Dusík, celkový

 Tlačiť

Čo je dusík?

Dusík je chemický prvok so značkou N, protónovým číslom 7 a atómovou hmotnosťou 14. Môže sa vyskytovať vo forme dvojatómových molekúl (N 2) ako bezfarebný plyn a byť súčasťou kvapalných alebo pevných zlúčenín. Približne 78 % atmosféry Zeme tvorí plynná forma dusíka, čo ho robí najrozšírenejším nezlúčeným prvkom. Počas dusíkového cyklu prechádza dusík z atmosféry do biosféry (v organických zlúčeninách) a potom späť do atmosféry. Komplexné organizmy potrebujú dusík na stavbu základných molekúl, ako sú aminokyseliny (a teda proteíny), nukleové kyseliny (DNA a RNA) a adenozíntrifosfát (ATP – molekula zabezpečujúca prenos energie). Keďže rastliny nedokážu využívať plynný dusík, spoliehajú sa na baktérie, ktoré viažu dusík v pôde a premieňajú ho na amoniak a dusitany. Baktérie tvoriace dusičnany premieňajú v aeróbnych podmienkach dusitany na dusičnany. Dusičnany predstavujú najviac oxidovanú formu dusíka.

Nitrifikácia a denitrifikácia

Nitrifikácia je dvojstupňová biologická oxidácia amoniaku na dusitan a následne na dusičnan. Denitrifikácia je mikrobiálny proces, počas ktorého je dusičnan redukovaný na molekulárny dusík. Nitrifikácia a denitrifikácia sa najviac využívajú v procesoch čistenia odpadových vôd. V týchto procesoch využívajú autotrofné baktérie, ako napr. Nitrosomonas, alebo heterotrofné baktérie, ako napr. Nitrobacter, rôzne podmienky v oxických (aeróbnych) a anoxických zónach čistenia odpadových vôd na premenu amoniaku, dusitanov a dusičnanov na plynný dusík.

Pre nitrifikáciu je okrem iných dôležitých faktorov, ako je napr. alkalita, rozhodujúca kontrola kyslíka. Rozpustený kyslík sa musí počas nitrifkácie monitorovať a riadiť. Účinná denitrifikácia závisí od nedostatku rozpusteného kyslíka a dostatočného množstva ľahko rozložiteľného uhlíka.

Celkový dusík podľa Kjeldahla

Výraz celkový dusík podľa Kjeldahla sa vzťahuje na kombináciu amoniaku a organického dusíka. Nezahŕňa však dusitanový dusík ani dusičnanový dusík.

Celkový dusík

Celkový dusík je súčtom všetkých foriem dusíka prítomných vo vode, vrátane amoniaku a organicky viazaného dusíka (celkový dusík podľa Kjeldahla), ako aj dusitanov a dusičnanov.

Amoniak a amónne ióny

Medzi amóniom a amónnymi iónmi existuje vzťah závisiaci od hodnoty pH a teploty.

Úprava vody

Korozívne vlastnosti amoniaku (v plynnom skupenstve a koncentrovaných roztokoch) môžu v závislosti od koncentrácie spôsobiť mierne podráždenie očí alebo kože až po chemické popáleniny. Okrem toho môže amoniak dokonca i v nízkych koncentráciách spôsobiť estetické problémy, ako napr. nepríjemnú chuť alebo zápach vody.

Čistenie odpadových vôd

Amoniak je toxický pre vodné organizmy dokonca i vo veľmi nízkych koncentráciách. Čistiarne odpadových vôd vypúšťajú vyčistenú vodu na rôzne miesta. Väčšina čistiarní odpadových vôd vypúšťa upravenú vodu do recipientov, ktoré sú určené na špecifické využitie a žijú v nich vodné organizmy. Ich kombinácia určuje množstvo amoniaku, ktoré môže byť z čistiarní bezpečne vypúšťané.


Nakupovať teraz

Prečo merať dusík?

