470

LID (3.29*s) 7,85 4,86 2,94

LDM Estimado 7,49 4,64 2,81

LDM (prom+st) 2,20 29,55 27,59

LDC 4,40






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(10s+blanco)

* Los valores de está columna corresponden a los cálculos después de aplicar los criterios de rechazo de datos.

1.5.3.LINEALIDAD DEL METODO

Tabla 7 Linealidad del método

concentración absorbancia

Relación

mg O2/L señal/conc.

25 0,012 0,0005

50 0,034 0,0007

70 0,043 0,0006

100 0,064 0,0006

150 0,092 0,0006

200 0,127 0,0006

400 0,232 0,0006

500 0,305 0,0006

750 0,485 0,0006

1000 0,61 0,0006

1200 0,726 0,0006

1500 0,936 0,0006

1.5.4.ESPECIFICIDAD Y SELECTIVIDAD

Tabla 8. Resultados estadístico de las cuatro (4) curvas de Calibración montadas

Curva

1 2 3 4*

Rango 25 - 1500 25 - 1500 25 - 1500 25 - 1500

Desv. St. Método 17,21 21,53 26,12 18,9

%CV del método 3,47 4,35 5,27 5,98

Pendiente m 0,00062 0,000578 0,000584 0,00076

Intercepto b 0,00063 0,0032 0,0024 0,045

No de puntos 12 12 11 9






VAL_72

Coeficiente de correl. 0,999 0,999 0,998 0,998

* Curva montada en la matriz en estudio

Estos atributos se calculan evaluando si hay o no variaciones del valor de la pendiente de una curva de calibración montada en la matriz de la muestra con respecto al valor medio de la pendiente de la matriz del sistema (agua ultrapurificada).

1.5.5.PRECISION Y EXACTITUD

La precisión es determinada a partir de diez lecturas de una muestra, un estándar de 25 mg/L, estándar de 100 mg/L, un estándar de 500 mg/L, una muestra de agua residual tomada en la EDAR el Pueblo y un adicionado de 100 mg/L.

Tabla 9. Resultados Coeficiente de Variación

st. 25 mg/L

% de recup

st. 100 mg/L

% de recup

st. 500 mg/L

% de recup.

muestra adicionado

% de recup

25,22 100,9 90,6 90,6 483,1 96,6 79,26 173,37 94,11 25,52 102,1 100,0 100,0 517,7 103,5 74,21 170,01 95,8 26,12 104,5 113,2 113,2 490,5 98,1 70,86 164,97 94,11 28,84 115,4 95,5 95,5 505,0 101,0 70,86 166,65 95,79 24,41 97,6 103,8 103,8 479,4 95,9 73,68 163,29 89,61 25,84 103,4 107,5 107,5 489,3 97,9 74,22 167,74 93,52 25,2 100,8 103,6 103,6 478,0 95,6 72 175,05 103,05 24,33 97,3 107,1 107,1 499,0 99,8 72,53 176,73 104,2 23,2 92,8 98,8 98,8 476,3 95,3 74,21 168,33 94,12 25,18 100,7 100,6 100,6 522,0 104,4 70,86 172,78 101,92

n 10 10 10 10 10 10 10 10 10xm 25,39 101,54 102,06 102,06 494,03 98,81 73,27 169,89 96,62s 1,477 5,910 6,461 6,461 16,430 3,286 2,545 4,462 4,783

%CV 5,82 5,82 6,33 6,33 3,33 3,33 3,47 2,63 4,95






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1.5.6.REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD

Se realizó con dos muestras de diferentes concentraciones las cuales se leyeron diez veces y por 2 analistas. Se utilizó la metodología descrita en la IE_72.

