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Amoníaco e amónio
O que é o amoníaco?
O amoníaco é um composto gasoso incolor e pungente de hidrogénio e azoto (um átomo de azoto e três átomos de hidrogénio, NH 3) altamente solúvel em água.
O amoníaco é formado naturalmente como produto da degradação microbiológica da matéria orgânica azotada (proteína animal e vegetal). Também pode ser produzido para utilização em fertilizantes ou para utilização na produção de plásticos, produtos farmacêuticos e outros produtos químicos.
A presença de amoníaco nas águas subterrâneas é normal, devido aos processos microbiológicos. No entanto, a presença de azoto amoniacal na água superficial é geralmente indicadora de poluição doméstica. O excesso de amoníaco pode danificar a vegetação e é incrivelmente tóxico para os organismos aquáticos, especialmente a níveis elevados de pH e temperatura.
Hidróxido de amónio
Para várias aplicações, o amoníaco é dissolvido em água para produzir "hidróxido de amónio". As soluções aquosas de amoníaco a granel (hidróxido de amónio) são instáveis e a concentração de amoníaco pode diminuir durante o transporte ou durante o armazenamento. Por conseguinte, as soluções entregues são faturadas com base na concentração de amoníaco entregue às instalações ou ao utilizador final.
O que é o amónio?
O amónio é um composto que contém um átomo de azoto e quatro átomos de hidrogénio (NH 4 +). Enquanto o amoníaco é uma molécula neutra não ionizada (base fraca), o amónio é um ião com carga positiva. Além disso, o amoníaco emite um odor forte, enquanto o amónio é totalmente inodoro.
O principal fator que determina a proporção de amoníaco em relação ao amónio na água é o pH. A atividade do amoníaco também é influenciada pela força iónica e pela temperatura da solução. É importante lembrar que, embora o amoníaco molecular possa ser prejudicial para os organismos aquáticos, o ião de amónio é basicamente inofensivo. Na indústria da água, é importante conhecer as concentrações de azoto ligado ao hidrogénio. Por conseguinte, os termos amoníaco e amónio são utilizados alternadamente, representados como NH 3 -N ou NH 4 -N, consoante o caso, e normalmente expressos em mg/L ou PPM de N.
A equação química que conduz a relação entre amoníaco e amónio é:
NH 3 + H 2O <-> NH 4 + + OH -
Quando o pH é baixo, o equilíbrio é conduzido para a direita e quando o pH é elevado, o equilíbrio é conduzido para a esquerda. Em geral, à temperatura ambiente com um pH inferior a 6, a porção de amoníaco‐N como NH 3 é muito baixa e quase todo o azoto amoniacal está presente como NH 4 +. Com um pH de cerca de 8, a porção de NH 3 é de 10% ou menos, e com um pH ligeiramente acima de 9 é de cerca de 50%. Assim que o pH é superior a 11, todos os iões de amónio presentes na solução são convertidos para a forma molecular do amoníaco. A atividade do amoníaco aquoso é muito mais baixa a baixas temperaturas.
Porquê monitorizar o amoníaco?
O amoníaco é utilizado como reagente e como parâmetro de medição em várias áreas do tratamento de água e águas residuais.
- O amoníaco que ocorre naturalmente é monitorizado na água de nascente.
- Durante o processo de desinfeção por cloraminação, o amoníaco é combinado com cloro para tratar a água potável e manter um residual mais duradouro nos sistemas de distribuição.
- Por vezes, o amoníaco é utilizado para o controlo do pH, como acontece na indústria farmacêutica.
- O amoníaco é amplamente monitorizado em processos de nitrificação e desnitrificação de águas residuais.
Embora geralmente seja inofensivo em concentrações baixas, concentrações elevadas de amoníaco podem causar danos e representar riscos para a saúde. Portanto, os níveis de amoníaco devem ser adequadamente monitorados e controlados.
Na Hach®, temos o equipamento de teste, os recursos, a formação e o software de que necessita para monitorizar e gerir com sucesso os níveis de amoníaco na sua aplicação de processo específica.
