Amoniac şi amoniu

 Tipărire

Ce este amoniacul? 

Amoniacul este un compus gazos incolor, cu miros înţepător, format din hidrogen şi azot (un atom de azot şi trei atomi de hidrogen, NH 3), care este extrem de solubil în apă.

Amoniacul se formează în mod natural ca produs al degradării microbiologice a materiei organice azotate (proteine animale şi vegetale). De asemenea, poate fi produs pentru a fi utilizat în îngrăşăminte sau în producţia materialelor plastice, a produselor farmaceutice şi a altor substanţe chimice.

Prezenţa amoniacului în apele subterane este normală, şi se datorează proceselor microbiologice. Cu toate acestea, prezenţa azotului amoniacal în apele de suprafaţă indică, de obicei, poluarea din cauza deşeurilor menajere. Excesul de amoniac poate deteriora vegetaţia şi este incredibil de toxic pentru viaţa acvatică, în special când nivelurile pH-ului şi temperaturii sunt ridicate.

Hidroxid de amoniu

Pentru diverse aplicaţii, amoniacul este dizolvat în apă pentru a produce „hidroxidul de amoniu”. Soluţiile apoase de amoniac (hidroxid de amoniu) în vrac sunt instabile, iar concentraţia de amoniac poate scădea în timpul transportului sau al depozitării. Prin urmare, soluţiile livrate sunt facturate pe baza concentraţiei de amoniac livrate unităţii sau utilizatorului final.

Ce este amoniul?

Amoniul este un compus ce conţine un atom de azot şi patru atomi de hidrogen (NH 4 +). În timp ce amoniacul este o moleculă neutră neionizată (bază slabă), amoniul este un ion care poartă o sarcină pozitivă. În plus, amoniacul emite un miros puternic, însă amoniul nu are niciun miros.

Principalul factor care determină proporţia de amoniac în raport de amoniu în apă este pH-ul. De asemenea, activitatea amoniacului este influenţată de tăria ionică şi de temperatura soluţiei. Este important să ne amintim că, deşi amoniacul molecular poate fi dăunător organismelor acvatice, ionul de amoniu este, practic, inofensiv. În industria apei, este importantă cunoaşterea concentraţiilor de azot legat de hidrogen. Prin urmare, termenii amoniac şi amoniu sunt utilizaţi într-o manieră interschimbabilă, sunt descrişi ca NH 3 -N sau, respectiv, NH 44 -N şi sunt exprimaţi, în mod normal, în mg/L sau PPM de N.

Ecuaţia chimică ce conduce relaţia dintre amoniac şi amoniu este: 
NH 3 + H 2O <-> NH 4 + + OH -

Când valoarea pH-ului este scăzută, echilibrul este condus spre dreapta, iar când valoarea pH-ului este ridicată, echilibrul este condus spre stânga. În general, la temperatura camerei, cu o valoare a pH-ului mai mică de 6, porţiunea de azot amoniacal ca NH 3 este foarte scăzută şi aproape toate azotul amoniacal este prezent ca NH 44 +. La o valoare a pH-ului în jur de 8, porţiunea de NH 3 este de 10 procente sau mai puţin, iar la o valoare a pH-ului uşor peste 9 este de aproximativ 50 la sută. De îndată ce pH-ul este >11, toţi ionii de amoniu din soluţie vor fi convertiţi în forma moleculară a amoniacului. Activitatea amoniacului apos este mult mai scăzută la temperaturi scăzute.


Cumpăraţi acum

De ce se monitorizează amoniacul?

Amoniacul este utilizat atât ca reactiv, cât şi ca parametru de măsurare în mai multe sectoare de tratare a apei şi de epurare a apelor uzate.

  • Amoniacul prezent în mod natural este monitorizat în sursa de apă.
  • În timpul procesului de dezinfecţie prin clorinare, amoniacul este combinat cu clorul în vederea tratării apei potabile şi a menţinerii unei soluţii reziduale mai durabile în sistemele de distribuţie.
  • Uneori, amoniacul este utilizat pentru controlul pH-ului, de exemplu, în cazul industriei farmaceutice.
  • Amoniacul este monitorizat pe scară largă în procesele de nitrificare şi denitrificare a apelor uzate.

