Анализ азота и его соединений

рас¬творы обрабатывают, как описано выше, и по результатам из¬мерения оптической плотности строят калибровочный график.

7.1.4. Фотометрический метод с реактивом

Несслера

Сущность метода. В щелочном растворе аммиак реагирует с тетрано-домеркуратом(II) калия, образуя различные желто-коричневые соединения, выпадающие в осадок или (при малых кон¬центрациях) переходящие в кол-лоидные растворы. В условиях фотометрического определения реакция в основном проходит по уравнению

Содержание азота, ртути и иодида в осадке выражается от¬ношением 1:2:3, однако возможно присутствие в осадке и дру¬гих соединений (OHg2 NH2I и др.). Некоторая неопределенность состава образующегося соедине-ния требует точного соблюдения условий проведения определения как при анализе пробы, так н при построении калибровочного графика.

Мешающие вещества. Непосредственному применению метода без предварительной отгонки аммиака мешает такое большое число веществ, что рекомендовать этот метод без отгонки можно лишь для анализа при-родных вод, питьевой воды и лишь очень немногих сточных вод. Предва-рительную отгонку аммиака про¬водят, как описано в разделе 7.1.1

Реактивы Все реактивы, используемые при предварительной отгонке аммиака.

Реактив Несслера, Приготовляют одним из следующих способов.

1. Растворяют в 50 мл безаммиачной воды 50 г иодида калия. Отдельно 30 г хлорида ртути (II) растворяют в 150 мл нагретой до кипения безамми-ачной воды. Горячий раствор хлорида ртути (II) приливают к раствору ио-дида калия до появления не исчезающего при перемешивании красного осадка. Затем фильтрует через стеклянный фильтр или через слой прока-ленного асбеста и к фильтрату прибавляют раствор 150 г едкого кали в 300 мл безаммиачной воды. Разбавив полученный раствор до 1 л, вводят в него еще 5 мл насыщен¬ного раствора хлорида ртути (II) и оставляют в темном месте до полного осветления. Хранят в темноте в склянке, закрытой кор-ковой пробкой; для ра¬боты отбирают пипеткой прозрачную жидкость, не взмучивая осадка со дна склянки.

2. Растворяют в небольшом количестве безаммиачной воды 100 г без-вод¬ного иодида ртути (II) и 70 г безводного иодида калия. Полученную смесь медленно, при непрерывном перемешивании переносят в охлажден-ный раствор 160 г едкого натра в 500 мл безаммиачной воды. Затем полу-ченную смесь разбавляют безаммиачной водой до 1 л. Хранят в тех же ус-ловиях, как и реактив, полученный предыдущим способом.

3. В продаже имеются и готовые препараты реактива Несслера.

Ход определения. Из мерной колбы, содержащей отогнанный из пробы аммиак в растворе борной кислоты, отбирают такую аликвотную часть, чтобы в ней содержалось 5-60 мкг NH+4, если предполагается измерение оптической плотности в кювете с толщиной слоя жидкости 5 см, или 25-300 мкг NH+4, если предпо¬лагают пользоваться кюветой с толщиной слоя 1 см. Разбавляют отобранную порцию безаммиачной водой до 50 мл, прили-вают 1 мл реактива Несслера и дают постоять не меньше 10 мин,

Оптическую плотность полученного окрашенного раствора из¬меряют при = 425 им, поместив во вторую кювету фотометра холостой раствор (раствор реактивов),

Содержание NH+4 находят по калибровочному графику, для построения которого пользуются растворами хлорида аммония в безаммиачной воде тех концентраций, какие указаны при аписании предыдущего метода оп-ределениям.

7.1.5. Расчет содержания ионов аммония и свободного аммиака в отдельности

Отношение концентраций свободного аммиака NH3 и ионов аммония NH+4 является функцией концентрации водородных ионов.

Определив суммарное их содержание одним из описанных выше мето-дов, полученный результат делят на эквивалент NH+4 равный 18,04, затем по табл.1, зная рН анализированной пробы, находят относительное содер-жание NH3 в процентах и, вычтя его из 100%, находят относительное со-держание ионов NH+4. Умножив эти значения на найденное суммарное со-держание NH3+NH+4 (в мэкв/л), находят содержание каждого вещества, а умножая соответственно на 17,03 и 18,03, находят концентрации NH3 и NH+4 (в мг/л).

Пользуясь этими найденными значениями, не следует забывать, что при изменении рН сточной воды, по какой бы причине оно ни произошло, а также температуры изменится соответст¬венно и отношение концентраций аммиака и ионов аммония.

Таблица 1. Относительное содержание NH3 в воде.

Темпера-тура Содержание NH3 (в %) при значениях pH

°С 6,0 7,0 7,5 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8

25 0,05 0,53 1,70 5,1 7,8 11,9 17,6 25,3

15 0,03 0,26 0,80 2,5 3,9 6,1 9,2 14,0

5 0,01 0,12 0,37 1,2 1,8 2,9 4,5 6,9

9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,5 11,0

25 34,8 46,0 57,5 68,1 77,4 84,5 94,4 98,2

15 20,5 29,0 39,2 50,6 61,7 72,0 86,9 96,3

5 10,5 15,7 22,8 31,9 42,5 54,1 78,7 92,2

Таблица составлена для растворов с ионной силой, равной 0,025, что приблизительно отвечает общему содержанию солей - 1 г/л. Колебания в ионной силе сравнительно мало отражаются на относительном содержании NH3. Влияние температуры весьма значительно, особенно при средних значениях pН.