Tabla 10. Estudios de Repetibilidad y Reproducibilidad

ANALISTA 1 ANALISTA 2No. de ensayo

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 1

Muestra 2

1 36,8 350,0 44,2 359,02 36,4 351,0 35,2 369,03 35,2 411,0 43,8 387,0

4 45,3 403,4 35,2 386,05 46,9 393,5 45,3 413,76 45,3 383,4 43,0 402,17 43,8 403,4 45,5 393,48 45,5 403,5 42,8 383,19 38,1 403,5 39,2 390,5

10 38,6 402,1 36,6 403,8Promedio 41 390,5 41,1 388,8

REPETIBILIDAD

Dif-4 -40 -3,1 305 39 5,9 20-6 -21 -2,7 -24 13 5,9 3-6 3 4,2 254 7 1,9 133 13 4,4 5-4 13 -1,7 6-3 13 -1,9 -23 12 -4,5 15

(Dif)2

19 1638,8 10 885,723 1558,8 35 390,536 421,0 8 3,1






VAL_72

17 166,9 34 7,633 9,2 18 622,017 50,7 4 177,97 166,9 19 21,5

18 169,5 3 32,39 169,7 4 3,07 135,9 20 227,4

Suma de (Dif)2 186 4487,4 153 2371,0suma total de (Dif)2 4673 2524GL 9 9 9 9Suma de GL 18 18Variación 260 140Desviación 16 12

Rechazo de datos:F' 2,88 2,88LC 99% 46,40 34,11Rango 95%F' 2,97 2,97RC 95% 47,85 35,17

REPETIBILIDAD DE LOS ANALISTAS

ANALISTAVarianci

aDesv.

EstándarSuma de

(Dif)2 GL1 260 16 4673 92 140 12 2524 9

Comparación de los resultados de los analistasAnalista 1 con 18 GL 260 1,85 <2,34Analista 2 con 18 GL 140

REPRODUCIBILIDAD MUESTRAS 1 2






VAL_72

Gtan promedio 41,129 389,622Dif Analista 1 -0,054 -0,860Dif Analista 2 0,054 0,861(Dif)2 Analista 1 0,003 0,740(Dif)2 Analista 2 0,003 0,740Suma de (Dif)2 0,006 1,481Total GL 2 2suma total de (Dif)2 1,49Variación 0,74Desviación 0,86F' 9,93LC 99% 8,6F' 95% 3,64LC 95% 3,14

1.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

1.6.1.ESTABILIDAD DE LASMUESTRAS

Cómo se observa en la tabla 1 y el gráfico 1 no hay diferencias significativas por lo que las muestras pueden ser leídas hasta 7 días después de haberlas preservadas con ácido sulfúrico a un pH < 2 U y refrigeradas.

1.6.2.ESTABILIDAD DE LOS TIEMPOS DE LECTURA

En la tabla 2 y el gráfico 2 se observa que las lecturas son estables durante un tiempo bastante prolongado, incluso hasta por 24 horas.

1.6.3.CURVA DE CALIBRACIÓN

En el gráfico 3 y en la tabla 3 se representan los resultados obtenidos al realizar la curva de calibración en un intervalo entre 25 mg/L y 1 500 mg/L. A partir de los datos de absorbancia en función de la concentración se construyen las curvas de Ringbom (gráfico 4), de trabajo (gráfico 3) y de Crawford (gráfico 5).

El gráfico 2 es la representación de la absorbancia en función de la concentración, muestra un segmento recto en el intervalo de 25 mg/L A 1500 mg/L.

El gráfico 4 es la representación de la absortancia en función de la concentración y se obtiene una curva de forma sigmoidal (curva de Ringbom), en la cual se puede observar






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una tendencia lineal para 8 puntos correspondientes al ciclo logarítmico entre concentraciones de 25 mg/L a 750 mg/L.

La curva de calibración presenta un coeficiente de correlación de 0,9994 y pendiente 0,000618 mg/L. Se considera la sensibilidad como la pendiente de la curva de trabajo, obtenidas del promedio de las curvas de calibración la cual es 0,00059.

1.6.4.DETERMINACION DEL ERROR INSTRUMENTAL

Según el gráfico 5, curva de Crawford, se obtiene un intervalo amplio de transmitancia del 10 al 80% en el cual se encuentra el mínimo error fotométrico. El gráfico 6, transmitancia contra concentración establece la concentración de DQO que produce una transmitancia cercana al 36% y la gráfica 6a es una ampliación donde se puede observar que la concentración equivale a aproximadamente 730 mg/L, por lo que se preparó un estándar de concentración cercana a ese valor 750 mg/L y se leyó 10 veces. El error fotométrico obtenido es de 0,01 (Tabla No 5).