Chiar dacă, în general, amoniacul este inofensiv în concentraţii scăzute, concentraţiile mari de amoniac pot provoca daune şi prezintă riscuri pentru sănătate. Prin urmare, nivelurile amoniacului trebuie monitorizate şi menţinute în mod corespunzător.

La Hach ®, găsiţi echipamentele de testare, resursele, instruirea şi software-ul de care aveţi nevoie pentru a monitoriza şi gestiona cu succes nivelurile amoniacului în aplicaţia dvs. de proces specifică.

 

LCK

Produse recomandate pentru monitorizarea amoniacului

Spectrophotometers

Hach oferă multe dintre cele mai importante spectrofotometre de pe piaţa instrumentelor de analizare a apei.

Cumpăraţi acum

Colorimeters

Instrumentele portabile, robuste, uşor de utilizat de la Hach sunt construite pentru a face faţă solicitărilor unice în momentul de faţă în domeniu.

Cumpăraţi acum

HQ440D Laboratory Ammonia (NH₃) Ion Meter Package with ISENH3181 Ion Selective Electrode

Multimetrul de laborator Hach HQ440D este un instrument de laborator avansat care elimină presupunerile din măsurători.

Cumpăraţi acum

HQ Series Portable Meters

Seria HQ este destinată profesioniştilor din domeniul calităţii apei care doresc să realizeze analiza electrochimică pentru mediile de pe teren şi din laborator.

Cumpăraţi acum

Amtax sc Ammonium Analyser

Analizorul online Amtax sc de la Hach cu electrod sensibil la gaz, este proiectat pentru determinarea de înaltă precizie a concentraţiei de amoniu direct în cadrul procesului de tratare (instalaţiile exterioare).

Cumpăraţi acum

EZ Series Ammonium Analyzers

Analizoarele online din seria EZ oferă mai multe opţiuni pentru monitorizarea amoniului în apă.

Cumpăraţi acum

AN-ISE sc Sensors

Senzorul combinat digital AN-ISE sc de la Hach pentru amoniu şi nitrat efectuează continuu măsurători directe utilizând un electrod ion-selectiv.

Cumpăraţi acum

SL1000 - PPA Portable Parallel Analyzer- Portable Colorimeter with USB

Analizorul portabil paralel (PPA) SL1000 de la Hach realizează aceleaşi teste în mai puţin de jumătate din etapele manuale.

Cumpăraţi acum

 

Ce procese impun monitorizarea amoniacului?

Tratarea apei potabile

Amoniacul gazos şi soluţiile sale concentrate trebuie manevrate cu grijă şi în conformitate cu cerinţele OSHA (sau ale altor agenţii de reglementare relevante). Aceasta din cauza proprietăţilor extrem de corozive, care prezintă riscuri grave pentru sănătate, de la o uşoară iritare a ochilor sau a pielii până la arsuri chimice, în funcţie de concentraţie. În plus, eliminarea gazului de amoniac poate provoca probleme de ordin estetic, cum ar fi gustul sau mirosul respingător.

Când amoniacul nu este utilizat pentru dezinfecţie, prezenţa acestuia într-un sistem de distribuţie poate indica percolarea din materialele utilizate în construcţia conductelor sau contaminarea apei, din cauza deteriorării sistemului. Când amoniacul nedorit se combină cu clorul, puterea dezinfecţiei prin clorurare este diminuată.