Produtos em destaque para a monitorização de amoníaco
A Hach oferece muitos dos principais espectrofotómetros no mercado de análise de água.
Compre jáOs equipamentos portáteis, robustos e fáceis de utilizar da Hach foram concebidos para lidar com as tensões específicas presentes no terreno.
Compre jáO multímetro de laboratório HQ440D da Hach é um medidor de laboratório avançado que assegura medições sem conjeturas.
Saiba maisElétrodos seletivos de iões Intellical (ISENH)
Os medidores HQD ® ligam-se aos elétrodos IntelliCAL ® inteligentes que reconhecem automaticamente o parâmetro de teste.
Saiba maisMedidores portáteis da série HQ
A série HQ destina-se a profissionais de qualidade da água que pretendam realizar análises eletroquímicas em ambientes de campo e de laboratório.
Saiba maisO analisador online Amtax sc da Hach com elétrodo sensível ao gás foi concebido para a determinação de alta precisão da concentração de amónio diretamente no processo de tratamento (instalações exteriores).
Saiba maisAnalisadores de amónio da série EZ
Os analisadores online da série EZ oferecem várias opções para monitorizar o amónio na água.
Saiba maisA sonda digital seletiva de iões A-ISE sc da Hach foi concebida para determinar a concentração de amónio diretamente no meio.
Saiba maisO sensor combinado digital AN-ISE sc da Hach para amónio e nitrato efetua medições diretas contínuas através de um elétrodo seletivo de iões.
Saiba maisAnalisador paralelo portátil SL1000-PPA - Colorímetro portátil com USB
O analisador paralelo portátil (PPA) SL1000 da Hach realiza os mesmos testes com menos de metade dos passos manuais.
Saiba maisReagentes de amoníaco livre e total
A Hach dedica-se a fornecer reagentes de elevada qualidade para análises de água de rotina e exigentes.
Saiba mais
Que processos requerem monitorização do amoníaco?
Tratamento de água potável
O amoníaco gasoso e as suas soluções concentradas devem ser manuseados com cuidado e em conformidade com os requisitos regulamentares. Isto deve-se a propriedades altamente corrosivas que representam riscos graves para a saúde, desde ligeira irritação dos olhos ou da pele a queimaduras químicas, consoante a concentração. Além disso, mesmo a presença de amoníaco desgaseificado pode causar problemas estéticos, como sabor ou odor desagradável.
Quando o amoníaco não é utilizado para desinfeção, a sua presença num sistema de distribuição pode indicar a lixiviação dos materiais utilizados na construção da tubagem ou a contaminação da água devido a danos no sistema. Quando o amoníaco indesejável é combinado com cloro, a capacidade de desinfeção do tratamento com cloro diminui.
Cloraminação
Saiba mais sobre a cloraminação.
Em alguns processos de desinfeção, o amoníaco é intencionalmente combinado com cloro para produzir monocloramina. Embora o cloro livre seja um desinfetante mais potente, a monocloramina (amoníaco ligado e cloro) tem um residual mais forte, pelo que permanece no sistema de distribuição durante mais tempo, garantindo assim que a desinfeção é mantida até chegar à torneira. Além disso, as cloraminas reagem de forma menos intensa com várias impurezas na água não tratada, especialmente substâncias orgânicas, minimizando assim a formação de alguns subprodutos de desinfeção carcinogénicos (DBP). Para otimizar o processo de cloraminação, é importante monitorizar a formação das espécies-alvo de desinfetantes, ao mesmo tempo em que se evita a formação de dicloramina ou tricloramina menos desejável (tricloreto de nitrogénio). O teste de monocloramina é utilizado em conjunto com uma determinação de amoníaco livre para garantir a formação do desinfetante certo e reduzir os custos com matérias-primas, evitando a alimentação excessiva de cloro e/ou amoníaco.
