Manual de tecnologías de medición de concentración de gases y material particulado en chimeneas y atmósfera. Parte 12

9.2 Titulación potenciométrica

El potencial de un electrodo indicador adecuado se puede utilizar para establecer el punto de equilibrio de una valorización. Se mide la variación en la fuerza electromotriz (fem) inducida por la adición de un titulador a la muestra. El método se puede aplicar a cualquier reacción de titulación para la cual un electrodo indicador es obtenible para seguir la actividad de al menos una de las sustancias comprometidas. La medida de potencial es usada para detectar un cambio rápido de actividad en el punto equivalente de la titulación.

10 Electrólisis a un potencial controlado (Método coulombimétrico)

El método de electrólisis a un potencial controlado es un método coulombimétrico, denominado también electrólisis a potencial de cátodo (o de ánodo) controlado o electrólisis potenciométrica. Se basa en la oxidación o reducción electródica de un soluto.

Los métodos electrolíticos están caracterizados por una gran relación de área de electrodo a volumen de solución y condiciones de transferencia de masa tan efectiva como sea posible.

Están caracterizados por corrientes grandes y escala de tiempo de los experimentos de minutos o mayores.

El potencial del electrodo de trabajo es la variable básica que controla el grado de cumplimiento de un proceso de electrólisis. La técnica de un potencial controlado es usualmente la más deseada para electrólisis exhaustivas. Para ello se utiliza un tercer electrodo, o electrodo de referencia, cuyo potencial en la disolución es conocido y constante. El potencial entre el electrodo de trabajo y el de referencia puede ajustarse a un valor que proporcione el potencial deseado en el cátodo (o en el ánodo) con respecto al electrodo de referencia.

El equipo empleado se representa en la Figura 5.6-12. Los electrodos estables deben ser cuidadosamente posicionados para minimizar efectos de resistencias no compensados. El electrodo auxiliar es posicionado para proveer una distribución de corriente regularmente uniforme a través de la superficie del electrodo de trabajo. Algunas veces el electrodo auxiliar es puesto en un comportamiento separado aislado del comportamiento del electrodo de trabajo.

Figura 5.6-12: Sistema para la electrólisis a un potencial de cátodo controlado. El contacto C se ajusta para mantener el potencial del cátodo al valor deseado.

Figura 5.6-13: Esquema de aparato para electrólisis a un potencial controlado.

11 Método polarográfico

El método polarográfico pertenece al grupo de voltaperometría que engloba un conjunto de métodos electroanalíticos en los que la información sobre el elemento o compuesto en estudio es obtenido midiendo la intensidad de corriente en función del potencial aplicado en condiciones tales que se favorece la polarización de un electrodo indicador, o de trabajo.

Se basa en la medida de una intensidad de corriente que se desarrolla en condiciones de polarización total de concentración. Se aplica una señal de excitación que es un potencial variable a una celda electroquímica que contiene un microelectrodo. La señal de excitación provoca una respuesta de intensidad de corriente característica. En el caso del método polarográfico el electrodo de trabajo es un electrodo de gotas de mercurio (ver Figura 5.6- 14); además las intensidades límites polarográficas están controladas sólo por la difusión.

La intensidad de corriente de este tipo de celda experimenta fluctuaciones que corresponde en frecuencia a la velocidad de goteo. Cuando una gota se desprende del capilar, la intensidad de corriente cae a cero; entonces aumenta rápidamente cuando el área del electrodo crece debido a la mayor superficie en la que la difusión puede tener lugar. La intensidad de corriente promedio es la hipotética intensidad de corriente constante.

El método polarográfico se utiliza mucho para el análisis de sustancias inorgánicas. La mayoría de los cationes metálicos, por ejemplo, se reducen en el electrodo de gotas de mercurio. Incluso los metales alcalinos y alcalinotérreos se reducen, a condición de que el electrolito soporte no reaccione a los elevados potenciales requeridos.

Figura 5.6-14 : Electrodo de gota de mercurio

12 Método de absorción de rayos beta

La cantidad de material particulado medido con un sistema de absorción de rayos beta determina la atenuación gradual cuando estos rayos pasan a través de un filtro donde son retenido aquellos.

Como emisor de rayos beta se emplea normalmente una fuente radioactiva de actividad apropiada (por eje. isótopos de carbón 14 o kriptón 85) y como detector un contador Geiger Müller o una cámara de ionización. Para compensar por la gradual reducción de la radioactividad sobre un período de tiempo, y la consiguiente variación de la disminución de la radiación debido al material particulado, se hacen en cada caso mediciones de la absorción sin y con depósito y se comparan ambas mediciones. Generalmente se en emplea un método de compensación de doble haz como se muestras en la Figura 5.6-15.

La señal que proviene del haz que pasa por la muestra es positiva y la del haz de control negativa; ambas se suman. Cuando no hay material particulado en el filtro, la suma de las señales se regulan para dar un voltaje cero. El sistema permite una medición de la concentración de material particulado en tiempo real.

Figura 5.6-15: Método de absorción beta para determinar concentración de material particulado.

13 Método de vibración de una filtro cargado con material particulado (microbalanza oscilante)

Para la medición de material particulado en suspensión por el método de microbalanza oscilante, se hace pasar una muestra de aire a través de un filtro el cual es parte de un sistema vibrante u oscilante con su resonancia característica. El material particulado colectado sobre el filtro aumenta la masa vibrante y por lo tanto decrece la frecuencia de resonancia. Un sistema electrónico monitorea continuamente la frecuencia de resonancia.

La concentración de material particulado en suspensión se calcula por una calibración entre la frecuencia de resonancia y la cantidad de material depositado, teniendo en cuenta el volumen medido de gas de muestra.

Por: Dr. Jaime A. Moragues
Fuente: blogaustral.org