Clorinare

În anumite procese de dezinfecţie, amoniacul este combinat în mod intenţionat cu clorul, pentru formarea monocloraminei. Deşi clorul liber este un dezinfectant mai puternic, monocloramina (amoniac şi clor legat) are o soluţie reziduală mai puternică, aşa că rămâne în sistemul de distribuţie mai mult timp, asigurând, astfel, dezinfecţia până la robinet. Mai mult, cloraminele reacţionează mai puţin intens cu diferite impurităţi din apa brută, în special cu substanţele organice, reducând, astfel, formarea unor subproduse de dezinfecţie cancerigene (DBP). Pentru optimizarea procesului de clorinare, este important să se monitorizeze formarea speciei dezinfectante ţintă, prevenind, în acelaşi timp, formarea dicloraminei sau tricloraminei (triclorura de azot) mai puţin dorite. Testarea monocloraminei este utilizată împreună cu o determinare a amoniacului liber, pentru a asigura formarea dezinfectantului adecvat şi a reduce costurile materiilor prime prin evitarea supraalimentării cu clor şi/sau amoniac.

Amoniac liber

Amoniacul care nu s-a legat cu clorul în timpul dezinfectării prin clorinare este denumit amoniac liber (atât NH 4 + cât şi NH 3).În condiţiile unui pH neutru şi la temperatură ambiantă, aproape tot amoniacul liber există sub forma NH 4 +.Odată cu creşterea valorii pH-ului şi a temperaturii, cantitatea de NH 3 creşte, iar cantitatea de NH 4 + scade. Când se eliberează apă clorinată, nivelurile de amoniac liber cresc pe măsură ce monocloramina reacţionează cu diferite substanţe organice şi bacterii din apa sistemului de distribuţie, satisfăcând necesarul de clor. Nivelurile crescute de amoniac liber indică apariţia nitrificării. O scădere bruscă a valorii amoniacului liber sugerează că nitrificarea este în curs de desfăşurare şi că se formează nitritul. Valoarea amoniacului liber este utilă pentru determinarea cantităţii de clor liber necesară pentru creşterea reziduului de monocloramină la o staţie auxiliară. Nivelul de amoniac liber poate fi redus prin adăugarea clorului liber într-un raport de 5:1 ca Cl 2:N pentru a ghida procesul şi pentru a ajuta la minimizarea potenţialului de nitrificare.

Amoniac total

Amoniacul total este suma întregii cantităţi de azot amoniacal prezent sub formă de monocloramină (NH 2Cl), alte cloramine, ion de amoniu (NH 4 +) şi amoniac molecular (NH 3). Acest parametru poate avea rolul unei verificări primare sau secundare pentru menţinerea procesului de clorinare sub control.

Un pahar cu apă potabilă evidenţiază importanţa monitorizării amoniacului din apa potabilă, având în vedere că acesta poate genera probleme legate de sănătate, de miros şi de gust.
Canistrele cu clor sunt stivuite pentru a fi utilizate într-o staţie de apă potabilă.

Tratarea apelor de suprafaţă/subterane

Amoniacul se formează ca produs secundar atunci când bacteriile descompun materialele naturale din sol. Concentraţiile mari de amoniac pot fi cauzate de solul bogat în fier, de proximitatea unei păduri sau de contaminarea cu îngrăşăminte sau cu fecale.

Într-o peşteră străluceşte o baltă de apă turcoaz. Culoarea este dată de mineralele fin măcinate suspendate în apă.

Epurarea apelor uzate

În timpul epurării apelor uzate, nivelurile amoniacului pot atinge concentraţii extrem de mari, ca urmare a acţiunii bacteriene. Mai întâi, amoniacul este transformat în azotat prin procesul de nitrificare, spre a putea fi redus în azot atmosferic (N 2) prin denitrificare. Aflaţi mai multe despre . La valori ridicate ale concentraţiei şi pH-ului, amoniacul poate fi toxic pentru microbii din digestia nămolului. În plus, pentru a preveni deteriorarea vieţii acvatice, este crucial să se monitorizeze şi să se elimine amoniacul din efluenţii de apă uzată înainte ca acesta să fie eliberat în acumulările naturale de apă.