Amoníaco livre
O amoníaco não ligado ao cloro durante a desinfeção por cloraminação é designado por amoníaco livre (NH 4 eNH 3). Com um pH neutro e à temperatura ambiente, quase todo o amoníaco livre existe na forma de NH 4 +. À medida que o pH e a temperatura aumentam, a quantidade de NH 3 aumenta e a quantidade de NH 4 + diminui. Quando a água cloraminada é libertada, os níveis de amoníaco livre aumentam à medida que a monocloramina reage com vários compostos orgânicos e bactérias na água do sistema de distribuição, satisfazendo a necessidade de cloro. O aumento dos níveis de amoníaco livre indica o início da nitrificação. Uma queda súbita do amoníaco livre sugere que a nitrificação está em processo e que se está a formar nitrito. O valor de amoníaco livre é útil para determinar a quantidade de cloro livre necessária para aumentar o residual de monocloramina numa estação de reforço. O nível de amoníaco livre pode ser reduzido por meio da adição de cloro livre a uma relação de 5:1 como Cl2:N para orientar o processo e ajudar a minimizar o potencial de nitrificação.
Amoníaco total
O amoníaco total é a soma de todo o azoto amoniacal presente sob a forma de monocloramina (NH 2Cl), outras cloraminas, iões de amónio (NH 4 +) e amoníaco molecular (NH 3). Este parâmetro pode servir de verificação primária ou secundária para manter o processo de cloraminação sob controlo.
Tratamento de águas superficiais/subterrâneas
O amoníaco é formado como um subproduto quando as bactérias decompõe materiais naturais no solo. Concentrações elevadas de amoníaco podem ser causadas por um solo rico em ferro, proximidade a uma floresta ou adubo e contaminação fecal.
Tratamento de águas residuais
Durante o tratamento de águas residuais, os níveis de amoníaco podem atingir concentrações extremamente elevadas em resultado da ação bacteriana. O amoníaco é primeiro convertido em nitrato através do processo de nitrificação, para que possa ser reduzido para azoto atmosférico (N2) através da desnitrificação. Saiba mais sobre o tratamento de águas residuais municipais. Em concentrações e pH elevados, o amoníaco pode ser tóxico para os micróbios de digestão de lamas. Além disso, para evitar danos à vida aquática, é fundamental monitorizar e remover o amoníaco dos efluentes de águas residuais antes de este ser libertado para massas de água naturais.
Aquicultura
Como produto residual da vida aquática, o amoníaco pode ser tóxico para peixes e plantas aquáticas em níveis tão baixos como 0,5 mg/L. Em aquários estabelecidos, o amoníaco pode ser rapidamente convertido em nitrito e, eventualmente, em nitrato. A maioria dos aquários tem por objetivo eliminar a presença de amoníaco.
Em ambientes aquáticos naturais, os elevados níveis de amoníaco podem resultar no crescimento excessivo de algas que bloqueiam a luz solar, prejudicando a alimentação visual e a fotossíntese.
Agricultura
Uma vez que as plantas não conseguem fixar o azoto diretamente a partir da atmosfera, dependem de bactérias fixadoras de azoto para converter o azoto em amoníaco. O azoto sob a forma de amoníaco pode ser utilizado pelas plantas para criar outras moléculas orgânicas essenciais necessárias para organismos complexos. Para facilitar ou melhorar este processo natural (que faz parte do ciclo do azoto), o amoníaco é frequentemente adicionado aos fertilizantes. Por exemplo, as soluções de nutrientes hidropónicos introduzem o azoto como sal amoníaco. O amoníaco também pode estar presente no solo devido à dosagem de ureia e à sua decomposição sucessiva.
Indústria farmacêutica
Na indústria farmacêutica, o amoníaco é utilizado para o controlo do pH e a sua solução é utilizada para regenerar resinas de permuta iónica fracas e para ajustar o pH.
Como é monitorizado o amoníaco?