Zatiaľ čo dusík vo forme amoniaku, dusitanov a dusičnanov je základnou živinou pre rastliny a živočíchy, nadmerné množstvo dusíka môže mať mnohých prípadoch nepriaznivý vplyv.

  • Vysoké koncentrácie dusíka vo vodách môžu spôsobiť spotrebovanie rozpusteného kyslíka a negatívne tak ovplyvniť vodné organizmy.
  • Pitná voda obsahujúca nadmerné množstvo dusíka vo forme amoniaku alebo dusičnanov môže predstavovať riziko pre verejné zdravie. Zmeny v koncentráciách dusitanov v rozvodných systémoch pitnej vody môžu okrem toho indikovať začiatok nitrifikácie, čo negatívne ovplyvňuje kvalitu vody.
  • Pri čistení odpadových vôd môžu byť vysoké koncentrácie amoniaku v spojení so zvýšeným pH toxické pre mikroorganizmy zodpovedné za vyhnívanie kalu.

V spoločnosti Hach ® nájdete testovacie zariadenia, zdroje informácií, školenia a softvér, ktoré potrebujete na úspešné monitorovanie a riadenie obsahu dusíka vo vašej špecifickej procesnej aplikácii.

 

LCK

Vybrané produkty na meranie dusíka

Analyzátory celkového dusíka radu EZ

Online analyzátory radu EZ ponúkajú mnoho možností na monitorovanie celkového dusíka vo vode.

Nakupovať teraz

Spektrofotometre

Spoločnosť Hach vytvára riešenia, ktoré zjednodušia vaše každodenné analýzy.

Nakupovať teraz

Reagencie pre celkový dusík

Spoločnosť Hach sa zaoberá poskytovaním vysokokvalitných reagencií na každodenné aj náročné analýzy vody.

Nakupovať teraz

LT200

LT200 umožňuje úsporu času a zaisťuje presnosť analýzy.

Nakupovať teraz

 

Ktoré procesy vyžadujú monitorovanie dusičnanov a dusitanov?

Povrchová voda, zmiešaná voda a podzemná voda

Amoniak, dusitany a dusičnany sa môžu vyskytovať vo vodách prirodzene alebo v dôsledku presakovania hnojív, živočíšneho odpadu, zlyhania septikov, zmiešania s chloraminovanou vodou alebo priemyselným odpadom obsahujúcim inhibítory korózie. Je preto dôležité monitorovať hodnoty obsahu amoniaku, dusitanov a dusičnanov s cieľom riadiť a optimalizovať úpravu vody.

Tyrkysová voda sa trblieta v jaskyni. V zdrojoch podzemnej vody sa často prirodzene vyskytuje dusík vo forme amoniaku, dusitanov a dusičnanov.

Úprava pitnej vody

Keď sa počas dezinfekcie nepoužíva amoniak, jeho prítomnosť v rozvodnom systéme môže indikovať vylúhovanie z materiálov používaných pri budovaní potrubí alebo kontamináciu vody následkom poškodenia systému. Reakciou neželaného amoniaku s chlórom dochádza k zníženiu účinnosti dezinfekcie chlórovaním.

Keď sa amoniak používa na dezinfekciu v procese chloraminácie, jeho koncentrácia sa musí monitorovať a regulovať, aby sa zabezpečila ochrana zdravia verejnosti.

Táto úpravna vôd používa amoniak, zdroj dusíka, pri dezinfekcii.

Akvakultúra

Amoniak je odpadový produkt vodných organizmov a môže byť toxický pre ryby a vodné rastlinstvo už v koncentrácii 0,5 mg/L. V umelých akváriách sa amoniak môže rýchlo zmeniť na dusitan a napokon na dusičnan. U väčšiny akvárií je snahou dosiahnuť nulový obsah amoniaku.

V prirodzených vodných prostrediach môžu vysoké hodnoty obsahu amoniaku viesť k nadmernému rastu rias, čo blokuje slnečné svetlo a teda zhoršuje prenikanie svetla a fotosyntézu.

Akvakultúrne sieťové ohrady používané na chov morských živočíchov. Vedľajším produktom tohto chovu je amoniak, ktorý môže byť tiež toxický pre ryby.