În epurarea apelor uzate, nivelurile ridicate ale amoniacului pot fi toxice pentru microbii din digestia nămolului; acest bazin de aerare ajută la transformarea amoniacului în azotat.

Acvacultură

Ca produs rezidual al vieţii acvatice, amoniacul poate fi toxic pentru peşti şi plante acvatice la niveluri de până la 0,5 mg/L. În acvariile stabilite, amoniacul poate fi transformat rapid în nitriţi şi, în cele din urmă, în nitraţi. Majoritatea acvariilor îşi propun să aibă o prezenţă zero a amoniacului.

În mediile acvatice naturale, nivelurile ridicate ale amoniacului pot duce la creşterea excesivă a algelor, care blochează lumina soarelui, afectând procesul de hrănire a vietăţilor în condiţii de iluminare, precum şi fotosinteza.

Acvacultura, creşterea fructelor de mare, generează amoniac în apele uzate naturale. De asemenea, ţarcurile din plasă pentru peşti, prezentate aici, pot fi dăunătoare.

Agricultură

Deoarece plantele nu pot fixa azotul direct din atmosferă, se bazează pe bacterii, care fixează azotul pentru a transforma azotul în amoniac. Apoi, azotul sub formă de amoniac poate fi folosit de plante pentru a crea alte molecule organice esenţiale, necesare organismelor complexe. Adesea, pentru a ajuta sau a îmbunătăţi acest proces natural (care face parte din ciclul azotului), amoniacul este adăugat în îngrăşăminte. De exemplu, soluţiile nutritive pentru culturile hidroponice introduc azotul ca sare de amoniac. Amoniacul poate fi prezent şi în sol ca urmare a dozării ureei şi a descompunerii sale secvenţiale.

Un tractor agricol fertilizează culturile introducând azot sub formă de amoniac.

Fabricarea produselor farmaceutice

În industria farmaceutică, amoniacul se utilizează pentru controlul pH-ului, iar soluţia de amoniac se utilizează pentru regenerarea răşinilor cu capacitate de schimb ionic slabă, precum şi pentru ajustarea pH-ului.

Produsele farmaceutice utilizează soluţia de amoniac pentru regenerarea răşinilor cu capacitate de schimb ionic slabă.

Cum se monitorizează amoniacul?


Set pentru azot-amoniac de la Hach, salicilat, 25 mL

Metoda salicilatului

Metoda salicilatului este o variantă a binecunoscutei metode a fenatului, dar are avantajul că nu conţine săruri de mercur şi fenol. Această metodă este cea mai utilă pentru determinările azotului amoniacal cu valori scăzute. Chiar dacă procedura implică mai mulţi paşi înaintea dezvoltării unei culori verzi finale, toţi reactivii sunt introduşi în plicuri cu pulbere uşor de utilizat (plicuri cu reactiv pulbere de salicilat şi plicuri cu reactiv pulbere de cianurat alcalin) sau o combinaţie de plicuri cu pulbere şi fiole TNT.

  1. Compuşii amoniacului reacţionează cu hipocloritul pentru a forma monocloramina.
  2. Monocloramina reacţionează apoi cu salicilatul pentru a forma 5-aminosalicilatul.
  3. Oxidarea 5-aminosalicilatului are loc în prezenţa unui catalizator, nitroprusiatul (numit şi nitrofericianură), ce are ca rezultat formarea indosalicilatului, un compus de culoare albastră. Culoarea albastră este mascată de culoarea galbenă (de la nitroprusiatul în exces), producându-se o soluţie de culoare verde. Intensitatea culorii verzi rezultate este direct proporţională cu concentraţia de amoniac din probă.