1.6.5.DETERMINACION DEL LIMITE DE DETECCION

La tabla 6 resume los datos obtenidos, teniendo en cuenta los diferentes criterios para rechazo de datos. El LDI obtenido es de 1,470. Se elige este valor ya que la lectura de los blancos dieron valores negativos y la desviación es mayor a la del estándar. El LDM es de 27,6 mg/L

1.6.6.LINEALIDAD DEL METODO

Determinado por la relación señal/concentración. Como se observa en la tabla 7 el valor de la relación señal /concentración es de 0,0006 con una desviación estándar de 0,00005 lo que nos da una buena linealidad del método en el rango de 25 mg/L a 1 500 mg/L.

1.6.7.SELECTIVIDAD Y ESPECIFICIDAD

Se puede observar que no hay diferencia significativa entre los valores de las pendientes, lo que puede decirse que el método es específico y selectivo para la determinación de DQO en agua.

1.6.8. PRECISION Y EXACTITUD

El CV no superó el 10%. El CV promedio más alto entre los estándares medidos fue de 6,33%. La exactitud calculada como porcentaje de recuperación de los estándares estuvo entre 98,81% y 102,06. Para los adicionados el porcentaje de recuperación promedio fue de 96,62%






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1.6.9.REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD

En la tabla 10 se observan los resultados obtenidos por dos analistas al realizar cada uno análisis a dos muestras. Cada uno realizó 10 réplicas de cada muestra. Al realizar el análisis estadístico encontramos que no hay una variación significativa y al hacer la comparación entre ellos se obtuvo un valor menor a 2,34 obtenido de la tabla relación crítica para el 95% de confianza y los datos pueden ser incluidos en el cálculo de desviación estándar de reproducibilidad.

Individualmente los analistas trabajan con las siguientes precisiones: Analista 1: Desviación estándar de 16 Analista 2: Desviación estándar de 12 Los analistas 1 y 2 trabajaron con la siguiente precisión 0,86 y un rango de 95% de

confianza de 3,14. Los resultados para los analistas 1 y 2 para una misma muestra no deberán diferir

por más de ese rango.

1.7. CONCLUSIONES

Las muestras son estables y pueden ser analizadas hasta 7 días después de la toma de muestra previamente preservadas. El tiempo mínimo de enfriamiento de las muestras debe ser de 30 minutos. El valor de medición es estable durante un tiempo prolongado sin embargo, se sugiere hacer las lecturas en un tiempo inferior de 2 horas.

El error fotométrico es de 0,01 %T, con lo que no se podrían diferenciar muestras con un delta de T menor a este valor.

Sensibilidad del método: 0,00059 mg/L.El error fotométrico: 0,01El LDM: 27,59 mg O2/L.El LDI 1,47 mg/LLa linealidad del método: 0,0006 % Coeficiente de variación más alto obtenido fue de: 6,33El método es específico y selectivo para la determinación de DQO en agua.

1.8. PROPUESTA DE VALIDACIÓN

El siguiente es el grupo básico de muestras que se leerá por duplicado y que se plantea valorar en la validación de la demanda química de oxígeno (DQO) en agua, por reflujo cerrado método fotométrico preparando y analizando lote a lote cada día, por siete días que consta el proceso:

Bk: Blanco: Agua ultrapurificada obtenida del MilliQplus. Eb: Estándar de concentración baja: 100 mg/LEm: Estándar de concentración media : 500 mg/LEa: Estándar de concentración alta: 1 000 mg/L






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M1: Agua residual de concentración bajaM2: Agua residual de concentración mediaM1Ab: Muestra adicionada de 100 mg/L.M1Aa: Muestra adicionada de 200 mg/L

El proceso de validación se inició el mismo día en que se mezclaron las muestras. El blanco de reactivo se preparó diariamente. Las muestras de aguas residuales fueron preservadas con ácido sulfúrico concentrado hasta obtener un valor de pH <2 U.

