Ammónia és ammónium

 Nyomtatás

Mi az ammónia?

Az ammónia hidrogén és nitrogén (egy nitrogénatom és három hidrogénatom, NH 3) színtelen, szúrós szagú, gáznemű keveréke, amely vízben nagyon jól oldódik.

Az ammónia a természetben a nitrogéntartalmú szerves anyagok (állati és növényi fehérje) mikrobiológiai bomlásának terméke. Mesterséges módon is előállítható, használják műtrágyák, műanyagok, gyógyszerek és egyéb vegyi anyagok gyártásához.

A felszín alatti vizekben az ammónia a mikrobiológiai folyamatok miatt van jelen. Azonban a felszíni vizekben az ammónia-nitrogén jelenléte általában háztartási szennyezésre utal. A túlzott ammónia károsíthatja a növényzetet, és rendkívül mérgező a vízi élővilágra nézve, különösen magas pH-érték és hőmérséklet mellett.

Ammóniaoldat

A különböző alkalmazásokhoz „ammóniaoldat” előállítása céljából az ammóniát vízben feloldják. Az ammónia vizes oldata (ammóniaoldat) instabil, és az ammónia koncentrációja a szállítás vagy a tárolás során csökkenhet. Ezért a szállított oldatok számlázása a létesítménybe vagy a végfelhasználóhoz érkező ammónia-koncentráció alapján történik.

Mi az ammónium?

Az ammónium egy nitrogén- és négy hidrogénatomot (NH 4 +) tartalmazó vegyület. Míg az ammónia egy semleges, nem ionizált molekula (gyenge bázis), az ammónium egy pozitív töltést hordozó ion. Ezenkívül az ammónia erős szagot bocsát ki, de az ammónium szagtalan.

A legfontosabb tényező, amely meghatározza az ammónia és az ammónium arányát a vízben, a pH. Az ammónia aktivitását az oldat ionerőssége és hőmérséklete is befolyásolja. Fontos megjegyezni, hogy míg a molekuláris ammónia káros lehet a vízi élővilágra, az ammónium-ion alapvetően ártalmatlan. A víziparban fontos ismerni a hidrogénhez kötött nitrogén koncentrációját. Ezért az ammónia és az ammónium kifejezést egymással felcserélhetően használják, NH 3 -N vagy NH 4 -N formában ábrázolják, és általában mg/L-ben vagy ppm N-ben fejezik ki.

Az ammónia és az ammónium közötti kapcsolatot meghatározó kémiai egyenlet a következő:
NH 3 + H 2O <-> NH 4 + + OH -

Ha a pH alacsony, az egyensúly jobbra tolódik, ha a pH magas, akkor balra. Szobahőmérsékleten, 6 alatti pH esetén az ammónia-nitrogén aránya NH 3 formában alacsony, és szinte minden ammónia-nitrogén NH4 +-ként van jelen. 8 körüli pH mellett az NH 3 aránya 10% vagy annál kisebb, 9 feletti pH esetén pedig kb. 50%. 11 feletti pH esetén az oldatban lévő összes ammónium-ion átalakul molekuláris ammóniává. Az ammónia oldat aktivitása alacsony hőmérsékleten sokkal alacsonyabb.


Vásárlás most

Miért kell felügyelni az ammónia mennyiségét?

Az ammóniát mind reagensként, mind mérési paraméterként használják a víz- és szennyvízkezelés számos területén.

  • A forrásvízben a természetben előforduló ammóniát figyelik.
  • A klóraminációs fertőtlenítő folyamat során az ammóniát klórral kombinálják az ivóvíz kezelésére és az elosztórendszerek tisztaságának fenntartásához.
  • Időnként ammóniát alkalmaznak pH-szabályozáshoz, például a gyógyszeriparban.
  • Az ammóniát széles körben ellenőrzik a szennyvizek nitrifikációs és denitrifikációs folyamataiban.

Bár alacsony koncentrációban lényegében ártalmatlan, a magas ammóniaszint károkat okozhat, és egészségügyi kockázatot jelenthet. Ezért az ammóniaszinteket megfelelő módon monitorozni és kontrollálni kell.

A Hach ® vállalatnál minden olyan tesztberendezést, erőforrást, képzést és szoftvert megtalál, amely ahhoz szükséges, hogy sikeresen felügyelhesse és kezelhesse ammóniaszintjeit a folyamat-alkalmazásában.