Apele uzate sau
apele din mediul ambiant

Clorinare

Măsurători de laborator:

LCK505

LCK304

LCK305

LCK303

LCK302

LCK502

LCK503

Metoda 8155 cu plicuri cu pulbere

Metoda 10023 TNT LR pentru amoniac

Metoda 10031 TNT HR pentru amoniac

Portabile:

DR300 pentru amoniac

Kit de testare pentru amoniac, NI-SA

Online:

Analizoare din seria EZ

Portabile:

Reactivi Chemkey pentru amoniac liber şi monocloramină

Reactiv Chemkey pentru amoniac total

DR300 pentru monocloramină/amoniac liber

Măsurători de laborator:

Spectrofotometru DR3900 pentru analiza monocloraminei/amoniacului liber

Electrod ion selectiv (ISE) Intellical™ ISENH3181 de la Hach pentru amoniac (NH3), cablu de 1 m

Sondă pentru detectarea gazelor

Electrodul pentru determinarea amoniacului măsoară gazul de amoniac din soluţiile apoase sau ionii de amoniu care au fost convertiţi în gaz prin adăugarea unei baze puternice. Electrodul este o celulă electrochimică completă, constând dintr-un electrod de pH din sticlă şi un electrod de referinţă. Membrana permeabilă la gaz separă proba de un strat subţire de electrolit, care este presat între sfera de sticlă pentru măsurarea pH-ului şi membrană. La valori ridicate ale pH-ului, ionul de amoniu este convertit în gaz de amoniac. Gazul este dispersat prin membrană şi provoacă o modificare a valorii pH-ului în stratul subţire de electrolit. Ca urmare a modificării valorii pH-ului, se modifică potenţialul în sticla pentru măsurarea pH-ului şi electrodul măsoară modificarea potenţialului. Modificarea pH-ului măsurat este proporţională cu concentraţia de amoniac din soluţie.

Măsurători de laborator/Portabile:

Electrod ion selectiv (ISE) IntelliCAL ®ISENH3181 pentru amoniac (NH3)

Online:

Analizor de amoniu AMTAX sc

Analizoare din seria EZ


Set de reactivi pentru azot-amoniac, Nessler de la Hach

Metoda Nessler

În testul pentru amoniac, reactivul Nessler (K 2HgI 4) reacţionează cu amoniacul prezent în probă (în condiţii puternic alcaline), producând o specie de culoare galbenă. Intensitatea culorii este direct proporţională cu concentraţia de amoniac.

2K 2HgI 4 + NH 3 + 3KOH → Hg 2OINH 2 + 7KI + 2H 2O

Măsurători de laborator:

Reactiv Nessler

Portabile:

Kit de testare pentru amoniac NI-8

Online:

Analizoare din seria EZ

Întrebări frecvente

Ce metode pot fi utilizate pentru raportarea valorilor amoniacului din apele uzate către Agenţia de Protecţie a Mediului (EPA)?

Azotul amoniacal poate fi măsurat prin utilizarea unui spectrofotometru (sau colorimetru) sau a unui electrod ion-selectiv (ISE) pentru amoniac. În continuare, găsiţi metodele acceptate de către Agenţia de Protecţie a Mediului din Statele Unite (USEPA) sau metodele echivalente pentru analiza apelor uzate.

Metoda 8038 Nessler pentru azot-amoniac - acceptată de către Agenţia de Protecţie a Mediului din Statele Unite (USEPA) pentru analiza apelor uzate (este necesară distilarea), Metoda 350.2.
Metoda 10205 TNTplus pentru azot-amoniac - echivalent
Metoda 10001 şi 10002 - cu electrod ion-selectiv (ISE) pentru azot şi amoniac – aceste proceduri pot fi utilizate pentru metodele standard de examinare a apei şi a apelor uzate 4500-NH3 E pentru raportarea NPDES către Agenţia de Protecţie a Mediului din Statele Unite (USEPA).

Metoda Nessler şi metoda salicilatului detectează amoniacul sau amoniul?

Atât metoda Nessler, cât şi metoda salicilatului se bazează pe o reacţie cu amoniac molecular într-o soluţie bazică. Dacă proba originală conţine ioni de amoniu, reactivii bazici îi transformă în amoniac molecular şi apoi acesta va reacţiona şi va contribui la rezultatul final al testului. Cu toate acestea, aceste teste simple pentru amoniac nu includ amoniacul care se află în grupele amino legate organic. Un test real pentru amoniacul total trebuie să includă cloramine şi necesită încălzirea probei într-o soluţie acidă pentru digerarea amoniacului organic.

