Azot, ogólny

 Drukuj

Co to jest azot?

Azot jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu N, liczbie atomowej 7 i masie cząsteczkowej 14. Może on występować w dwuatomowej formie molekularnej (N2) jako bezbarwny gaz i być częścią cieczy lub stałego związku chemicznego. Około 78% atmosfery ziemskiej składa się z gazowej formy azotu, co czyni go najobficiej występującym niezwiązanym pierwiastkiem. Podczas cyklu azotowego azot przemieszcza się z atmosfery do biosfery (w związkach organicznych), a następnie z powrotem do atmosfery. Złożone organizmy potrzebują azotu do budowy niezbędnych cząsteczek, takich jak aminokwasy (a tym samym białka), kwasy nukleinowe (DNA i RNA) i adenozynotrifosforan (ATP — cząsteczka przenosząca energię). W związku z tym, że rośliny nie mogą zużywać azotu gazowego, polegają na bakteriach wiążących azot w glebie, aby przekształcić go w amoniak i azotyn. Bakterie tworzące azotany przekształcają azotyny w azotany w warunkach tlenowych. Azotan reprezentuje najbardziej całkowicie utleniony stan azotu.

Nitryfikacja i denitryfikacja

Nitryfikacja to dwuetapowe biologiczne utlenianie amoniaku do azotynów i ostatecznie azotanów. Denitryfikacja jest procesem wspomaganym mikrobiologicznie, podczas którego azotany są poddawane redukcji w celu wytwarzania finalnie azotu molekularnego. Nitryfikacja/denitryfikacja jest najczęściej stosowana w procesach oczyszczania ścieków. W tych procesach bakterie autotroficzne, takie jak Nitrosomonas, lub bakterie heterotroficzne, takie jak Nitrobacter, są wykorzystywane w różnych warunkach, w strefach oczyszczania ścieków zawierających tlen (tlenowych) i anoksycznych, do przekształcania amoniaku, azotynów i azotanów w azot gazowy.

Kontrola zawartości tlenu ma kluczowe znaczenie dla nitryfikacji, pośród innych ważnych czynników, takich jak zasadowość. Podczas nitryfikacji rozpuszczony tlen (DO) musi być monitorowany i zarządzany. Skuteczna denitryfikacja opiera się na braku rozpuszczonego tlenu i odpowiedniej ilości łatwo rozkładającego się węgla.

Azot ogólny Kjeldahla

Termin azot ogólny Kjeldahla odnosi się do związku amoniaku i azotu organicznego. Niemniej jednak nie obejmuje on azotu azotynowego ani azotu azotanowego.

Azot ogólny

Azot ogólny jest sumą wszelkich form azotu występujących w wodzie, z uwzględnieniem amoniaku i organicznie związanego azotu (azot ogólny Kjeldahla), a także azotynów i azotanów.

Amoniak i jon amonowy

Amoniak i amon cechują się charakterystyczną relacją między wartością pH i temperaturą.

Oczyszczanie wody

Właściwości żrące amoniaku (w postaci gazowej i stężonych roztworów) mogą powodować łagodne podrażnienie oczu lub skóry do oparzeń chemicznych włącznie, w zależności od stężenia. Ponadto nawet w przypadku niskich stężeń amoniak może powodować problemy estetyczne, takie jak nieprzyjemny smak lub zapach.

Oczyszczanie ścieków

Amoniak jest toksyczny dla organizmów wodnych nawet w bardzo niskich stężeniach. Oczyszczalnie ścieków odprowadzają oczyszczaną wodę do wielu różnych miejsc. Większość oczyszczalni ścieków odprowadza wodę do odbiorników, które mają określone zastosowania i w których występują organizmy wodne. Połączenie tych czynników określa ilość amoniaku, która może być bezpiecznie usunięta z oczyszczalni ścieków.


Kup teraz

Dlaczego należy mierzyć azot?

Mimo że azot w postaci amoniaku, azotynów i azotanów jest podstawowym związkiem biogennym dla roślin i zwierząt, nadmiar azotu w wielu przypadkach może być szkodliwy.

  • W przypadku zbiorników wodnych wysokie stężenia azotu mogą powodować wyczerpywanie się rozpuszczonego tlenu, a tym samym negatywnie wpływać na życie organizmów wodnych.
  • Woda pitna zawierająca nadmiar azotu w postaci amoniaku lub azotanów może stanowić zagrożenie dla zdrowia publicznego. Ponadto zmiany stężenia azotynów w instalacjach wody pitnej mogą wskazywać na początek nitryfikacji, co obniża jakość wody.
  • W zakresie oczyszczania ścieków wysokie stężenia amoniaku w połączeniu z podwyższoną wartością pH mogą być toksyczne dla drobnoustrojów rozkładających osady.

