Dušik, ukupni

 Ispis

Što je dušik?

Dušik je kemijski element određen simbolom N, atomskog broja 7 i atomske mase 14. Dolazi u dvoatomnom molekularnom obliku (N 2) kao bezbojni plin i može biti dio tekućeg ili krutog spoja. Oko 78 % Zemljine atmosfere sastoji se od plinovitog oblika dušika, što ga čini najrasprostranjenijim slobodnim elementom. Tijekom dušikova ciklusa dušik se kreće iz atmosfere u biosferu (u organskim spojevima), a zatim se vraća u atmosferu. Dušik je potreban složenim organizmima za izgradnju osnovnih molekula poput aminokiselina (a time i bjelančevina), nukleinskih kiselina (DNK i RNK) i adenozin trifosfata (ATP – molekula za prijenos energije). S obzirom da biljke ne mogu koristiti plinoviti dušik, oslanjaju se na bakterije koje fiksiraju dušik u tlu kako bi ga pretvorile u amonijak i nitrit. Bakterije koje tvore nitrate pretvaraju nitrit u nitrat u aerobnim uvjetima. Nitrat predstavlja najviše oksidirano stanje dušika.

Nitrifikacija i denitrifikacija

Nitrifikacija je biološka oksidacija amonijaka u dva koraka do nitrita i konačno nitrata. Denitrifikacija je mikrobni postupak tijekom kojeg nitrat konačno prelazi u molekularni dušik. Nitrifikacija/denitrifikacija se najviše koristi u postupcima obrade otpadnih voda. U tim se postupcima autotrofne bakterije poput nitrosomonasa ili heterotrofne bakterije kao što je nitrobakter koriste za pretvaranje amonijaka, nitrita i nitrata u plinoviti dušik u različitim uvjetima u oksičnim (aerobnim) i anoksičnim zonama obrade otpadnih voda.

Kontrola kisika presudna je za nitrifikaciju među ostalim važnim čimbenicima kao što je alkalnost. Tijekom nitrifikacije potrebno je pratiti otopljeni kisik (DO) i upravljati njime. Učinkovita denitrifikacija temelji se na odsutnosti otopljenog kisika i na odgovarajućoj količini lako razgradivog ugljika.

Ukupni dušik po Kjeldahlu

Ukupni dušik po Kjeldahlu odnosi se na kombinaciju amonijaka i organskog dušika. Međutim, ne uključuje nitritni dušik ili nitratni dušik.

Ukupni dušik

Ukupni dušik zbroj je svih različitih oblika dušika prisutnih u vodi, uključujući amonijak i organski vezan dušik (ukupni dušik po Kjeldahlu), kao i nitrit i nitrat.

Amonijak i amonij

Amonijak i amonij imaju odnos ovisan o pH i temperaturi.

Obrada vode

Korozivna svojstva amonijaka (u plinovitom obliku i koncentriranim otopinama) mogu uzrokovati blagu iritaciju očiju ili kože, pa sve do kemijskih opeklina, ovisno o koncentraciji. Osim toga, amonijak čak i pri niskim razinama može uzrokovati estetske probleme poput neugodnog okusa ili mirisa.

Obrada otpadnih voda

Amonijak je toksičan za vodene organizme čak i u vrlo niskim koncentracijama. Pogoni za otpadne vode ispuštaju obrađenu vodu na mnoštvo različitih lokacija. Većina pogona za obradu ispušta vodu u prihvatne vode koje imaju određene namjene i sadrže vodene organizme. Njihova kombinacija određuje razinu amonijaka koji se može sigurno ispustiti iz pogona za obradu otpadnih voda.


Kupi sada

Zašto mjeriti dušik?

Iako je dušik u obliku amonijaka, nitrita i nitrata osnovni hranjivi sastojak za biljke i životinje, višak dušika u mnogim slučajevima može biti štetan.

