El ozono es sin duda una herramienta de gran importancia para definir la calidad del agua embotellada, por ello, con el crecimiento sostenido de esta industria son más estrictos los requerimientos por parte de organismos reguladores y clientes, siendo el ozono el oxidante y desinfectante de elección para este segmento.

La importancia de medir Ozono en agua embotellada

En una planta de agua embotellada, el ozono se agrega al agua en la operación final justo antes del llenado de la botella. Generalmente, el gas ozono es inyectado en un gran depósito de agua hasta que alcance una concentración deseada después de que el agua es transferida a la botella. La concentración de ozono debe ser lo suficientemente alta para matar cualquier organismo, pero lo suficientemente baja para que no ataque la botella, y que no dure el tiempo suficiente como para que lo ingieran los consumidores.

Métodos de análisis para cuantificar el Ozono 

Las técnicas para la medición del ozono disuelto se pueden dividir dos métodos: instrumental y colorimétrico.

- Métodos de análisis instrumental

Dentro de los métodos instrumentales figuran:

     1. Potencial de oxidación/reducción

     2. Sonda con membrana y absorción UV.

     3. Absorbancia UV

Estos métodos tienen la ventaja de dar lecturas continuas, y se evita el desgaseado de ozono durante el muestreo cuando se utiliza en línea. Los instrumentos generalmente se calibran utilizando métodos colorimétricos, excepto por el método de absorbancia UV, de allí la importancia de contar con el análisis puntual de este parámetro.

- Métodos de análisis colorimétrico

Los tres principales métodos colorimétricos de medición de ozono en agua son: 1) titulación yodométrica, 2) N, N-dietil- p-fenilenediamina (DPD) y 3) trisulfonato índigo.

1) Titulación yodométrica

En el método yodométrico, el ozono reacciona con yoduro de potasio (KI) para formar yodo (I2), que luego es titulado con tiosulfato a un criterio de valoración de indicador de almidón con la muestra tamponada a pH 2. Sin embargo, la estequiometría de la reacción es sensible al pH, la composición del tampón, concentración de tampón, concentración de iones de yoduro, técnicas de muestreo y tiempo de reacción.

2) DPD

En el método DPD, el ozono reacciona con yoduro de potasio a yodo que luego reacciona con DPD para producir un compuesto color rosa. La intensidad del compuesto rosa es proporcional a la concentración de ozono. La intensidad se mide aproximadamente a 515 nm en un espectrofotómetro o colorímetro.

Los métodos DPD y yodométrico tienen el inconveniente de que no se puede distinguir entre el ozono y otros oxidantes comunes. Algunos proveedores fabrican kits de pruebas colorimétricos que utilizan DPD/KI ya sea en polvo o en tabletas. Sin embargo, la manipulación de la muestra necesaria para disolver las tabletas o el polvo puede causar una pérdida en la concentración de ozono medido. Esta desventaja es minimizada con un kit de prueba de ozono con un líquido reactivo KI que se añade a la muestra con una botella-gotero. Este método, fabricado únicamente por CHEMetrics, Inc. también utiliza un líquido reactivo DPD empacado en una ampolleta de vidrio de dosis unitaria sellada al vacío. La reacción tiene lugar en el interior de la ampolleta lo que aumenta la exactitud y precisión total del método. El método es aplicable a muestras que no contienen cloro.

3) Trisulfonato índigo

El método de trisulfonato índigo método tiene varias ventajas sobre las otras dos técnicas. De acuerdo con los métodos estándar, “El método de colorimétrico índigo es cuantitativo, selectivo y simple. El método es aplicable al agua de lago, aguas subterráneas que contienen manganeso, aguas subterráneas extremadamente duras e incluso aguas de desecho doméstico tratadas biológicamente”.