Se utilizó para el estándar de 1 000 mg/L una solución certificada marca Hach Lote xxx con fecha de vencimiento de xxxx. Se preparó un estándar de 500 mg/L con Ftalato ácido de potasio y a partir de este se preparó uno de 100 mg/L. Los adicionados fueron preparados con la solución estándar de 500 mg/L.

2. VALIDACIÓN

2.1. OBJETIVOS

Determinar de manera experimental y para las condiciones del laboratorio de control de calidad de la empresa Triple A, los valores de los parámetros que servirán como criterio






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de confianza para la determinación de la DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO (DQO) por reflujo cerrado utilizando el método fotométrico.

2.2. CONDICIONES INICIALES DE TRABAJO

Tiempo de enfriamiento de las muestras mínimo 30 minutos. Matriz: se utilizará agua residual doméstica procedentes del EDAR “El Pueblo” y de

la EDAR Puerto Colombia. Las otras condiciones iniciales de trabajo son iguales a las de prevalidación.

2.3. PROCEDIMIENTO

El fundamento, los reactivos, los materiales y los equipos son los mismos que los utilizados en las prevalidación.

Grupo de muestras a estudiar:

1. Bk: Blanco de agua ultrapurificada obtenida del MilliQplus. 2. Eb: Estándar de 100 mg/L 3. Em: estándar de 500 mg/L 4. Ea: estándar de 1 000 mg/L5. M1: Muestra de agua residual tratada6. M2: Muestra de agua residual doméstica7. M1A1: Muestra 1 adicionada de 100 mg/L8. M1A2: Muestra 1 adicionada de 200 mg/L

La validación se inició el mismo día en que se prepararon las muestras.

2.4. CALCULOS Y RESULTADOS

Para las condiciones de trabajo establecidas en el proceso de Validación para la determinación de DQO reflujo cerrado método fotométrico en el Laboratorio de Control de Calidad se determinaron los siguientes parámetros estadísticos como criterio de confiabilidad del método:






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2.5. ANÁLISIS DE RESULTADOS

El cálculo de la concentración de Demanda Química de Oxígeno, DQO expresado en mg/L, es leída directamente de la pantalla del equipo Génesis 2.

Tabla 1. Parámetros estadísticos de los resultados analíticosNo. De Ensayos mg/L

bk Eb Em Ea M1 M2 M1Ab M1Aa

0 100 500 1000 77 607 177 277

1 -9,44 93,9 507 1008 79,4 616 174 263

-5,94 90,4 505 1013 71,6 617 175 257

2 -4,22 91,2 505 1000 87,2 604 179 272

-1,77 104 506 1007 76,3 615 176 282

3 -6,45 107 512 1003 89,6 621 175 270

-8,67 106 511 1013 82,4 624 183 267

4 0,21 102 501 1004 73,9 600 163 262

0,1 95,5 497 997 75,4 603 166 260

5 -8,4 86,7 481 1000 70,1 585 168 250

-9,4 83,5 485 1018 75,5 604 169 269

6 -1,7 94,2 506 999 80,9 605 185 269

-2,72 105 496 997 74,2 610 185 284

7 -3,7 94,1 487 993 72 597 163 255

-3,97 97,1 497 1011 74,3 595 160 260

promedio -5 96 500 1005 77 607 173 266

desviación estándar 3,39 7,384 9,707 7,367 5,838 10,932 8,325 9,627

%CV -71,74 7,65 1,94 0,73 7,55 1,80 4,81 3,62

% Error - -3,53 -0,06 0,45 0,45 -0,02 -2,30 -4,07

% de recuperación - 96,5 99,9 100,5 - - 95,59 94,19

número de datos 14 14 14 14 14 14 14 14

Mínimo -9,44 83,5 481 993 70,1 585 160 250

Máximo 0,21 107 512 1018 89,6 624 185 284

Intervalo 9,65 23,5 31 25 19,5 39 25 34

Talto 1,46 1,43 1,27 1,83 2,10 1,57 1,45 1,90

T bajo 1,39 1,76 1,93 1,56 1,24 2,00 1,55 1,63

T teórico 2,29 2,37 2,37 2,29 2,37 2,29 2,29 2,37

Al realizar una evaluación de los resultados experimentales se observa que no se presenta ningún sesgo en el ensayo. Como tampoco se evidencian posibles errores sistemáticos en el proceso de la determinación de demanda química de oxígeno por reflujo cerrado método fotométrico.