  • U vodenim tijelima visoke koncentracije dušika mogu uzrokovati iscrpljivanje otopljenog dušika i time negativno utjecati na vodene organizme.
  • Pitka voda koja sadrži višak dušika u obliku amonijaka ili nitrata može predstavljati rizik za javno zdravlje. Nadalje, promjene koncentracija nitrita u vodoopskrbnim sustavima mogu ukazivati na početak nitrifikacije, što ugrožava kvalitetu vode.
  • Pri obradi otpadnih voda, visoke koncentracije amonijaka zajedno s povišenim pH mogu biti toksične za mikrobe koji probavljaju mulj.

Tvrtka Hach® nudi potrebnu opremu za ispitivanje, resurse, obuku i softver kako biste uspješno pratili razine dušika te njima upravljali na način specifičan za vaš radni postupak.

 

LCK

Istaknuti proizvodi za mjerenje dušika

EZ Series Total Nitrogen Analyzers

Mrežni analizatori serije EZ nude višestruke mogućnosti za praćenje ukupnog dušika u vodi.

Kupi sada

Spectrophotometers

Tvrtka Hach stvara rješenja koja vam olakšavaju svakodnevno rutinsko ispitivanje.

Kupi sada

 

Koji postupci zahtijevaju praćenje dušika?

Površinske vode, miješane vode i podzemne vode

Amonijak, nitrit i nitrat mogu se prirodno pojaviti u vodenim tijelima ili biti prisutni zbog otjecanja gnojiva, otjecanja otpada životinjskog podrijetla, urušavanja septičkih sustava, stapanja s kloriranom vodom ili industrijskih ispustima koji sadrže inhibitore korozije. Stoga je važno pratiti razinu amonijaka, nitrita i nitrata za upravljanje i optimizaciju obrade.

Tirkizna voda svjetluca u špilji. Izvori podzemne vode često sadrže dušik koji se prirodno pojavljuje u obliku amonijaka, nitrita i nitrata.

Obrada vode za piće

Kada se amonijak ne koristi tijekom dezinfekcije, njegova prisutnost u vodoopskrbnom sustavu može ukazivati na izlučivanje materijala koji se koriste u konstrukciji cjevovoda ili na onečišćenje vode zbog oštećenja u sustavu. Kada se neželjeni amonijak kombinira s klorom, to smanjuje snagu dezinfekcije kloriranja.

Kada se amonijak koristi za dezinfekciju u postupku kloriranja, njegove se razine moraju pratiti i njime se mora upravljati radi zaštite javnog zdravlja.

Ovaj pogon za obradu vode koristi amonijak kao izvor dušika za dezinfekciju.

Akvakultura

Kao otpadni proizvod iz vodenih organizama, amonijak može biti toksičan za ribe i vodene biljke na razinama od čak 0,5 mg/l. U etabliranim akvarijima amonijak se može brzo pretvoriti u nitrit i konačno u nitrat. Cilj za većinu akvariju je imati nula amonijaka.

U prirodnom vodenom okruženju visoka razina amonijaka može rezultirati prekomjernim rastom algi koje blokiraju sunčevu svjetlost, otežavajući hranjenje i fotosintezu.

U mrežnim kavezima uzgajaju se morski plodovi. Nusproizvod uzgoja je amonijak koji također može biti toksičan za ribe.

Poljoprivreda

Biljke koriste dušik u obliku amonijaka za stvaranje osnovnih organskih molekula potrebnih složenim organizmima. Amonijak se često dodaje gnojivima za pomoć ili poboljšanje ovog prirodnog postupka (koji je dio dušikova ciklusa). Na primjer, hidroponske hranjive otopine sadrže dušik kao sol amonijaka. Amonijak također može biti prisutan u tlu zbog doziranja uree.

Traktor gnoji usjeve unoseći dušik u obliku amonijaka.

Farmaceutska proizvodnja

U farmaceutskoj proizvodnji otopina amonijaka koristi se za regeneraciju slabih anionskih izmjenjivačkih smola i prilagodbu pH vrijednosti tehničke vode.

Farmaceutski proizvodi koriste otopinu amonijaka za regeneraciju slabih anionskih izmjenjivačkih smola. Amonijak je izvor dušika.