Método de salicilato
O método de salicilato é uma variação do conhecido método de fenato, mas com a vantagem de não conter sais de mercúrio e fenol. Este método é mais útil para determinações de azoto amoniacal de baixo nível. Embora o procedimento envolva vários passos antes de se desenvolver uma cor verde final, todos os reagentes estão contidos em práticas saquetas de pó (saquetas de pó de reagente salicilato e saquetas de pó de cianureto alcalino) ou em testes em cuvete LCK.
- Os compostos de amoníaco reagem com hipoclorito para formar monocloramina.
- A monocloramina reage então com o salicilato para formar 5-aminosalicilato.
- A oxidação do 5-aminosalicilato ocorre na presença de um catalisador, o nitroprussiato (também designado nitroferricianeto), o que resulta na formação de indosalicilato, um composto de cor azul. A cor azul é mascarada pela cor amarela (do excesso de nitroprussiato), o que provoca uma solução de cor verde. A intensidade da cor verde resultante é diretamente proporcional à concentração de amoníaco na amostra.
Sonda de deteção de gás
O elétrodo de amoníaco mede o gás de amoníaco em soluções aquosas ou iões de amónio que foram convertidos em gás através da adição de uma base forte. O elétrodo é uma célula eletroquímica completa, constituída por um elétrodo de pH de vidro e um elétrodo de referência. A membrana permeável ao gás separa a amostra de uma camada fina de eletrólito, que é pressionada entre o bolbo de pH e a membrana. Com um pH elevado, o ião de amónio é convertido em gás de amoníaco. O gás difunde-se através da membrana e provoca uma alteração do pH na camada fina do eletrólito. O potencial ao longo do vidro de pH muda em resultado da alteração do pH e o elétrodo mede a alteração no potencial. A alteração do pH medido é proporcional à concentração de amoníaco na solução.
Online:
Método de Nessler/h3>
No teste de amoníaco, o reagente de Nessler (K 2HgI 4) reage com o amoníaco presente na amostra (em condições fortemente alcalinas) para produzir uma espécie de cor amarela. A intensidade da cor é diretamente proporcional à concentração de amoníaco.
2K 2HgI 4 + NH 3 + 3KOH → Hg 2OINH 2 + 7KI + 2H 2O
De bancada:
Portátil:
Online:
Perguntas frequentes
Que métodos podem ser utilizados para comunicar a presença de amoníaco em águas residuais à EPA?
O azoto amoniacal pode ser medido utilizando um espectrofotómetro (ou colorímetro) ou um elétrodo seletivo de iões (ISE) de amoníaco. Os métodos da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA) são aceites ou equivalentes para a análise de águas residuais.
Método de Nessler para azoto-amoníaco 8038 - Aceite pela USEPA para a análise de águas residuais (destilação necessária), método 350.2.
Método TNTplus para azoto-amoníaco 10205 - Equivalente
Método de elétrodo seletivo de iões (ISE) para azoto-amoníaco 10001 e 10002 - Estes procedimentos podem ser utilizados para métodos padrão para a análise de água e águas residuais 4500-NH3 E e para a comunicação ao NPDES da USEPA.
Por que razão os reagentes de salicilato de amoníaco LCK são equivalentes à EPA, mas os reagentes de salicilato de Amver TNT não são?
Os testes em cuvete de amoníaco LCK LCK304, LCK303, e LCK305 são considerados equivalentes para a análise de águas residuais e comunicação à Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA). Os conjuntos de reagentes de amoníaco TNT Amver não são considerados equivalentes para a comunicação USEPA.
A Hach criou um método formatado pela EPA com dados de suporte lado a lado para monitorizar o MUR e equivalência estatal para os reagentes de salicilato de amoníaco TNTplus ®. Isto não foi feito para os reagentes de salicilato TNT Amver mais antigos. Se um utilizador pretender considerar os testes de amoníaco TNT mais antigos para conformidade regulamentar, pode continuar a abordar o tema com a respetiva autoridade reguladora.
Método de referência formatado pela EPA, "Medição espectrofotométrica de amoníaco TNTplus de azoto amoniacal e do azoto total em água e águas residuais do método Kjeldahl" para informações sobre a equivalência da USEPA para 350.1 e 351.1.