Exactitud del método: evaluada por la “Prueba de la recuperación de la adición” y expresada como % recuperación, es satisfactoria para las dos adiciones utilizadas M1A1






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y M1A2 en la matriz de agua a ensayar respectivamente con valores correspondientes de 95,59% y 94,19% respectivamente.

El porcentaje de error relativo para los estándares estuvo por debajo del 1%.

La Precisión del método está evaluada en términos del coeficiente de variación. Para los estándares, muestras y adicionados fue menor del 10%, lo cual indica una buena precisión del método.

Sensibilidad: quedó determinada en la prevalidación como la media del valor de la pendiente de las curvas de calibración instauradas previamente.

2.6. CONCLUSIONES

El método fotométrico para determinar la concentración de demanda química de oxígeno en agua es apto para utilizar en el Laboratorio de Control de Calidad de Triple A para obtener resultados con un alto grado de confiabilidad bajo las condiciones de trabajo establecidas.

2.7. ANEXOS

Certificado de la solución estándar de DQO Hach de 1 000 mg/L Lote A4089 exp. Abril/2005. Certificado del reactivo Ftalato ácido de potasio Merck lote A474374.






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3. INCERTIDUMBRE

3.1 OBJETIVOS

Identificar de las fuentes de incertidumbre en la determinación de demanda química de oxígeno por reflujo cerrado, método fotométrico.

Calcular el valor de incertidumbre del método Fotocolorimétrico para la determinación de demanda química de oxígeno en agua.

3.2 IDENTIFICACION DE FUENTES DE INCERTIDUMBRE

INCERTIDUMBRE TIPO AUA : Incertidumbre de Repetibilidad

INCERTIDUMBRE TIPO BIncertidumbre de la solución estándar Incertidumbre en la curva de calibrado.

3.3 ANÁLISIS DE LOS COMPONENTES Y CUANTIFICACION DE INCERTIDUMBRE

3.2.1.INCERTIDUMBRE TIPO A

Para el cálculo de la incertidumbre de repetición se trabajó con la desviación estándar de una solución de KHP (Ftalato hidrógeno potasio) de concentración = 750 mg/L usado en la validación.

S = 5,62W= 1 N= 10 datos






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3.2.2. INCERTIDUMBRE TIPO B

1. UE : proporcionada por el equipo2. Uc : De concentración

a. 2ª: UP : Incertidumbre del patrónb. 2b: Upc : Incertidumbre del proceso de calibrado

3.3.2.1 Incertidumbre proporcionada por el equipo (UE)

La incertidumbre proporcionada por el equipo está dada por la resolución de este equipo es 0,001.

3.3.2.2 Incertidumbre de concentración (UC)

Para conocer la incertidumbre de concentración tomamos los datos de la curva de calibración.La incertidumbre de concentración tiene las siguientes contribuciones:a. Contribución del patrón empleadob. Contribución debida al proceso de calibración

a. Incertidumbre del patrón

Las soluciones estándares se preparan a partir de un estándar certificado de 1 000 mg/L. El certificado del estándar reporta el valor en % de fracción masa de 99,9911 + 0,0054. Este estándar mediante diluciones sucesivas aportan otras incertidumbres. Se tienen en cuenta la incertidumbre de preparación y de la solución final.