Kiemelt ammóniafelügyeleti termékek

Spektrofotométerek

A Hach számos piacvezető spektrofotométert kínál a vízelemzési alkalmazásokhoz.

Vásárlás most

Koloriméter

A Hach könnyen használható, strapabíró, hordozható műszerei ellenállnak a terepen fellépő egyedi kihívásoknak.

Vásárlás most

HQD asztali mérőműszerek

A Hach HQ440D laboratóriumi multiméter egy modern laboratóriumi műszer, amely révén többé nem kell becslésekre hagyatkozni a mérések során.

Vásárlás most

HQ440D laboratóriumi kétbemenetes, több paraméteres mérőműszer (pH, vezetőképesség, optikai oldott oxigén, ORP és ISE)

A HQD ® mérőműszerekhez intelligens IntelliCAL ® elektródák csatlakoztathatók, amelyek automatikusan felismerik a tesztelési paramétert.

Vásárlás most

HQ sorozatú hordozható mérők

A HQ sorozat olyan vízminőségi szakembereknek készült, akik elektrokémiai elemzést kívánnak végezni helyszíni és laboratóriumi környezetekben.

Vásárlás most

Amtax sc ammónium-elemző

A Hach gázérzékelős elektródával szerelt Amtax sc Online elemzőműszerét arra tervezték, hogy a lehető legpontosabban, közvetlenül a kezelési folyamatnál (külső helyszín) határozza meg az ammóniumkoncentrációt.

Vásárlás most

EZ sorozatú ammónium analizátor

Az EZ sorozatú online elemzők többféle lehetőséget kínálnak a víz ammóniatartalmának monitorozására.

Vásárlás most

A-ISE sc érzékelők

A Hach digitális, ionszelektív A-ISE sc szondáját arra tervezték, hogy közvetlenül a közegben határozza meg az ammóniumkoncentrációt.

Vásárlás most

AN-ISE sc

A Hach digitális AN-ISE sc kombinációs ammónium- és nitrátérzékelője ionszelektív elektróda használatával végez folyamatos, közvetlen méréseket.

Vásárlás most

SL1000 hordozható párhuzamos elemzők

A Hach SL1000 hordozható párhuzamos elemzővel (PPA) kevesebb, mint feleannyi lépésben végezhetők el ugyanazok a tesztek, mint manuálisan.

Vásárlás most

Szabad & összes ammónia reagens

A Hach elkötelezett amellett, hogy kiváló minőségű reagenseket biztosítson a különböző vízelemzésekhez.

Vásárlás most

 

Mely folyamatok igénylik az ammónia felügyeletét?

Ivóvízkezelés

A gáz halmazállapotú ammóniát és koncentrált oldatait körültekintően és az OSHA (vagy más vonatkozó szabályozó ügynökség) előírásaival összhangban kell kezelni. Erre azért van szükség, mert erősen korrozív tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek koncentrációtól függően komoly egészségügyi kockázatot jelentenek, kezdve az enyhe szem- vagy bőrirritációtól a kémiai égésig. Emellett a gáztalanító ammónia olyan esztétikai problémákat okozhat, mint a kifogásolható íz vagy szag.

Ha az ammóniát nem fertőtlenítésre használják, az elosztórendszerben való jelenléte jelezheti a csőrendszeres kiépítésénél használt anyagok kioldódását vagy a rendszer károsodása miatt bekövetkező vízszennyeződést. Ha a nem kívánt ammónia a klórhoz kötődik, csökkenti a klór fertőtlenítő erejét.

Klóramináció

Néhány fertőtlenítő folyamat során az ammóniát szándékosan klórral kombinálják, hogy monoklóramint állítsanak elő. Bár a szabad klór erősebb fertőtlenítőszer, a monoklóramin (ammónia és klór együttese) egy erősebb vegyület, így hosszabb ideig megmarad az elosztórendszerben, ezzel biztosítva a fertőtlenítés hatékonyságát egészen a csapig. Ezenkívül a klóraminok kevésbé intenzíven reagálnak a különböző szennyeződésekre a nyersvízben, különösképp a szerves anyagokra, így minimalizálva néhány rákkeltő fertőtlenítő melléktermék (DBP) képződését. A klóraminációs folyamat optimalizálása érdekében fontos a cél-fertőtlenítőszerek képződésének monitorozása, miközben meg kell akadályozni a kevésbé kívánatos diklóramin vagy triklóramin (nitrogén-triklorid) képződését. A monoklóramin tesztet a szabadammónia-meghatározással együtt alkalmazzák a megfelelő fertőtlenítőszer képződésének biztosítására, valamint a klór és/vagy ammónia túladagolásának elkerülésével csökkentik a nyersanyagköltségeket.