Poľnohospodárstvo

Dusík vo forme amoniaku využívajú rastliny na tvorbu základných organických molekúl, ktoré potrebujú zložité organizmy. Na podporu a zlepšenie tohto prirodzeného procesu (ktorý je súčasťou cyklu dusíka) sa do hnojív často pridáva amoniak. Napríklad hydroponické živné roztoky obsahujú dusík vo forme amónnej soli. Amoniak môže byť prítomný v pôde aj ako dôsledok dávkovania močoviny.

Poľnohospodársky traktor hnojí plodiny a privádza dusík vo forme amoniaku.

Farmaceutický priemysel

Pri farmaceutickej výrobe sa roztok amoniaku používa na regeneráciu slabých aniónových výmenných živíc a úpravu pH procesnej vody.

Farmaceutiká používajú roztok amoniaku na regeneráciu slabých aniónových výmenných živíc. Amoniak je zdrojom dusíka.

Čistenie odpadových vôd

Metódy stanovenia celkového dusíka merajú zaťaženie dusíkom v pritekajúcich tokoch, v medzistupňoch úpravy kalov z odpadových vôd a v odtekajúcich vodách na posúdenie celkovej účinnosti čistiarne. Posudzovanie koncentrácie dusíka umožňuje zvyšovať účinnosť monitorovania procesov, úpravy a redukcie dusíka počas celého procesu čistenia.

Typické hodnoty obsahu amoniaku v surových komunálnych odpadových vodách sa pohybujú v rozsahu 30 mg/L – 50 mg/L NH 3-N. Koncentrácia dusičnanov indikuje stupeň premeny amoniaku a foriem organického dusíka na dusičnany aeróbnym biologickým procesom počas nitrifikácie.

Vo vyrovnávacej nádrži odpadovej vody sa monitoruje celkový dusík z pritekajúcich vôd počas medzistupňov úpravy kalov z odpadových vôd.

Vek kalu

Správny vek kalu a koncentrácia aktivovaného kalu v prevzdušňovacej nádrži predstavujú základ dodržiavania predpisov a energeticky účinného spracovania na zaistenie stabilnej nitrifkácie.

Spracovanie kalu v tejto prevzdušňovacej nádrži spúšťa nitrifikáciu amoniaku. Monitorovanie dusíka tu zabezpečuje dodržiavanie predpisov a energeticky účinné spracovanie.

Ako sa monitoruje celkový dusík?


Súprava reagencií na stanovenie amónneho dusíka od spoločnosti Hach, TNT kyvetový test, metóda AmVer (salicylát), nízky rozsah

Metóda redukcie chloridu titaničitého (celkový anorganický dusík)

V zásaditom prostredí redukujú titanité (III) ióny dusičnany a dusitany na amoniak. Po odstránení pevných látok centrifugáciou amoniak reaguje s chlórom a vytvorí monochloramín. Monochloramín zreaguje so salicylátom a vytvorí 5-aminosalicylát (zelený roztok), ako pri salicylátovej metóde stanovenia amoniakálneho dusíka (pozri dusík a amoniak).

Stolová verzia:

Celkový anorganický dusík


Laton Kyvetový test pre celkový dusík 1 – 16 mg/L TNb

Metóda mineralizácie peroxodisíranom (celkový dusík)

Alkalická mineralizácia peroxodisíranom premieňa všetky formy dusíka na dusičnan. Aby sa eliminovali interferencie oxidov halogénov, pridáva sa po mineralizácii disiričitan sodný. V silne kyslých podmienkach reaguje dusičnan s kyselinou chromotropovou, aby na niektorých miestach nitroval bifenylové kruhy a vytvoril niekoľko nitrovaných produktov. Nitrované produkty sa merajú pri 410 nm.

Prenosná verzia:

TNT nízky rozsah

TNT vysoký rozsah

Anorganické a organické zlúčeniny dusíka sa mineralizujú peroxodisíranom a oxidujú na dusičnan. Dusičnanové ióny reagujú s 2,6-dimetylfenolom v roztoku kyseliny sírovej a fosforečnej a vytvárajú nitrofenol. Vlnová dĺžka merania je 345 nm.