Obrada otpadnih voda

Metode ukupnog dušika mjere količine dušika u dotoku influenta, u međufazama obrade vode za mulj i u efluentu kako bi se procijenila ukupna učinkovitost pogona za obradu. Procjena razina dušika omogućuje praćenje, prilagodbu i mjerenje učinkovitosti smanjenja dušika tijekom cijele obrade.

Tipične razine amonijaka u neobrađenim komunalnim otpadnim vodama kreću se od 30 mg/l – 50 mg/l NH 3 -N. Razine nitrata ukazuju na stupanj pretvorbe oblika amonijaka i organskog dušika u nitrate u koracima aerobne biološke obrade tijekom nitrifikacije.

Spremnik za izjednačavanje otpadnih voda prati ukupan dušik iz influenta tijekom međufaza obrade vodenog mulja.

Starost mulja

Ispravna starost mulja i razina suspendiranih tvari u smjesi tekućina (MLSS) u aeracijskom bazenu temeljni su za postizanje sukladnosti i energetski učinkovitu obradu kako bi se osigurala stabilna nitrifikacija.

Obrada mulja u ovom aeracijskom bazenu započinje nitrifikaciju amonijaka. Praćenje dušika ovdje osigurava sukladnost i energetski učinkovitu obradu.

Kako se prati ukupni dušik?


Hach komplet reagensa za dušik – amonijak, TNT, AmVer (salicilat), niski raspon

Metoda redukcije titanova klorida (ukupni anorganski dušik)

Ioni titana (III) reduciraju nitrat i nitrit u amonijak u lužnatom okruženju. Nakon centrifugiranja radi uklanjanja krutih tvari, amonijak se kombinira s klorom da bi se dobio monokloramin. Monokloramin reagira sa salicilatom i stvara 5-aminosalicilat (zelenu otopinu), kao u metodi salicilatom u amonijskom dušiku (pogledajte dušik i amonijak).

Stolni:

Ukupni anorganski dušik


Hach komplet reagensa za dušik (ukupni po Kjeldahlu)

Nessler metoda (ukupni dušik po Kjeldahlu)

Ovim testom određuju se samo spojevi organskog dušika koji su prisutni kao organski vezani dušik u trinegativnom stanju. Dušik se u ovom obliku pretvara u amonijeve soli djelovanjem sumporne kiseline i vodikova peroksida. Amonijak se zatim analizira modificiranim testom Nessler metode. Valna duljina mjerenja iznosi 460 nm za spektrofotometre ili 420 nm za kolorimetre.

Stolni/prijenosni:


Hach kivetni test za pojednostavljeni TKN (s-TKN) TNTplus (0-16 mg/l N), 25 testova

Metoda dimetilfenolom (pojednostavljeni ukupni dušik po Kjeldahlu, s-TKN)

U metodi pojednostavljenim TKN koju odobrava USEPA, anorganski i organski dušik oksidiraju u nitrat razgradnjom s pomoću peroksidisulfata. Ioni nitrata reagiraju s 2,6-dimetilfenolom u otopini sumporne i fosforne kiseline da bi stvorili nitrofenol. Oksidirani oblici dušika u izvornom uzorku (nitrit + nitrat, zbog očuvanja uzorka) određuju se u drugoj testnoj kiveti, a zatim oduzimaju, što rezultira s TKN.

Stolni:


Hach kivetni test za dušik (ukupni) TNTplus, LR (1-16 mg/l N), 25 testova

Metoda razgradnje persulfata (ukupni dušik)

Alkalna razgradnja persulfata pretvara sve oblike dušika u nitrate. Natrijev metabisulfit dodaje se nakon razgradnje kako bi se uklonile interferencije halogenih oksida. U jako kiselim uvjetima, nitrat reagira s kromotropnom kiselinom za nitriranje bifenilnih prstenova na nekoliko mjesta, stvarajući nekoliko nitriranih proizvoda. Nitrirani proizvodi mjere se na 410 nm.

Stolni/prijenosni:

TNT LR

TNT HR

Spojevi anorganskog i organskog dušika razgrađuju se s peroksidisulfatom i oksidiraju u nitrat. Ioni nitrata reagiraju s 2,6-dimetilfenolom u otopini sumporne i fosforne kiseline da bi stvorili nitrofenol. Valna duljina mjerenja je 345 nm.

