Fire tiår med måling i væske
Ammoniakk og Ammonium
Ammoniakk er en fargeløs, skarp gassformig forbindelse av hydrogen og nitrogen (ett nitrogenatom og tre hydrogenatomer, NH3) som er svært løselig i vann. Ammonium er en forbindelse som inneholder ett nitrogen og fire hydrogenatomer (NH4+). Mens ammoniakk er et nøytralt ikke-ionisert molekyl, er ammonium et ion som har en positiv ladning. I tillegg avgir ammoniakk en sterk lukt, mens ammonium er luktnøytral.
Hvor kan jeg kjøpe måler for ammoniakk og ammonium?
Prosess-Styring AS har 40 års erfaring med måleinstrumenter for måling i væske i ulike applikasjoner. Det finnes flere ulike løsninger og metoder for måling av ammonium og ammoniakk. Vi leverer både online analysatorer, spektrofotmeter og bærbare målere for ammonium og ammoniakk. Den mest populære online analysatoren er Amtax SC. Kontakt oss for en prat om måling av ammonium og ammoniakk.
Hva er Ammoniakk?
Ammoniakk er en fargeløs, skarp gassformig forbindelse hav hydrogen og nitrogen (ett nitrogenatom og tre hydrogenatomer, NH3) som er svært løselig i vann.
Ammoniakk dannes naturlig som et produkt av mikrobiologisk nedbrytning av nitrogenholdig organisk materiale (animalsk og planteprotein). Det kan også produseres for bruk i gjødsel, eller for bruk i produksjon av plast, legemidler og andre kjemikalier.
Ammoniakk i grunnvann er normalt, på grunn av mikrobiologiske prosesser. Tilstedeværelsen av ammoniakknitrogen i overflatevann indikerer imidlertid vanligvis husholdningsforurensning. Overskudd av ammoniakk kan skade vegetasjonen og er utrolig giftig for livet i vannet, spesielt ved forhøyede pH- og temperaturnivåer.
Akva Ammoniakk
For ulike bruksområder løses ammoniakk i vann for å produsere «akva ammoniakk». Vandige ammoniakkløsninger (akva ammoniakk) er ustabile og konsentrasjonen kan reduseres under transport og lagring. Derfor blir disse ammoniakkløsningene fakturert basert på konsentrasjonen som blir levert til anlegget eller sluttbrukeren, og ikke basert på konsentrasjonen når løsningen forlot leverandøren.
Hva er Ammonium?
Ammonium er en forbindelse som inneholder ett nitrogen og fire hydrogenatomer (NH4+). Mens ammoniakk er et nøytralt ikke-ionisert molekyl, er ammonium et ion som har en positiv ladning. I tillegg avgir ammoniakk en sterk lukt, mens ammonium er luktnøytral.
Den viktigste faktoren som bestemmer andelen ammoniakk til ammonium i vann er pH. Aktiviteten til ammoniakken påvirkes også av ionestyrken og temperaturen til løsningen. Det er viktig å huske at mens molekylær ammoniakk kan være skadelig for vannlevende organismer, er ammoniumion i utgangspunktet ufarlig. I vannindustrien er det viktig å kjenne til konsentrasjonene av hydrogenbundet nitrogen. Derfor brukes begrepene ammoniakk og ammonium om hverandre, avbildet som NH3-N eller NH4-N, og uttrykkes normalt i mg/l eller PPM av N.
Den kjemiske ligningen som driver forholdet mellom ammoniakk og ammonium er: NH3 + H2O <-> NH4 + + OH –
Når pH er lav drives likevekten til høyre, og når pH er høy drives likevekten mot venstre. Ved romtemperatur med en pH mindre enn 6 er andelen ammoniakk-N som NH3 svært lav og nesten alt ammoniakknitrogen er tilstede som NH4+. Ved en pH rundt 8 er andelen NH3 10% mindre, og ved en pH over 9 er den omtrent 50%. Når pH er >11 vil alle ammoniumioner i løsningen omdannes til den molekylære formen av ammoniakk. Aktiviteten til vandig ammoniakk er mye lavere ved lave temperaturer.