Firma Hach ® oferuje urządzenia, materiały, szkolenia i oprogramowanie do badań, które są niezbędne do skutecznego monitorowania i zarządzania poziomami azotu w danym zastosowaniu procesowym.

 

LCK

Polecane produkty do pomiaru azotu

Przetworniki Orbisphere 51x

Przetwornik Orbisphere 51x współpracujący z czujnikami przewodności cieplnej Orbisphere ® zapewnia dokładne, selektywne i niezawodne pomiary N2.

Dowiedz się więcej

Czujniki azotu Orbisphere 315xx

Unikalny czujnik przewodności cieplnej Orbisphere jest przeznaczony do ciągłych pomiarów N2 w fazie gazowej lub rozpuszczonego w cieczy.

Dowiedz się więcej

Analizatory azotu ogólnego serii EZ

Analizatory online serii EZ oferują wiele możliwości monitorowania azotu ogólnego w wodzie.

Dowiedz się więcej

Spektrofotometry

Firma Hach opracowuje rozwiązania, które ułatwiają wykonywanie codziennych rutynowych testów.

Dowiedz się więcej

Analizator Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP

Jeden analizator do określania zawartości zanieczyszczeń węglowych oraz poziomów azotu/fosforu jako związków biogennych w wodzie.

Dowiedz się więcej

Substancje chemiczne, odczynniki i wzorce

Firma Hach zapewnia wysokiej jakości odczynniki do rutynowych i specjalistycznych analiz wody.

Dowiedz się więcej

Termostat suchy LT200

Dzięki Mineralizacji z LT200 otrzymasz dokładne wyniki badań, jednocześnie oszczędzając czas.

Dowiedz się więcej

 

Które procesy wymagają monitorowania azotanów/azotynów?

Woda powierzchniowa, woda mieszana i woda gruntowa

Amoniak, azotyny i azotany mogą naturalnie występować w zbiornikach wodnych lub mogą być obecne z powodu spływającego nawozu, napływu odpadów zwierzęcych, awarii systemów septycznych, mieszania z wodą chlorowaną lub odprowadzania wód przemysłowych zawierających inhibitory korozji. Dlatego ważne jest monitorowanie poziomów amoniaku, azotynów i azotanów w celu prowadzenia i optymalizacji oczyszczania wody.

Turkusowy staw wodny lśni w jaskini. Źródła wód gruntowych często zawierają azot w postaci amoniaku, azotynów i azotanów.

Uzdatnianie wody pitnej

Jeśli amoniak nie jest używany podczas odkażania, jego obecność w systemie dystrybucji może wskazywać na wymywanie z materiałów użytych do budowy rurociągów lub skażenie wody z powodu uszkodzenia systemu. Kiedy niepożądany amoniak łączy się z chlorem, zmniejsza się poziom odkażania za pomocą chlorowania.

W przypadku stosowania amoniaku do odkażania w procesie chlorowania jego poziomy muszą być monitorowane i zarządzane w celu ochrony zdrowia publicznego.

W takiej oczyszczalni ścieków wykorzystywany jest amoniak jako źródło azotu do odkażania.

Akwakultura

Jako produkt odpadowy życia wodnego amoniak może być toksyczny dla ryb i roślin wodnych przy poziomie wynoszącym zaledwie 0,5 mg/l. W ustabilizowanych zbiornikach amoniak może być szybko przekształcony na azotyny, a następnie na azotany. Większość akwenów dąży do wyeliminowania amoniaku.

W naturalnych środowiskach wodnych wysoki poziom amoniaku może powodować nadmierny wzrost glonów, które blokują światło słoneczne, pogarszając w ten sposób odżywianie i fotosyntezę.

Zagrody akwakultury utrzymują uprawiane owoce morza. Produktem ubocznym hodowli jest amoniak, który może być toksyczny dla ryb.

Rolnictwo

Azot w postaci amoniaku jest wykorzystywany przez rośliny do tworzenia podstawowych cząsteczek organicznych potrzebnych organizmom złożonym. W celu wspomagania lub wzmocnienia tego naturalnego procesu (który jest częścią cyklu azotowego) do nawozów często dodaje się amoniak. Na przykład roztwory hydroponicznych składników pokarmowych wprowadzają azot jako sól amonową. Amoniak może być również obecny w glebie na skutek dozowania mocznika.

Ciągnik rolniczy nawozi uprawy wprowadzające azot w postaci amoniaku.