El método se basa en la decoloración de la tintura por ozono, donde la pérdida de color es directamente proporcional a la concentración de ozono. La muestra es generalmente ajustada a cerca de pH 2 para minimizar la destrucción del ozono por reacción con los iones de hidróxido. El procedimiento analítico más común resta la absorbancia de trisulfonato índigo después de reacción con una muestra de la de un blanco libre de ozono. El cloro decolora el trisulfonato índigo a una velocidad moderada, pero esto puede demorarse considerablemente mediante la adición de ácido malónico.

Los productos de oxidación de la reacción del ion de manganeso (Mn+2) con el ozono pueden destruir el trisulfonato índigo. A fin de medir el ozono en presencia de iones de manganeso, primero se agrega glicina a una muestra para destruir selectivamente el ozono, entonces, se agrega trisulfonato índigo para medir la evidente concentración de ozono debido a la reacción con los productos de la oxidación de los iones de manganeso. Este valor se resta del valor obtenido a partir de una muestra sin glicina añadida.

Prueba de trisulfonato índigo

Dos de los principales fabricantes de la prueba de trisulfonato índigo son CHEMetrics y Hach Company. Ambos ofrecen kits que incluyen ampolletas de reactivo autollenable. Los ingredientes activos de ambos productos son trisulfonato de potasio índigo y ácido malónico. El ácido malónico en el reactivo de CHEMetrics evita interferencias de hasta 10 ppm con cloro. Hach no publica un límite de interferencia con cloro. En la ampolleta Hach el colorante índigo se seca en la superficie de la ampolla y ácido malónico está en forma de polvo. La ampolleta de CHEMetrics contiene un reactivo líquido, que ventajosamente permite que el trisulfonato índigo disuelto reaccione al instante con el ozono en la muestra si se vierte en la ampolleta. Esto evita el problema de la pérdida de ozono a través de las reacciones colaterales mientras se disuelven el trisulfonato índigo y el polvo.

Ventajas de Kit CHEMetrics

Hach ofrece productos en una amplia variedad de rangos de concentración de ozono: 0.1-0.5 ppm, 0.01-0.75 ppm y 0.01- 1.5 ppm de ozono. Las ampolletas son de una pulgada (25.4 mm) de diámetro y están diseñadas para su uso en instrumentos Hach. El producto de ozono índigo de CHEMetrics ofrece un producto con un solo rango de concentración de ozono de 0-0.75 ppm. Las ampollas tienen 13 mm de diámetro y son compatibles con la mayoría de espectrofotómetros.

Dado que la concentración de ozono se mide por la pérdida de trisulfonato índigo, se requiere la medición de la absorbancia tanto inicial como final. Para lograr esto, los productos Hach requieren la medición de una ampolleta de agua libre de ozono (la absorbancia de trisulfonato índigo inicial) y uno en la muestra (la absorbancia de trisulfonato índigo final). La diferencia de absorbancia se convierte en la concentración de ozono. La ampolleta utilizada para medir la absorbancia de trisulfonato de índigo inicial puede ser reutilizada con una serie de ampolletas de muestra. El producto CHEMetrics evita la necesidad de dos ampolletas mediante un método de "auto-puesta a cero", que mide la absorbancia de la misma ampolleta antes y después del muestreo, eliminando la necesidad de generar una ampolleta de absorbancia de trisulfonato índigo inicial cada vez que se ejecuta una prueba. La medición de la absorbancia inicial, antes de la toma de la muestra, se divide entre un factor que tenga en cuenta la dilución una vez que la ampolla se ha llenado. La diferencia entre la absorbancia inicial dividida entre el factor, y la absorbancia después del muestreo, se convierte en la concentración de ozono.

Existe en el mercado un colorímetro de lectura directa, llamado un único medidor de analito, que realiza automáticamente todos los cálculos adecuados. El uso de una sola ampolleta por prueba hace al método CHEMetrics más eficiente y menos costoso que el método Hach.

Instrumentación colorímetro SAM para Ozono + ampollas método índigo.