Os métodos de Nessler e salicilato detetam amoníaco ou amónio?
Tanto o método de Nessler quanto o de salicilato se baseiam numa reação com amónio molecular numa solução básica. Se a amostra original contivesse iões de amónio, os reagentes básicos convertê-lo-iam em amoníaco molecular e, em seguida, reagiriam e contribuiriam para o resultado final do teste. No entanto, esses testes simples de amoníaco não incluem o amoníaco presente em grupos aminos ligados organicamente. Um verdadeiro teste de amoníaco total incluiria cloraminas e exigiria o aquecimento da amostra numa solução ácida para digerir o amoníaco orgânico.
Uma vez que o resultado do teste é uma soma de amoníaco molecular (NH 3) e de amónio iónico (NH 4 +), a unidade preferida para a comunicação é o azoto (NH 3 -N). A maioria dos colorímetros e espectrofotómetros da Hach têm a opção de converter os resultados de teste entre azoto, amoníaco e amónio. Isto não altera os reagentes do teste; apenas altera as unidades. Importa notar que, embora exista a mesma quantidade de azoto no amoníaco e no amónio, a relação estequiométrica de N para NH 3e NH 4 + não é exatamente igual devido ao número diferente de átomos de hidrogénio.
- Para converter de mg/L NH3-N para mg/L NH 3, multiplicar por 1,216.
- Calculado a partir da massa de NH 3 a dividir pela massa de N (17,034 ÷ 14,01 = 1,216).
- Para converter de mg/L NH 3 -N para mg/L NH 4, multiplicar por 1,288.
- Calculado a partir da massa de NH 4 + a dividir pela massa de N (18,042 ÷ 14,01 = 1,288).
O que é que o analisador Amtax sc mede realmente?
Quando a medição é apresentada no Amtax sc, as unidades são "NH 4 -N" ou "NH4", o que significa que a medição do equipamento é expressa em amónio e comunica os valores na forma de azoto (também descrito como "NH 4 como N") ou de amónio. Não existe diferença entre a expressão da concentração de amoníaco ("NH 4 -N" ou "NH 3 -N"), uma vez que em ambos os casos é calculada como azoto, cuja quantidade é igual em ambas as formas de amoníaco.
O analisador Amtax sc adiciona hidróxido de sódio (NaOH) para ajustar o pH e converter iões de amónio (NH 4 +) em amoníaco gasoso (NH 3), que passa através de uma membrana seletiva de gás amoníaco e provoca uma mudança do pH de uma solução eletrolítica. Esta mudança de pH no eletrólito é medida como um sinal mV que é proporcional à concentração de amoníaco (NH 3) na amostra.
Que concentração de amoníaco é tóxica para os peixes?
O amoníaco está presente na água na forma de iões de amónio (NH 4 +) ou de amoníaco não ionizado (NH 3). O amoníaco não ionizado é tóxico para os peixes, enquanto o ião de amónio não é tóxico, exceto em concentrações extremamente elevadas. Com um pH neutro 7 e à temperatura ambiente, quase todo o amoníaco existe na forma de NH 4 +. À medida que o pH e a temperatura aumentam, a quantidade de NH 3 aumenta e a quantidade de NH 4 + diminui.
Para medir a concentração de amoníaco não ionizado numa amostra, siga os passos indicados abaixo:
- Meça a concentração de amoníaco utilizando qualquer método de amoníaco, exceto o método de amoníaco livre.
- Meça o pH e a temperatura da amostra. Consulte a tabela intitulada "Percentagem de amoníaco não ionizado em solução aquosa por valor de pH e temperatura calculada a partir dos dados retirados de Emerson, et. al*" na página 11 do Manual de kits de teste de aquicultura em água doce FF2..
- Determine a percentagem de NH 3 utilizando a tabela, o pH da amostra e a temperatura da amostra.
- Multiplique a concentração de amoníaco pela percentagem da tabela e, em seguida, divida por 100.