Szabad ammónia

A klóramináció során a klórhoz nem kötődő ammóniát szabad ammóniának (NH 4 + és NH 3) nevezik. Semleges pH-értéken és szobahőmérsékleten szinte minden szabad ammónia NH 4 + formában van jelen. A pH és a hőmérséklet növekedésével az NH 3 mennyisége nő, és az NH 4 + mennyisége csökken. Amikor klóraminált víz szabadul fel, a szabad ammónia mennyisége növekszik, mivel a monoklóramin reakcióba lép az elosztórendszer vizében található különböző szerves anyagokkal és baktériumokkal, kielégítve a klór iránti igényt. A magasabb szabadammónia-szint a nitrifikáció beindulását jelzi. A szabadammónia-szint hirtelen csökkenése arra utal, hogy nitrifikáció van folyamatban, és nitrit keletkezik. A szabad ammónia mennyisége fontos tényező annak megállapításához, hogy a beadagolóállomáson mennyi szabad klórt kell beadagolni a monoklóramin mennyiségének növeléséhez. A szabad ammóniaszint 5:1 arányú szabad klór hozzáadásával csökkenthető Cl 2:N-ként, a folyamat irányításához, és a nitrifikációs potenciál minimálisra csökkentéséhez.

Összes ammónia

Az összes ammónia a monoklóramin (NH 2Cl), egyéb klóraminok, ammónium-ion (NH 4 +) és molekuláris ammónia (NH 3) formájában jelen lévő ammónia-nitrogén mennyisége. Ez a paraméter elsődleges vagy másodlagos megerősítésként szolgálhat a klóramináció folyamatának ellenőrzéséhez.

Egy pohár ivóvíz kiemeli az ivóvízben lévő ammónia nyomon követésének fontosságát, mivel egészségügyi, szag- és ízproblémákat okozhat.
Klórtartályok felhalmozva egy ivóvíz-üzemben történő használatra.

Felszíni/felszín alatti vizek kezelése

Az ammónia melléktermékként keletkezik, amikor a baktériumok lebontják a természetes anyagokat a talajban. Magas ammóniaszintet okozhat a vasban gazdag talaj, erdő vagy műtrágya közelsége, valamint a fekáliaszennyezés is.

Egy türkizkék színű tó egy barlangban. A színt a vízben szuszpendált apró méretű ásványi anyagok okozzák.

Szennyvízkezelés

A szennyvízkezelés során az ammóniaszintek a bakteriális hatás következtében rendkívül magas koncentrációkat érhetnek el. Az ammónia először a nitrifikációs eljárás során nitráttá alakul, majd a denitrifikáció során nitrogénné (N 2) redukálódik. Tudjon meg többet a lakossági szennyvízkezelésről. Nagy koncentrációban és magas pH-értéken az ammónia mérgező lehet az iszapbontó mikrobák számára. Továbbá a vízi élővilág károsodásának megelőzése érdekében elengedhetetlen az ammónia felügyelete és eltávolítása a kezelt szennyvízből, mielőtt az a természetes víztestekbe kerülne.

A szennyvízkezelés során a magas ammóniaszint mérgező lehet az iszapbontó mikrobák számára; ez a levegőztető medence segíti az ammónia nitrátra való átalakítását.

Akvakultúra

A vízi élővilág „hulladékaként”, az ammónia akár már 0,5 mg/L-es koncentrációban is mérgező lehet a halakra és a vízi növényekre nézve. A kialakított akváriumokban az ammónia gyorsan nitritté, majd nitráttá alakítható. A legtöbb akvárium célja a nulla ammóniaszint biztosítása.

Természetes vízi környezetben a magas ammóniaszintek túlzott algásodást eredményezhetnek, ami gátolja a napfényt, az etetést és a fotoszintézist.

Az akvakultúra, a tengeri ételekhez felhasznált élőlények tenyésztése ammóniát termel a természetes szennyvízben. Az itt bemutatott haltenyésztő hálórendszerek szintén ártalmasak lehetnek.

