Zarejestruj się
LabCoda / Baza Wiedzy / Azot Kjeldahla

🔬 Azot Kjeldahla

Fizykochemia PN-EN 25663

Oznaczanie azotu Kjeldahla (TKN) w wodzie metodą mineralizacji z selenem, destylacji amoniakalnej i miareczkowania. Suma azotu organicznego i amonowego.

Przegląd

Azot Kjeldahla (TKN — Total Kjeldahl Nitrogen) jest sumarycznym parametrem obejmującym azot organiczny (w aminokwasach, białkach, mocznik, kwasy nukleinowe) oraz azot amonowy (NH₄⁺/NH₃). Nie obejmuje azotu azotanowego (NO₃⁻) ani azotynowego (NO₂⁻). Jest jednym z kluczowych wskaźników zanieczyszczenia organicznego wody i ścieków.

Norma PN-EN 25663 (= ISO 5663) opisuje metodę po mineralizacji z selenem — oznacza się wyłącznie azot na trzecim ujemnym stopniu utlenienia. Metoda składa się z trzech etapów: mineralizacji (roztwarzanie w H₂SO₄ z katalizatorem selenowym), destylacji (wydzielenie NH₃ po alkalizacji NaOH) i miareczkowania (oznaczenie ilościowe NH₃ kwasem). Zakres: do 10 mg N w próbce analitycznej.

TKN jest parametrem obowiązkowym w monitoringu ścieków komunalnych i przemysłowych (pozwolenia wodnoprawne), ocenie efektywności oczyszczalni (usuwanie azotu) oraz badaniu wód powierzchniowych (eutrofizacja).

Zasada metody

(1) Mineralizacja: próbka jest ogrzewana ze stężonym kwasem siarkowym (H₂SO₄) w obecności katalizatora selenowego i mieszaniny K₂SO₄/CuSO₄ w temperaturze 360–410°C. H₂SO₄ rozkłada materię organiczną utleniająco, a azot organiczny konwertuje do siarczanu amonu ((NH₄)₂SO₄). (2) Destylacja: po oziębieniu dodaje się NaOH, który neutralizuje H₂SO₄ i konwertuje NH₄⁺ do gazowego NH₃. Amoniak destyluje z parą wodną i jest pochłaniany w roztworze kwasu borowego (H₃BO₃). (3) Miareczkowanie: roztwór kwasu borowego z pochłoniętym NH₃ miareczkuje się kwasem solnym (HCl) wobec wskaźnika mieszanego (np. Tashiro).

Zastosowania

Kluczowe parametry

ParametrWartość
Zakres pomiarowyDo 10 mg N w próbce analitycznej
Granica wykrywalności0,5 mg/l N (dla 50 ml próbki)
Dokładność±5–10%
Temperatura mineralizacji360–410°C
Czas mineralizacji1–3 godziny
KatalizatorSelen + K₂SO₄ + CuSO₄

Norma

Numer normy
PN-EN 25663:2001
Tytuł (PL)
Jakość wody — Oznaczanie azotu Kjeldahla — Metoda po mineralizacji z selenem
Title (EN)
Water quality — Determination of Kjeldahl nitrogen — Method after mineralization with selenium

Procedura krok po kroku

1. Odmierzenie próbki

Przenieść odpowiednią objętość próbki (50–250 ml w zależności od oczekiwanego stężenia N) do kolby Kjeldahla.

⏱ Czas: 5 min

2. Mineralizacja

Dodać 1 tabletkę katalizatora selenowego i 10–15 ml H₂SO₄ stężonego. Umieścić kolbę w bloku grzewczym. Podgrzewać stopniowo do 360–410°C. Mineralizować do uzyskania klarownego, bezbarwnego lub lekko zielonkawego roztworu.

⏱ Czas: 1–3 h • 🌡 Temperatura: 360–410°C

3. Ostudzenie

Po zakończeniu mineralizacji ostudzić kolbę do temperatury pokojowej. Dodać ostrożnie ok. 50 ml wody dejonizowanej w celu rozpuszczenia osadu.

⏱ Czas: 30 min

4. Destylacja

Umieścić kolbę w destylatorze. Automatyczny destylator dodaje NaOH (alkalizacja) i prowadzi destylację z parą wodną. NH₃ jest pochłaniany w naczyniu odbiorczym zawierającym 50 ml H₃BO₃ 4% ze wskaźnikiem Tashiro. Destylować do zebrania ok. 150–200 ml destylatu.

⏱ Czas: 5–10 min

5. Miareczkowanie

Destylat (zielony — obecność NH₃) miareczkować HCl 0,01 lub 0,1 mol/l do zmiany barwy na fioletową/szarą (punkt końcowy). Zapisać objętość HCl.

⏱ Czas: 3–5 min

6. Obliczenia

N [mg/l] = (V_HCl × c_HCl × 14,007 × 1000) / V_próbki. Wynik w mg N/l. Odjąć ślepą próbę.

7. Kontrola jakości

Ślepa próba (woda dejonizowana + odczynniki), próbka kontrolna z (NH₄)₂SO₄ (odzysk 95–105%), oznaczenia powtórzone. Co serię weryfikować sprawność destylacji.

Wymagany sprzęt i aparatura

SprzętPrzykładOrientacyjna cena
Mineralizator Kjeldahla (blok grzewczy)BUCHI KjelDigester K-449, Gerhardt Kjeldatherm, VELP DKL20 000–60 000 PLN
Destylator KjeldahlaBUCHI KjelMaster K-375, Gerhardt Vapodest, VELP UDK 15925 000–80 000 PLN
Kolby Kjeldahla (250–500 ml)Szklane kolby okrągłodenne z szlifem30–80 PLN/szt.
Biureta 25 ml (klasa A)Brand, z kranem PTFE200–600 PLN
Waga analityczna (0,1 mg)Mettler Toledo ME204, Radwag AS 220.R25 000–15 000 PLN
Skruber (wyłapywanie oparów SO₃)BUCHI Scrubber K-4155 000–15 000 PLN

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

OdczynnikCASSzczegóły
Kwas siarkowy (H₂SO₄) stężony (96%)7664-93-9Do mineralizacji próbki. Czystość p.a., wolny od azotu. Dodawać 10–15 ml na próbkę.
Katalizator selenowy (tabletki Kjeldahla)—Tabletki: K₂SO₄ (3,5 g) + CuSO₄ (0,4 g) + Se (10 mg). Gotowe tabletki (np. Merck, BUCHI). Jedna tabletka na próbkę.
Wodorotlenek sodu (NaOH) 32–40%1310-73-2Do alkalizacji po mineralizacji — uwalnianie NH₃. Dodawać w nadmiarze (ok. 50 ml 32% na próbkę).
Kwas borowy (H₃BO₃) 4%10043-35-3Roztwór pochłaniający NH₃ w destylacji. 40 g H₃BO₃ w 1 l wody. Dodać wskaźnik mieszany.
Kwas solny (HCl) 0,01–0,1 mol/l (mianowany)7647-01-0Do miareczkowania pochłoniętego NH₃. Stężenie dobrane do oczekiwanej zawartości azotu.
Wskaźnik mieszany Tashiro—Roztwór: 0,1 g czerwieni metylowej + 0,05 g błękitu metylenowego w 100 ml etanolu. Zmiana barwy: zielona (zasadowa) → szara → fioletowa (kwaśna).
Roztwór wzorcowy (NH₄)₂SO₄7783-20-2Do kontroli odzysku. 4,716 g (NH₄)₂SO₄ (suszony 105°C) w 1 l = 1000 mg N/l.

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

🔍 Znajdź laboratorium wykonujące to badanie