Stolová verzia:

LCK138

LCK238

LCK338

LCK438

Anorganické a organické zlúčeniny dusíka sa mineralizujú peroxodisíranom a oxidujú na dusičnan. Pridaním redukčnej reagencie sa dusičnan redukuje na dusitan. Dusitan reaguje v kyslom prostredí s farebnou reagenciou a vytvára fialový azo komplex. Vlnová dĺžka merania je 546 nm.

Online:

Analyzátory celkového dusíka radu EZ

Proces pokročilej dvojstupňovej oxidácie použitím hydroxylových radikálov. Priama fotometrická analýza dusičnanov po oxidácii.

Často kladené otázky

Aké rozsahy celkového dusíka ponúkajú analyzátory série EZ?

Online analyzátory radu EZ ponúkajú viaceré možnosti monitorovania celkového dusíka vo vode. Typické aplikácie sú odpadová voda a povrchová voda.

  • EZ7700 dusík, celkový, 0,1 - 2 mg/L
  • EZ7701 dusík, celkový, 0,2 - 5 mg/L
  • EZ7702 dusík, celkový, 0,25 - 10 mg/L
  • EZ7703 dusík, celkový, 0,5 - 20 mg/L

Rad EZ umožňuje tiež kombináciu analyzátorov celkového dusíka a celkového fosforu:

  • EZ7600 dusík, celkový, 0,05 - 2 mg/L a fosfor, celkový, 0,01 - 1 mg/L
  • EZ7601 dusík, celkový, 0,1 - 5 mg/L a fosfor, celkový, 0,02 - 2 mg/L
  • EZ7602 dusík, celkový 0,2 - 10 mg/L a fosfor, celkový, 0,05 - 5 mg/L
  • EZ7603 dusík, celkový 0,5 - 50 mg/L a fosfor, celkový, 0,05 - 10 mg/L
    Rad EZ je tiež možné nakonfigurovať tak, aby meral celkový dusík, NO 3 and NO 2:
    EZ7750 dusík, celkový, 0,1 - 2 mg/L a dusičnany, 5 - 600 µg/L a dusitany, 10 - 800 µg/L

Aký je vzťah medzi zlúčeninami obsahujúcimi dusík?

Nižšie je uvedený súhrn vzťahov medzi rôznymi zlúčeninami dusíka a odporúčanou metódou analýzy:

(TIN) = (NH 3) + (NO 3 -) + (NO 2 -)

(TN) = organický dusík (celkový) + NH 3 + NO 3 - + NO 2 -

(TKN) = organický dusík (trojmocný oxidatívny*) + NH 3

*Trojmocný oxidatívny: nezohľadňuje azid, azín, azo, hydrazón, nitril, nitro, nitrózo, oxím ani semikarbazón

Porovnanie výsledkov TKN

TKN = (pribl.) TN - (NO 3 - + NO 2 -)

TKN = (pribl.) NH 3 + organický dusík

Organický dusík:

TKN - NH 3 = organický dusík

TN-TIN = organický dusík

Vysvetlivky skratiek:

Celkový anorganický dusík (TIN)
Amoniak (NH 3)
Amónium (NH 4 +)
Dusičnan (NO 3 -)
Dusitan (NO 2 -)
Celkový dusík podľa Kjeldahla (TKN)
Celkový dusík (TN)

Má spoločnosť Hach test na stanovenie celkového organického dusíka?

Spoločnosť Hach nemá metódu na priame meranie celkového organického dusíka.

Na stanovenie celkového organického dusíka vo vzorke existujú dva spôsoby:

  • zmerať TKN (celkový dusík podľa Kjeldahla) a odpočítať výsledky amoniaku na výpočet celkového organického dusíka alebo;
  • zmerať celkový dusík a odpočítať výsledok celkového anorganického dusíka na výpočet celkového organického dusíka.