Stolni:

Spojevi anorganskog i organskog dušika razgrađuju se s peroksidisulfatom i oksidiraju u nitrat. Nitrat se reducira u nitrit dodavanjem redukcijskog reagensa. Nitrit reagira u kiselom mediju s reagensom u boji dajući azo ljubičasti kompleks. Valna duljina mjerenja je 546 nm.

Mrežni:

Analizatori serije EZ za ukupni dušik

 

Da biste saznali više o praćenju drugih oblika dušika, posjetite ove stranice o povezanim parametrima: amonijak i amonij, nitrat i nitrit.

Često postavljana pitanja

Koje se opcije za ukupni dušik nude na analizatorima serije EZ?

Mrežni analizatori serije EZ nude višestruke mogućnosti za praćenje ukupnog dušika u vodi. Tipične primjene uključuju otpadne vode i površinske vode.

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

EZ Series also offer combination TN/TP Analyzers:

  • EZ7600 Dušik, ukupni, 0,05 - 2 mg/L i fosfor, ukupni, 0,01 - 1 mg/L
  • EZ7601 Dušik, ukupni, 0,1 - 5 mg/L i fosfor, ukupni, 0,02 - 2 mg/L
  • EZ7602 Dušik, ukupni 0,2 - 10 mg/L i fosfor, ukupni, 0,05 - 5 mg/L
  • EZ7603 Dušik, ukupni 0,5 - 50 mg/L i fosfor, ukupni, 0,05 - 10 mg/L
    Serija EZ također se može konfigurirati za mjerenje ukupnog dušika, NO 3 i NO 2:
    EZ7750 Dušik, ukupni, 0.1 - 2 mg/L i nitrat, 5 - 600 µg/l i Nitrit, 10 - 800 µg/l

Zašto TNT880 sadrži dvije testne kivete?

U s-TKN testu pomoću TNT880, razgrađeni sadržaj kivete s crvenim poklopcem daje vrijednost ukupnog dušika. Nerazgrađeni sadržaj kivete sa zelenim poklopcem daje očitavanje kombiniranog nitrata i nitrita. Rezultat oduzimanja vrijednosti nitrata i nitrita od vrijednosti ukupnog dušika konačna je vrijednost dušika po Kjeldahlu.

Kakav je odnos između spojeva koji sadrže dušik?

U nastavku je naveden sažetak odnosa između različitih dušikovih spojeva i metode dušika preporučene za analizu:

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

(TN) = organski dušik (sve) + NH 3 + NO 3 - + NO 2 -

(TKN) = organski dušik (trinegativni oksidativni*) + NH 3

*Trinegativni oksidativni: ne uzima u obzir azid, azin, azo, hidrazon, nitril, nitro, nitrozo, oksim i polukarbazon

Usporedba rezultata za TKN

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

TKN = (pribl.) NH 3 + organski dušik

Organski dušik::

TKN - NH 3 = Organski dušik:

TN-TIN = Organski dušik:

Legenda kratica:

Ukupni anorganski dušik (TIN)
Amonijak (NH 3)
Amonij (NH 4 +)
Nitrat (NO 3 -)
Nitrit (NO 2 -)
Ukupni dušik po Kjeldahlu (TKN)
Ukupni dušik (TN)

Ima li Hach test za ukupni organski dušik?

Hach nema metodu za izravno mjerenje ukupnog organskog dušika.

Postoje dva načina za određivanje ukupnog organskog dušika uzorka:

  • Mjerenje TKN (ukupni dušik po Kjeldahlu) i oduzimanje rezultata amonijaka za izračunavanje ukupnog organskog dušika, ili
  • Mjerenje ukupnog dušika i oduzimanje ukupnog anorganskog dušika rezultira izračunavanjem ukupnog organskog dušika.

Je li EPA odobrila metode za ukupni dušik?

Da, postoje odobrene metode za potrebe izvještavanja. Na primjer, s-TKN (TNT880) sadrži komponentu ukupnog dušika i odobren je za zaštitu okoliša od strane EPA za regulatorno izvještavanje.