Hvorfor måle ammoniakk?
Ammoniakk benyttes både som reagens og som måleparameter på flere områder innen vann- og avløpsbehandling.
-
Naturlig forekommende ammoniakk overvåkes i kildevann.
-
Under kloreringsdesinfeksjonsprosessen kombineres ammoniakk med klor for å behandle drikkevann og opprettholde en langvarig rest i distribusjonssystemene.
-
Noen ganger benyttes ammoniakk til pH-kontroll, slik som i farmasøytisk industri.
-
Ammoniakk er ofte overvåket i nitrifikasjons- og denitrifikasjonsprosesser innen avløpsrensing.
Selv om det generelt er ufarlig ved lave konsentrasjoner, kan høye konsentrasjoner av ammoniakk forårsake skade og utgjøre helserisiko. Derfor må ammoniakknivåer overvåkes og vedlikeholdes på riktig måte.
Hvordan måle ammoniakk og ammonium?
Salisylatmetoden
Salisylatmetoden er en variant av den velkjente fenatmetoden, men den har en fordel av å være fri for kvikksølvsalter og fenol. Denne metoden er mest nyttig for ammoniakknitrogenbestemmelser i lavt område. Selv om prosedyren involverer flere trinn før en endelig grønn farge utvikler, er alle reagenser pakket i praktiske pulverputer eller i LCK kyvettetester.
-
Ammoniakkforbindelser reagerer med hypokloritt og danner monokloramin.
-
Monokloraminet reagerer deretter med salisylat for å danne 5-aminosalisylat.
-
Oksidasjon av 5-aminosalicylat utføres i nærvær av en katalysator, nitroprussid (også kalt nitroferricyanid), som resulterer i dannelse av indosalicylat, en blåfarget forbindelse. Den blå fargen er maskert av den gule fargen som forårsaker en grønnfarget løsning. Intensiteten til den resulterende grønne fargen er direkte proporsjonal med ammoniakkonsentrasjonen i prøven.
Elektrode
Ammoniakkelektroden måler ammoniakkgass i væskeløsninger, eller ammoniuminoner som har blitt omdannet til gass ved tilsetning av en sterk base. Elektroden er en komplett elektrokjemisk celle bestående av en pH-elektrode av glass og en referanseelektrode. Den gassgjennomtrengelige membranen skiller prøven fra et tynt lag elektrolytt som presses mellom glasskulen på pH-elektroden og membranen. Ved høy pH omdannes ammoniumion til ammoniakkgass. Gassen diffunderer gjennom membranen og forårsaker en pH-endring i det tynne elektrolyttlaget. Potensialet over pH-glasset endres som følge av pH-endringen og elektroden måler da endringen i potensialet. Den målte pH-endringen er proporsjonal med ammoniakkonsentrasjonen i løsningen.
Ammoniakk i avløpsapplikasjoner
Under behandling av avløpsvann kan ammoniakknivået nå ekstremt høye konsentrasjoner som følge av bakteriell påvirkning. Ammoniakk omdannes først til nitrat gjennom nitrifikasjonsprosessen slik at det kan reduseres til atmosfærisk nitrogen (N2) ved denitrifikasjon. Ved høyere konsentrasjoner og pH kan ammoniakk være giftig for slamfordøyelsesmikrober. For å forhindre skade på akvatisk liv er det dessuten avgjørende å overvåke og fjerne ammoniakk fra avløpsvann før det slippes ut i naturlige vannmasser.
Ammoniakk i drikkevannsapplikasjoner
Gassformig ammoniakk og dens konsentrerte løsninger må håndteres med forsiktighet og i samsvar med myndighetskrav. Dette skyldes svært etsende egenskaper som utgjør en alvorlig helserisiko, alt fra mild øye- eller hudirritasjon til kjemisk forbrenning, avhengig av konsentrasjonen. I tillegg kan avgassende ammoniakk forårsake upassende smak eller lukt.