Produkcja farmaceutyczna

W produkcji farmaceutycznej roztwór amoniaku jest używany do regeneracji słabych żywic anionowymiennych i regulacji pH wody procesowej.

W farmaceutyce wykorzystuje się roztwór amoniaku do regeneracji słabych żywic anionowymiennych. Amoniak stanowi źródło azotu.

Oczyszczanie ścieków

Metody azotu ogólnego mierzą obciążenia azotem w strumieniach dopływających, na pośrednich etapach oczyszczania wody w osadzie oraz w wodzie odpływającej w celu pomiaru ogólnej wydajności oczyszczalni ścieków. Ocena poziomów azotu umożliwia monitorowanie procesu, regulację i zmniejszenie skuteczności azotu w całym procesie.

Typowe poziomy amoniaku w surowych ściekach komunalnych mogą wynosić od 30 mg/l do 50 mg/l NH3-N. Poziomy azotanów wskazują na etap konwersji związkówamoniaku i azotu organicznego do azotanów w tlenowych procesach biologicznych podczas nitryfikacji.

Zbiornik wyrównawczy ścieków monitoruje azot ogólny z wody dopływowej podczas pośrednich etapów obróbki osadu wodnego.

Czas retencji osadu

Prawidłowy czas retencji osadu (SRT) i poziom MLSS w zbiorniku napowietrzania mają zasadnicze znaczenie dla zapewnienia zgodności z przepisami i energooszczędnego oczyszczania w celu zapewnienia stabilnej nitryfikacji.

Obróbka osadu w tym zbiorniku napowietrzania rozpoczyna nitryfikację amoniaku. Monitorowanie azotu zapewnia zgodność z przepisami i energooszczędne oczyszczanie.

W jaki sposób monitoruje się azot ogólny?


Zestaw odczynników, azot-amoniak firmy Hach , TNT, AmVer (salicylan), niski zakres

Metoda redukcji chlorku tytanu (azot ogólny nieorganiczny)

Jony tytanu (III) redukują azotany i azotyny do amoniaku w środowisku podstawowym. Po odwirowaniu w celu usunięcia ciał stałych amoniak łączy się z chlorem w celu utworzenia monochloraminy. Monochloramina wchodzi w reakcję z salicylanem, tworząc kwas 5-aminosalicylowy (roztwór zielony), tak jak w przypadku metody salicylanu w azocie amoniakalnym (patrz azot i amoniak).

Rozwiązanie laboratoryjne:

Azot ogólny w związkach nieorganicznych


Hach Nitrogen (Total) TNTplus Vial Test, LR (1-16 mg/L N), 25 Tests

Metoda rozkładu nadsiarczanu (azot ogólny)

Alkaliczny rozkład nadsiarczanu przekształca wszystkie formy azotu w azotany. Po rozkładzie dodaje się pirosiarczyn sodu w celu wyeliminowania interferencji z tlenkami halogenowymi. W warunkach silnie kwaśnych azotany wchodzą w reakcję z kwasem chromotropowym, nitryfikując pierścienie bifenylu w kilku miejscach i tworząc kilka produktów azotanowych. Produkty azotanowe są mierzone przy 410 nm.

Laboratoryjny/przenośny:

TNT LR

TNT HR

Alkaliczny rozkład nadsiarczanu przekształca wszystkie formy azotu w azotany. Po rozkładzie dodaje się pirosiarczyn sodu w celu wyeliminowania interferencji z tlenkami halogenowymi. W warunkach silnie kwaśnych azotany wchodzą w reakcję z kwasem chromotropowym, nitryfikując pierścienie bifenylu w kilku miejscach i tworząc kilka produktów azotanowych. Produkty azotanowe są mierzone przy 410 nm.

Rozwiązanie laboratoryjne:

Test kuwetowy azotu ogólnego LCK138 Laton 1–16 mg/l TN, 25 testów

Test kuwetowy azotu ogólnego LCK238 Laton 5–40 mg/l TN, 25 testów

Test kuwetowy azotu ogólnego LCK338 Laton 20–100 mg/l TN, 25 testów

Test kuwetowy azotu ogólnego LCK438 Laton 100–250 mg/l TN, 25 testów

Nieorganiczne i organiczne związki azotu są rozkładane za pomocą nadtlenodisiarczanu i utleniane do azotanów. Azotany są redukowany do azotynu poprzez dodanie odczynnika redukującego. Azotyny wchodzą w reakcję w środowisku kwaśnym z odczynnikiem barwiącym w celu wytworzenia fioletowego związku azowego. Długość fali pomiarowej wynosi 546 nm.Nieorganiczne i organiczne związki azotu są rozkładane za pomocą nadtlenodisiarczanu i utleniane do azotanów. Azotany są redukowany do azotynu poprzez dodanie odczynnika redukującego. Azotyny wchodzą w reakcję w środowisku kwaśnym z odczynnikiem barwiącym w celu wytworzenia fioletowego związku azowego. Długość fali pomiarowej wynosi 546 nm.