7.5. НИТРАТЫ

Из приводимых ниже методов определения нитратов метод вос¬становления нитратов до аммиака особенно рекомендуется для определе-ния больших количеств. Для определения очень малых количеств нитра-тов наиболее удобен метод с кадмиевым редук¬тором.

7.5.1. Определение восстановлением до аммиака

Сущность метода. Нитраты восстанавливаются до аммиака действием сплава Деварда или металлического алюминия в щелочной среде. Аммиак отгоняют в раствор борной кис¬лоты и определяют титриметрическим или фотометрическим методом.

Мешающие вещества. Определению мешают ионы аммония и свобод-ный аммиак. Для удаления их раствор подщелачивают и аммиак отгоняют, при этом можно его определить в отгоне (см. разд. 7.1). Нитриты восста-навливаются в ходе анализа вместе с нитратами до аммиака, их определя-ют вместе с последними, оп¬ределив содержание нитритов в пробе соответ-ствующими методами (см. разд. 7.6), по разности находят содержание нит-ратов. Если содержание нитритов в пробе велико, то лучше их предвари-тельно разрушить, как описано ниже, и затем определить содержание од-них нитратов.

При содержании в пробе нитратов в концентрациях ниже 2 мг/л и одно-временном присутствии органических веществ, со¬держащих азот в амино-группах или в альбуминоидах, могут получиться повышенные результаты. В этих случаях рекомендуется применение других методов определения нитратов.

Реактивы

Дистиллированная вода, не содержащая аммиака.

Едкий натр или едкое кали, раствор. Растворяют 250 г NaOH или КОН в 1250 мл дистиллированной воды, прибавляют несколько полосок алюми-ние¬вой фольги и дают водороду выделяться в течение ночи. Затем объем раствора кипячением доводят до 1 л.

Хлорид аммония.

Сплав Деварда, содержащий 50% Сu, 45% Al и 5% Zn, или алюминие-вая фольга. Чистую алюминиевую фольгу нарезают на полоски длиной 10 см, ши¬риной 6 мм (масса каждой полоски около 0,5 г).

Буферный раствор, рН = 7.5. Приготовляют 1/15 М раствор КН2РО, (9,078 г в 1 л) и 1/15 М раствор Na2НPO4 2H20 (11.876 г в 1 л>. Смешива-ют 14,8 мл первого раствора с 85,2 мл второго раствора.

Ход определения.

1. При относительно малом со¬держании нитритов. К 100 мл анализи-руемой сточной воды приливают 2 мл раствора едкого натра или едкого кали и для удаления аммиака концентрируют кипячением до объема 20 мл. Затем переносят раствор в колбу или цилиндр Несслера, разбав¬ляют до 50 мл дистиллированной, не содержащей аммиака водой (см. разд. 7.1) и вводят 0,5 г сплава Деварда или опускают полос¬ку алюминиевой фольги. Чтобы защитить сосуд от попадания в не¬го пыли и в то же время не пре-пятствовать выделению водорода, закрывают сосуд пробкой с клапаном Бунзена и оставляют на 6 ч, или, лучше, на ночь при комнатной темпера-туре.

Затем переносят раствор в колбу для перегонки, разбавляют до 200 мл водой, не содержащей аммиака, отгоняют аммиака раствор борной кисло-ты (см. разд. 7.1) и заканчивают опреде¬ление аммиака титриметрическим или фотометрическим ме¬тодом.

Найденное содержание аммиака пересчитывают на азот и таким обра-зом находят суммарное содержание азота нитритов и нитра¬тов в пробе.

Методом, описанным в разд. 7.6, определяют содержание азота нитри-тов и, вычитая полученный результат из результата данного определения, находят содержание азота нитратов в пробе. Умно¬жая полученный ре-зультат на 4,427, получают содержание ионов.

2.При высоком содержании нитритов. Пробу 100 мл анализируемой сточной воды нейтрализуют титрованным раствором кислоты или щело-чи, прибавляют 10 мл буферного раствора, вводят 0,2 г хлорида аммония и выпаривают досуха на водяной бане. Нитриты при этом реагируют с ио-нами аммония, образуя азот.

Остаток растворяют в 100 мл дистиллированной воды, прибав¬ляют 5 мл раствора едкого натра или едкого кали и упаривают раствор при кипяче-нии до объема 25 мл, удаляя таким способом

аммиак.

Дальше продолжают, как описано в разд. 1, и получают со¬держание азота нитратов, поскольку нитриты были удалены пред¬варительной обра-боткой.

7.5.2. Фотометрический метод с хромотроповой

кислотой.

Сущность метода. Два моля нитрат-ионов реагируют с одним молем хромотроповой кислоты с образованием желтого продукта реакции. Мак-симум светопогашения продукта реакции - при =410 им. Окраска разви-вается в течение 10 мин и устойчива 24 ч.