Når ammoniakk ikke benyttes til desinfeksjon kan dets tilstedeværelse i distribusjonssystemet tyde på utlekking fra materialer som benyttes i rørkonstruksjonen eller vannforurensning på grunn av skade i systemet. Når uønsket ammoniakk kombineres med klor reduserer det desinfeksjonsstyrken ved klorering.
Kloraminering
I noen desinfeksjonsprosesser kombineres ammoniakk med klor for å produsere monokloramin. Selv om fritt klorin er et kraftigere desinfeksjonsmiddel, har monokloramin (bundet ammoniakk og klor) en sterkere rest, slik at den forblir i distribusjonssystemet lengre, og sikrer dermed at desinfeksjonen opprettholdes hele veien til kranen. Videre reagerer kloraminer mindre intenst med ulike urenheter i råvann, spesielt organiske stoffer, og minimerer dermed dannelsen av noen kreftfremkallende desinfeksjonsbiprodukter (DBP). For å optimere kloreringsprosessen er det viktig å overvåke dannelsen av måldesinfiserende arter, samtidig som man forhindrer dannelse av mindre ønskelig dikloramin eller trikloramin (nitrogentriklorid). Monokloramintesting brukes sammen med en fri ammoniakkbestemmelse for å sikre dannelse av riktig desinfeksjonsmiddel og redusere råvarekostnader ved å forhindre overforbruk av klor og/eller ammoniakk.
Fri ammoniakk
Ammoniakk som ikke har bundet seg til klor under kloramineringsdesinfeksjon omtales som fri ammoniakk (både NH4+ og NH3). Ved nøytral pH og omgivelsestemperatur eksisterer nesten all fri ammoniakk som NH4+. Når pH og temperatur øker, så øker mengden av NH3 og mengden av NH4+ synker. Når kloraminert vann frigjøres, øker nivåene av fritt ammoniakk ettersom monokloramin reagerer med ulike organiske stoffer og bakterier i distribusjonssystemet, og tilfredsstiller klorbehovet. Økte nivåer av fri ammoniakk indikerer utbrudd av nitrifikasjon. Et plutselig fall i fri ammoniakk tyder på at nitrifikasjon er i gang og nitritt dannes. Verdien for fri ammoniakk er nyttig for å bestemme mengden fritt klor som trengs for å øke monokloraminresten ved en «boosterstasjon». Nivået av fri ammoniakk kan reduseres ved å tilsette fritt klor i forholdet 5:1 som Cl 2:N for å lede prosessen og bidra til å minimere nitrifikasjonspotensialet.
Total ammoniakk
Total ammoniakk er summen av alt ammoniakknitrogen som finnes i form av monokloramin (NH 2Cl), andre kloraminer, ammoniumion (NH4+) og molekylær ammoniakk (NH3). Dette parameteret kan tjene som en primær eller sekundær verifisering for å holde kloreringsprosessen under kontroll.
Ammoniakk i fiskeoppdrettsapplikasjoner
I fiskeoppdrett er ammoniakk et avfallsprodukt som oppstår ved fiskens fordøyelse av proteiner i fiskeforet og ved nedbrytning av rester etter fiskefor og fiskens avføring. For fisken kan ammoniakk være giftig i nivåer så lave som 0,5 mg/l. I kar eller fisketanker kan ammoniakk raskt omdannes til nitritt og til slutt nitrat. De fleste kar og fisketanker har som mål å ha null ammoniakk tilstede.
Man bør være ekstra oppmerksom på høye forekomster av ammoniakk ved transport av levende fisk i lukkede tanker, i resirkuleringsanlegg (RAS), og i kar og merder med lav vanngjennomstrømning, høy fisketetthet eller en kombinasjon av disse.
I naturlige vannmiljøer kan høye ammoniakknivåer resultere i overflødig algevekst som blokkerer sollys og svekker fotosyntesen.