Online:

Analizatory azotu ogólnego serii EZ

Dwuetapowy zaawansowany proces utleniania wykorzystujący rodniki hydroksylowe. Bezpośrednia fotometryczna analiza azotanów po utlenieniu.

Online:

Analizator Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP

 

Aby dowiedzieć się więcej o monitorowaniu innych form azotu, należy odwiedzić następujące powiązane strony z parametrami: amoniak i jony amonowe, azotany i azotyny.

Często zadawane pytania

Jakie zakresy TN są dostępne w analizatorach z serii EZ?

Analizatory online serii EZ oferują wiele możliwości monitorowania azotu ogólnego w wodzie. Typowe zastosowania to analiza ścieków i wód powierzchniowych.

  • Azot ogólny EZ7700, 0,1–2 mg/
  • Azot ogólny EZ7701, 0,2–5 mg/l
  • Azot ogólny EZ7702 0,25–10 mg/l
  • Azot ogólny EZ7703, 0,5–20 mg/l

Seria EZ oferuje również analizatory kombinowane TN/TP:

  • Azot ogólny EZ7600, 0,05–2 mg/l, i fosfor ogólny, 0,01–1 mg/l
  • Azot ogólny EZ7601, 0,1–5 mg/l, i fosfor ogólny, 0,02–2 mg/l
  • Azot ogólny EZ7602, 0,2–10 mg/l, i fosfor ogólny, 0,05–5 mg/l
  • Azot ogólny EZ7603, 0,5–50 mg/l, i fosfor ogólny 0,05–10 mg/l
    Analizatory z serii EZ można również skonfigurować pod kątem pomiaru TN, NO 3 i NO 2: Azot ogólny EZ7750, 0,1–2 mg/l, azotan, 5–600 µg/l, i azotyn, 10–800 µg/l

Jaka jest zależność między związkami zawierającymi azot?

Poniżej znajduje się podsumowanie zależności między różnymi związkami azotu a metodą analizy azotu zalecaną do zastosowania:

(TIN) = (NH3) + (NO3-) + (NO2-)

(TN) = azot organiczny (wszystkie) + NH3+ NO3-+ NO2-

(TKN) = azot organiczny (utleniacz trójnegatywny*) + NH3

*Utleniacz trójnegatywny: nie uwzględnia azydków, azynów, azozwiązków, hydrazonu, nitrylu, nitrogliceryny, nitrozwiązków, oksymów i połowicznych karbazanów

Porównywanie wyników TKN

TKN = (w przybliżeniu) TN - (NR3-+ NR2-)

TKN = (w przybliżeniu) NH3 + azot organiczny

Azot organiczny:

TKN - NH3 = azot organiczny

TN-TIN = azot organiczny

Wykaz akronimów:

Azot ogólny w związkach nieorganicznych (TIN)
Amoniak (NH3)
Amon (NH4+)
Azotan (NO3-)
Azotyn (NO2-)
Azot ogólny Kjeldahla (TKN)
Azot ogólny (TN)

Czy firma Hach przeprowadza test ogólnego azotu organicznego?

Firma Hach nie dysponuje metodą bezpośredniego pomiaru ogólnego azotu organicznego.

Istnieją dwa sposoby oznaczania ogólnego azotu organicznego w próbce:

  • Pomiar TKN (ogólny azot Kjeldahla) i odjęcie wyników amoniaku na potrzeby obliczenia ogólnego azotu organicznego lub;
  • Pomiar azotu ogólnego i odjęcie wyniku ogólnego azotu nieorganicznego, aby obliczyć ogólny azot organiczny.

Czy odczynniki LCK firmy Hach są zatwierdzone do raportowania zgodności z wymogami dotyczącymi ochrony środowiska?

Tak, testy kuwetowe HACH LCK są oficjalnie uznane jako testy pomiarowe dla prawnie uzgodnionych limitów. Roztwory wzorcowe i badania międzylaboratoryjne są gwarancją zapewnienia potrzebnej jakości pomiarów.

Proszę zobaczyć: Is there a United States Environmental Protection Agency (USEPA) formatted method for simplified Total Kjeldahl Nitrogen (s-TKN™) method 10242?