⚗️ Azot amonowy w wodzie — bezpośrednia nessleryzacja (odczynnik Nesslera, pomiar żółtego zabarwienia przy 425 nm)

Fizykochemia PN-C-04576-4

Przegląd

Nessleryzacja jest najstarszą i wciąż stosowaną metodą kolorymetrycznego oznaczania azotu amonowego. Odczynnik Nesslera w środowisku silnie zasadowym tworzy z jonami amonowymi żółty produkt, którego intensywność jest proporcjonalna do stężenia amoniaku; pomiar wykonuje się przy 425 nm. Procedura producenta (Hach, metoda 8038, adaptacja Standard Methods 4500-NH₃ B i C) obejmuje zakres 0 do 2,500 mg NH₃-N/l dla wody, ścieków i wody morskiej, przy czym dla ścieków i wody morskiej wymagana jest wcześniejsza destylacja; szacunkowa granica wykrywalności to 0,017 mg/l.

Sposób postępowania w metodzie bezpośredniej: do 25 ml próbki i tyle samo wody dejonizowanej (ślepa próba) dodaje się po trzy krople stabilizatora mineralnego (kompleksuje twardość) i po trzy krople alkoholu poliwinylowego jako czynnika dyspergującego, następnie po 1,0 ml odczynnika Nesslera; po jednominutowym czasie reakcji mierzy się absorbancję. Pomiar trzeba wykonać nie później niż 15 minut po dodaniu odczynnika.

Wariant z destylacją opisuje metoda EPA 350.2 („Nitrogen, Ammonia — Colorimetric; Titrimetric; Potentiometric — Distillation Procedure"): próbkę buforuje się do pH 9,5 buforem boranowym, aby ograniczyć hydrolizę cyjanianów i organicznych związków azotu, i destyluje do roztworu kwasu borowego; amoniak w destylacie oznacza się kolorymetrycznie przez nessleryzację (zakres 0,05–1,0 mg NH₃-N/l), miareczkowo kwasem siarkowym 0,02 N wobec wskaźnika mieszanego (1,0–25 mg/l) albo potencjometrycznie elektrodą amoniakalną (0,05–1400 mg/l).

Przeszkody: żelazo i siarczki powodują zmętnienie z odczynnikiem Nesslera na każdym poziomie stężeń; twardość do 500 mg/l CaCO₃ i 500 mg/l Mg (jako CaCO₃) nie przeszkadza, powyżej — trzeba dodać więcej stabilizatora mineralnego; woda morska wymaga 1,0 ml stabilizatora, co obniża czułość o około 30 % przez wysokie stężenie chlorków; glicyna, aminy alifatyczne i aromatyczne, organiczne chloraminy, aceton, aldehydy i alkohole dają zielonkawe lub inne przebarwienia albo zmętnienie i wymagają destylacji. Chlor pozostały usuwa się arseninem sodu lub tiosiarczanem. Wg EPA przeszkadzają również związki aromatyczne, aminy, lotne związki zasadowe i cyjanki.

Utrwalanie: próbki pobiera się do czystych butelek szklanych lub z tworzywa, przy obecności chloru dodaje jedną kroplę tiosiarczanu sodu 0,1 N na każde 0,3 mg/l Cl₂ w litrze próbki, zakwasza kwasem siarkowym do pH ≤ 2 (co najmniej 2 ml) i przechowuje w 4 °C lub niżej — utrwalone próbki są trwałe do 28 dni; przed analizą ogrzewa się je do temperatury pokojowej i zobojętnia wodorotlenkiem sodu 5 N, korygując wynik o dodane objętości.

Zasada metody

Odczynnik Nesslera (zasadowy roztwór tetrajodortęcianu(II) potasu) reaguje z jonami amonowymi, tworząc żółty produkt, którego absorbancja przy 425 nm jest proporcjonalna do stężenia azotu amonowego. Przed dodaniem odczynnika próbkę traktuje się stabilizatorem mineralnym (kompleksuje wapń i magnez, zapobiegając wytrącaniu wodorotlenków w środowisku zasadowym odczynnika) oraz alkoholem poliwinylowym, który stabilizuje zawiesinę barwnego produktu i zapewnia powtarzalny odczyt. Ślepą próbę prowadzi się równolegle z wodą dejonizowaną — sam odczynnik daje w niej słabe żółte zabarwienie. Dla ścieków, wody morskiej i próbek z substancjami organicznymi konieczna jest wcześniejsza destylacja: próbkę buforuje się boranem do pH 9,5 i destyluje do roztworu kwasu borowego, a nessleryzację wykonuje się na destylacie. Kalibrację sprawdza się metodą dodatku wzorca (ampułki wzorcowe 50 mg/l NH₃-N, dodatki 0,1, 0,2 i 0,3 ml do próbek 25 ml — każdy dodatek powinien dać odzysk bliski 100 %) albo roztworem wzorcowym 1,0 mg/l NH₃-N.