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Donde:UCMR = Valor declarado por el fabricante en el certificado. Para el estándar de DQO es de 1000 mg/L Expresado en masa equivale a 0,999911 + 0,000054

Como está expresado como incertidumbre expandida dividimos por 1,96

VI= Volumen de alícuota tomada para preparar el estándar de 750 mg/L (75 mL)VF= Volumen de la preparación final del estándar (100 mL)

El volumen contenido en la pipeta volumétrica está sujeto a tres fuentes de incertidumbre.

a. Incertidumbre del volumen de la pipeta reportada por el fabricante.b. Incertidumbre por llenado y calibración de la pipeta.c. Incertidumbre debido a que la temperatura de la solución y del recipiente

contenedor difieren de la temperatura a la cual se hizo la calibración del mismo.

a. Incertidumbre del volumen de la pipeta reportada por el fabricante (UFAB)

Debido a que la cifra esta dada sin un nivel de confianza, se asume una distribución rectangular y la desviación estándar es:

b. Incertidumbre por llenado y calibración de la pipeta (UCAL)

El informe de calibración de la pipeta de 25 mL reporta una incertidumbre de 0,0258 con un nivel de confianza del 95%. Para expresarla como incertidumbre estándar dividimos por 2.






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c. Incertidumbre debido a la variación de temperatura (UVT)

Tomando como una posible variación de la temperatura de + 3°C (con un 95% de confianza), y tomando como un coeficiente de expansión de volumen para el agua de 2,1x10-4°C-1 y dividiendo por 1,96 para obtener la desviación estándar da:

Combinando las tres contribuciones tenemos que:

Como el procedimiento se toman 3 alícuotas de 25 mL y las fuentes de incertidumbre son las mismas se suman así:

El mismo procedimiento se sigue para calcular la incertidumbre del volumen final (matraz de 100 mL).

Donde:

El fabricante reporta 100 mL + 0,1 mL






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El informe reporta una incertidumbre con un nivel de confianza del 95% igual a 0,0795 mL. Para obtener este dato como incertidumbre estándar se divide por 2.

Incertidumbre de calibración del matraz.

Incertidumbre debido a que la temperatura de la solución y del recipiente contenedor difieren de la temperatura a la cual se hizo la calibración del mismo.

Tomando como rango máximo de variación experimental de temperatura 3°C, con un nivel de confianza del 95% y un coeficiente de expansión de volumen para el agua de

, nos da una variación de volumen de:

Combinando tenemos:

Expresada como incertidumbre estándar relativa:

CMR= Concentración del estándar = 1 000 mg/LReemplazando los valores tenemos que la incertidumbre del patrón es:






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b. Incertidumbre de la Curva de Calibración (Uproceso de calibrado).

Teniendo en cuenta que:

y: absorbanciab: ordenadam: pendientex: variable

Se distingue aquí tres componentes de incertidumbre:

1. Incertidumbre en la señal de Absorbancia (y).

2. Incertidumbre del intercepto de la Curva de calibrado.

3. Incertidumbre en la pendiente de la Curva de calibrado

Donde:

W = factor de corrección cuando n < 10.

Estadísticos pertenecientes a la curva de calibrado seleccionada para el estudio:

Intercepto b = -0,000603 desv. std Sb = 0,004398

Pendiente m = 0,000618 desv. std Sm = 0,000006






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El estándar de 750 mg /L se leyó 10 veces en Absorbancia con una desviación estándar Sy = 0,003.

W=1para 10 datos

; donde, y = Abs media de las lecturas del patrón preparado a

partir de la solución estándar.

W = 1 para 12 datos

La incertidumbre del proceso de calibrado es entonces:

Reemplazando tenemos:






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Combinando las incertidumbres tenemos:

3.3.2.3 INCERTIDUMBRE COMBINADA TIPO B (UB)

3.2.3.INCERTIDUMBRE TOTAL (UT)

3.2.4.INCERTIDUMBRE EXPANDIDA

Redondeando, tenemos:






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4. BIBLIOGRAFÍA

Protocolos para la estandarización de los métodos analíticos, IDEAM. Quantifying Uncertainty in Analitical Measurement, ed. 2a., EURACHEM and CITAC.

Editores SRL Ellison (IGC, UK); Rossiein 8EMPA, Switzerland) ; A Williams (UK).




val_72 validación dqo -método colorimétrico

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