Mezőgazdaság

Mivel a növények nem tudják a nitrogént közvetlenül a légkörből megkötni, a nitrogénmegkötő baktériumokra támaszkodnak, amelyek a nitrogént ammóniává alakítják át. Az ammóniát a növények már tudják hasznosítani, hogy egyéb alapvető szerves molekulákat hozzanak létre, amikre a komplex organizmusoknak szükségük van. E természetes folyamat (amely a nitrogénciklus része) támogatása vagy fokozása érdekében a műtrágyákhoz gyakran adnak ammóniát. Például a hidroponikus tápoldatok a nitrogént ammóniasóként juttatják be. Ammónia a talajban is jelen lehet karbamidadagolás és annak bomlása miatt.

Egy traktor növényeket trágyázik, a nitrogént ammónia formájában juttatja be.

Gyógyszergyártás

A gyógyszeriparban ammóniát használnak a pH szabályozásához, oldatát pedig ioncserélő gyanták regenerálására és pH-beállításra használják.

A gyógyszergyártók ammónia oldatot használnak a gyenge anioncserélő gyanták regenerálására.

Hogyan zajlik az ammónia felügyelete?


Hach nitrogén-ammónia készlet, szalicilát, 25 mL

Szalicilát módszer

A szalicilát módszer a jól ismert fenát módszer egy változata, de előnye, hogy mentes a higanysóktól és a fenoltól. Ez a módszer az alacsony tartományú ammónia-nitrogén meghatározásokhoz a leghasznosabb. Bár az eljárás több lépést magába foglal, mielőtt a végső zöld szín kialakul, minden reagens kényelmes porpárnák (szalicilát reagens porpárnák és lúgos cianurát porpárnák) formájában vagy porpárnák és TNT ampullák kombinációjaként kerül felhasználásra.

  1. Az ammóniavegyületek a hipoklorittal reakcióba lépve monoklóramint képeznek.
  2. A monoklóramin ezután reakcióba lép a szaliciláttal, hogy 5-aminoszalicilátot képezzen.
  3. Az 5-aminoszalicilát oxidációja egy katalizátor, a nitroprusszid (más néven nitroferricianid) jelenlétében megy végbe, ami egy kék színű vegyület, az indoszalicilát képződését eredményezi. A kék színt elfedi a sárga szín (a felesleges nitroprusszid ), zöld színű oldatot eredményezve. A kapott zöld szín intenzitása egyenesen arányos a mintában lévő ammónia koncentrációjával.

Szennyvíz
vagy természetes vizek

Klóramináció

Asztali:

Porpárnás módszer, 8155

Ammónia TNT LR módszer, 10023

Ammónia TNT HR módszer, 10031

Hordozható:

DR300 ammónia

Ammónia tesztkészlet, NI-SA

Ammónia tesztcsíkok

Online:

EZ sorozatú analizátorok

Hordozható:

Szabad ammónia és monoklóramin Chemkey-ek

Összes ammónia Chemkey

DR300 Monoklóramin/szabad ammónia

Asztali:

DR3900 spektrofotométer monoklóramin/szabad ammónia analíziséhez

Hach Intellical™ ISENH3181 ammóniaion- (NH₃) szelektív elektróda (ISE), 1 m-es kábel

Ionszelektív elektróda

Az ammónia elektróda a vizes oldatokban lévő ammóniagázt vagy erős bázis hozzáadásával gázzá alakított ammónium ionokat méri. Az elektróda egy elektrokémiai cella, amely egy üveg pH-elektródából és egy referencia elektródából áll. Egy gázáteresztő membrán választja el a mintát egy vékony elektrolitrétegtől, amely a pH-bura és a membrán között található. Magas pH-érték esetén az ammónium-ion ammóniagázzá alakul át. A gáz átdiffundál a membránon, és pH-változást okoz a vékony elektrolitrétegben. A pH-érték változása következtében változik az üveg potenciálja, és az elektróda ezt a potenciálváltozást méri. A pH-változás arányos az oldatban lévő ammónia koncentrációjával.

Asztali/hordozható:

IntelliCAL ® ISENH3181 ammóniaion- (NH 3) szelektív elektróda (ISE)

Online:

EZ sorozatú analizátorok


Hach nitrogén-ammónia reagens készlet, Nessler

Nessler módszer

Az ammóniateszt során a Nessler reagens (K 2HgI 4) reakcióba lép a mintában (erősen lúgos közeg) lévő ammóniával, sárga színt eredményezve. A szín intenzitása közvetlenül arányos az ammónia koncentrációjával.

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

Asztali:

Nessler reagens

Hordozható:

NI-8 ammónia tesztkészlet

Online:

EZ sorozatú analizátorok

Gyakran ismétlődő kérdések

A Nessler és a szalicilát módszerek kimutatják az ammóniát vagy az ammóniumot?