Zastosowania

• Woda do spożycia i wody surowe — azot amonowy jako wskaźnik świeżego zanieczyszczenia
• Ścieki komunalne i przemysłowe (po destylacji) — kontrola nitryfikacji i dotrzymania warunków pozwolenia wodnoprawnego
• Woda morska i wody zasolone — po dodaniu zwiększonej dawki stabilizatora mineralnego lub po destylacji
• Szybkie oznaczenia przesiewowe w laboratoriach oczyszczalni — wynik w kilka minut od pobrania
• Laboratoria akredytowane wg PN-C-04576-4:1994 (bezpośrednia nessleryzacja)

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-C-04576-4:1994

Tytuł (PL)

Woda i ścieki — Badania zawartości związków azotu — Oznaczanie azotu amonowego w wodzie metodą bezpośredniej nessleryzacji

Title (EN)

Water and waste water — Tests for nitrogen compounds — Determination of ammonium nitrogen in water by direct Nesslerization

Procedura krok po kroku

1. Pobór i utrwalenie

   Pobrać próbkę do czystej butelki szklanej lub z tworzywa. Przy obecności chloru dodać 1 kroplę tiosiarczanu sodu 0,1 N na każde 0,3 mg/l Cl₂ w 1 l próbki. Utrwalić kwasem siarkowym do pH ≤ 2 i przechowywać w temperaturze 4 °C lub niższej (do 28 dni). Przed analizą ogrzać do temperatury pokojowej i zobojętnić NaOH 5 N; skorygować wynik o dodane objętości.

2. Decyzja o destylacji

   Dla ścieków, wody morskiej oraz próbek z glicyną, aminami, chloraminami organicznymi, acetonem, aldehydami lub alkoholami wykonać destylację: zbuforować do pH 9,5 buforem boranowym i przedestylować do roztworu kwasu borowego; dalej pracować na destylacie.

3. Przygotowanie próbki i ślepej próby

   Napełnić cylinder miarowy 25 ml próbką (przygotowaną lub destylatem), drugi — 25 ml wody dejonizowanej jako ślepa próba.

4. Stabilizacja

   Do każdego cylindra dodać 3 krople stabilizatora mineralnego, zakorkować i kilkakrotnie odwrócić; następnie dodać po 3 krople alkoholu poliwinylowego (butelkę trzymać pionowo) i ponownie wymieszać. Dla wody morskiej dodać 1,0 ml stabilizatora.

5. Nessleryzacja

   Do każdego cylindra dodać pipetą 1,0 ml odczynnika Nesslera, zakorkować i wymieszać przez odwracanie. Uruchomić czas reakcji — 1 minuta. Żółte zabarwienie pojawia się przy obecności amoniaku (sam odczynnik daje słabą żółć w ślepej próbie).

   ⏱ Czas: 1 min

6. Pomiar

   Przelać roztwory do kuwet, wyzerować przyrząd ślepą próbą i odczytać wynik przy 425 nm w mg/l NH₃-N (lub w przeliczeniu na NH₃ albo NH₄⁺). Pomiar wykonać nie później niż 15 minut po dodaniu odczynnika.

7. Kontrola dokładności

   Sprawdzić metodą dodatku wzorca: do trzech próbek 25 ml dodać 0,1, 0,2 i 0,3 ml wzorca 50 mg/l NH₃-N i zmierzyć każdą — odzysk powinien być bliski 100 %. Alternatywnie zmierzyć roztwór wzorcowy 1,0 mg/l NH₃-N.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Odczynnik Nesslera zawiera rtęć — jest toksyczny i żrący; pipetować wyłącznie z gruszką, pracować w rękawicach i okularach, unikać kontaktu ze skórą.
• Roztwory po reakcji i niezużyty odczynnik traktować jako odpad rtęciowy — zbierać oddzielnie i przekazywać uprawnionemu odbiorcy; nie wylewać do kanalizacji.
• Arsenin sodu (usuwanie chloru) jest silnie toksyczny — stosować tylko gdy konieczne, preferować tiosiarczan sodu.
• Kwas siarkowy do utrwalania i wodorotlenek sodu 5 N do zobojętniania — środki żrące, ochrona oczu i rąk.
• Destylacja z buforem boranowym: uwaga na przegrzanie i przeniesienie piany do odbieralnika; pracować pod wyciągiem.

Najczęstsze pytania