Deoarece rezultatul testului este suma atât a amoniacului molecular (NH 3), cât şi a amoniului ionic (NH 4 +), unitatea preferată pentru raportare este azotul (NH 33 -N). Majoritatea colorimetrelor şi spectrofotometrelor Hach au opţiunea de convertire a rezultatele testelor între azot, amoniac şi amoniu. Acest lucru nu modifică substanţele chimice ale testului; modifică doar unităţile. Trebuie remarcat faptul că, deşi în amoniac şi în amoniu există aceeaşi cantitate de azot, raportul stoichiometric al N la NH 33şi NH 4 + nu este exact egal, din cauza numărului diferit de atomi de hidrogen.

  • Pentru a converti din mg/L NH 3 -N în mg/L NH 3, înmulţiţi cu 1,216.
  • Calculat din masa NH 3 împărţită la masa N (17.034 ÷ 14.01 = 1.216).
  • Pentru a converti din mg/L NH 3 -N în mg/L NH 4, înmulţiţi cu 1.288.
  • Calculat din masa NH 4 + împărţită la masa N (18.042 ÷ 14.01 = 1.288).

Ce măsoară, efectiv, analizorul Amtax sc?

Când valorile măsurate sunt afişate pe Amtax sc, unităţile sunt „NH 4 -N” sau „NH 4”, ceea ce înseamnă că măsurătoarea efectuată cu instrumentul este exprimată ca amoniu şi raportează valorile ca azot (descris şi ca „NH 4ca N "), sau ca amoniu. Nu există nicio diferenţă între exprimarea concentraţiei de amoniac („NH 4 -N” sau „NH 3 -N”) deoarece, în ambele cazuri, se calculează ca azot, cantitate care este aceeaşi în ambele forme ale amoniacului.

Analizorul Amtax sc adaugă hidroxid de sodiu (NaOH) pentru a ajusta pH-ul şi a converti ionii de amoniu (NH 4 +) în amoniac gazos (NH 3), care trece printr-o membrană care selectează amoniacul gazos şi determină o modificare a pH-ului unei soluţii de electrolit. Această modificare a pH-ului din electrolit este măsurată ca un semnal mV proporţional cu concentraţia de amoniac (NH 3) din probă.

Ce concentraţie de amoniac este toxică pentru peşti?

Amoniacul există în apă fie sub formă de ion de amoniu (NH 4 +), fie sub formă de amoniac neionizat (NH 3). Amoniacul neionizat este toxic pentru peşti, în timp ce ionul de amoniu este netoxic, cu excepţia cazurilor în care concentraţiile acestuia sunt extrem de mari. În condiţiile unui pH neutru 7 şi la temperatură ambiantă, aproape tot amoniacul există sub forma NH4+. Odată cu creşterea valorii pH-ului şi a temperaturii, cantitatea de NH 3 creşte, iar cantitatea de NH 4 + scade.

Pentru a măsura concentraţia de amoniac neionizat într-o probă, respectaţi paşii de mai jos:

  1. Măsuraţi concentraţia de amoniac prin orice metodă pentru amoniac, cu excepţia metodei pentru amoniacul liber.
  2. Măsuraţi pH-ul şi temperatura probei. Consultaţi tabelul intitulat „Procentajul amoniacului neionizat în soluţia apoasă în funcţie de valoarea pH-ului şi temperatura calculată din datele din Emerson, et. Al*” de la pagina 11 din manualul kitului de testare a acvaculturii de apă dulce FF2.
  3. Determinaţi procentajul de NH 3 cu ajutorul tabelului, pH-ul probei şi temperatura probei.
  4. Înmulţiţi concentraţia de amoniac pe care aţi obţinut-o cu procentul din tabel şi apoi împărţiţi la 100.