Mind a Nessler, mind a szalicilát módszerek a molekuláris ammóniával való reakción alapulnak egy alapoldatban. Ha az eredeti minta ammónium-ionokat tartalmazott, az alapreagensek átalakítják molekuláris ammóniává, amely reakcióba lépve megadja a teszt eredményét. Ezek az egyszerű ammóniatesztek azonban nem tartalmaznak ammóniát, amely a szervesen kötött aminocsoportokban található. A valódi összammónia-teszt klóraminokat tartalmaz, és a szerves ammónia feldolgozásához a mintát savas oldatban fel kell melegíteni.

Mivel a vizsgálati eredmény a molekuláris ammónia (NH 3) és az ionos ammónium (NH 4 +) együttes mennyisége, a jelentés előnyben részesített mértékegysége a nitrogén (NH 3 -N). A legtöbb Hach koloriméter és spektrofotométer képes a vizsgálati eredmények nitrogén, ammónia és ammónium közötti átalakítására. Ez nem változtatja meg a teszt kémiáját, csak a mértékegységeket. Meg kell jegyezni, hogy bár az ammóniában és az ammóniumban ugyanannyi nitrogén van, a N – NH 3 és NH 4 + sztöchiometriai aránya nem pontosan egyenlő a hidrogénatomok eltérő száma miatt.

  • Az NH 3 -N mg/L-ről NH 3 mg/L-re történő átváltáshoz 1,216-del szorozza meg az értéket.
  • Kiszámítása: az NH 3 moláris tömege osztva a N moláris tömegével (17,034 ÷ 14,01 = 1,216).
  • Az NH 3 -N mg/L-ről NH 4 mg/L-re történő átváltáshoz 1,288-del szorozza meg az értéket.
  • Kiszámítása: az NH 4 + moláris tömege osztva a N moláris tömegével (18,042 ÷ 14,01 = 1,288).

Mit mér valójában az Amtax sc analizátor?

Amikor a mérés megjelenik az Amtax sc készüléken, a mértékegysége „NH 4 -N” vagy „NH 4”, ami azt jelenti, hogy a mérés ammóniumban kerül kifejezésre, és az értékeket nitrogénként (illetve „NH 4, mint N”) vagy ammóniumként jelzi ki. Az ammóniakoncentráció kifejezésében („NH 4 -N” vagy „NH 3 -N”) nincs különbség, mivel mindkét esetben nitrogénként kerül kiszámításra, ami mindkét formában azonos.

Az Amtax sc analizátor nátrium-hidroxiddal (NaOH) állítja be a pH-t, és az ammóniumionokat (NH 4 +) ammóniagázzá (NH 3) alakítja át, amely egy ammóniagáz-szelektív membránon halad át, és az elektrolit oldat pH-eltolódásához vezet. Ez a pH-eltolódás mV-jelként mérhető, és arányos a mintában lévő ammónia (NH 3) koncentrációjával.

Milyen koncentrációjú ammónia mérgező a halakra?

Az ammónia vízben ammónium ionként (NH 4 +) vagy nem ionizált ammóniaként (NH 3) van jelen. A halakra nézve a nem ionizált ammónia mérgező, míg az ammónium-ion nem, kivéve rendkívül magas koncentráció esetén. 7-es pH-értéken és szobahőmérsékleten szinte minden ammónia NH4+ formában van jelen. A pH és a hőmérséklet növekedésével az NH 3 mennyisége nő, és az NH 4 + mennyisége csökken.

A mintában lévő nem ionizált ammónia koncentrációjának méréséhez kövesse az alábbi lépéseket:

  1. Mérje meg az ammóniakoncentrációt bármilyen ammóniás módszerrel, kivéve a szabad ammóniás módszert.
  2. Mérje meg a minta pH-értékét és hőmérsékletét. Tekintse meg a „Nem ionizált ammónia százalékos aránya vizes oldatban pH-érték és hőmérséklet szerint, Emerson és társai adataiból számítva*” táblázatot az FF2 édesvízi-akvakultúrás tesztkészlet útmutatójának 11. oldalán.
  3. A táblázat, a minta pH-ja és a minta hőmérséklete alapján határozza meg az NH 3 százalékos értékét.
  4. Szorozza meg az ammóniakoncentrációt a táblázatban szereplő értékkel, majd ossza el 100-zal.