PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 1 de 1

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

SISTEMA DE GESTIÓNSISTEMA DE GESTIÓNINTEGRAL INTEGRAL

DE CORNAREDE CORNARE

SISTEMA DE GESTIÓNSISTEMA DE GESTIÓNINTEGRAL INTEGRAL

DE CORNAREDE CORNARE

SISTEMA DE GESTIÓNSISTEMA DE GESTIÓNINTEGRAL INTEGRAL

DE CORNAREDE CORNARE

SISTEMA DE GESTIÓNSISTEMA DE GESTIÓNINTEGRAL INTEGRAL

DE CORNAREDE CORNARE

Elaborado Por: Grupo de Trabajo Analítico CENSAFecha de Elaboración:Octubre 25 de 2010Revisó: Juan David EcheverriCargo: Líder del ProcesoFecha:Octubre 26 de 2010Aprobó: Javier A. Parra BedoyaCargo:Representante de la DirecciónFecha:Octubre 29 de 2010

Elaborado Por: Grupo de Trabajo Analítico CENSAFecha de Elaboración:Octubre 25 de 2010Revisó: Juan David EcheverriCargo: Líder del ProcesoFecha:Octubre 26 de 2010Aprobó: Javier A. Parra BedoyaCargo:Representante de la DirecciónFecha:Octubre 29 de 2010

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

Hoja de Control de Actualizaciones del Documento

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

VERSIONFECHADESCRIPCIÓN DE LA MODIFICACIÓNVERSIONFECHADESCRIPCIÓN DE LA MODIFICACIÓN

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

1. OBJETO

Describir los pasos a seguir así como las sugerencias y recomendaciones para la determinación de Nitrógeno Amoniacal por el método titrimétrico con Acido Sulfúrico de acuerdo con el Método 4500-NH3 C del “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 21 Ed” en muestras de agua.

2. ALCANCE

El método titrimétrico es aplicable solamente en muestras de agua naturales, potables y residuales domesticas e industriales que han sido previamente destiladas.

3. DEFINICIONES

Nitrógeno Amoniacal: es el amoníaco presente en forma natural en aguas superficiales y residuales. Se produce en gran escala en la desaminación de compuestos que contienen nitrógeno orgánico y en la hidrólisis de la urea.

4. REFERENCIAS

Ver F-GJ-05 Normograma CorporativoRuta: www.cornare.gov.co/sgi/ Normograma Corporativo

5. CONTENIDO

5.1 GENERALIDADES Y APLICACIÓN

Las formas de Nitrógeno que se pueden presentar en aguas naturales y residuales son: Nitratos, Nitritos, Amoníaco, Nitrógeno Orgánico, las cuales pueden ser convertidas bioquímicamente a través del ciclo del Nitrógeno. Analíticamente el Nitrógeno Orgánico y Amoniacal pueden determinarse juntos y se ha denominado "Nitrógeno Kjeldahl", nombre dado por la técnica que se utiliza.

Al comparar la concentración de Nitrógeno Orgánico con la concentración de Nitrógeno Amoniacal y Nitratos, proporciona información acerca del tiempo de la descarga del desecho:

Sí la concentración de Nitrógeno Orgánico es alta y la concentración de Nitrógeno amoniacal es baja, la descarga es relativamente reciente

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

Una baja concentración de Nitrógeno Orgánico y una alta concentración del Nitrógeno amoniacal indica una descarga mucho mas reciente que la anterior.

Una baja concentración de Nitrógeno Orgánico y Amoniacal, pero, alta concentración de Nitratos indica una descarga estabilizada ó continua.

El Nitrógeno Amoniacal se encuentra en forma natural en aguas superficiales y residuales, su concentración es baja en las aguas potables y subterráneas. Se produce en gran parte por desaminación de los compuestos orgánicos nitrogenados y por hidrólisis de la Urea.

La concentración del Amoníaco en el agua varía desde menos de 10 ug/L en aguas naturales, superficiales, profundas y potables, hasta más de 30 mg/L en aguas residuales.

El método volumétrico se usa solamente en muestras que hayan sido destiladas. En general, la determinación directa de bajas concentraciones de nitrógeno amoniacal está limitada a aguas potables, superficiales o subterráneas limpias.

Otros métodos para la determinación de nitrógeno amoniacal incluyen: electrodo selectivo de amonio con o sin adición conocida, y el método de fenato, que pueden consultarse en la referencia bibliográfica.

El rango de aplicación por este método es amplio ya que se puede hacer dilución de las muestras y puede ir desde 1.0mg/L (LC) calculado en el CENSA.

Por este método pueden obtenerse resultados válidos a concentraciones bajas. Para concentraciones altas y matrices complejas es recomendable hacer diluciones, lo cual también disminuye reactivos.

5.2 PRINCIPIO DEL METODO

Para la determinación de nitrógeno amoniacal, el pH de la muestra se ajusta a 9.5 unidades con un tampón de borato y luego se destila sobre una solución de ácido bórico. El amonio (NH4OH) en el destilado se determina volumétricamente con H2SO4 estándar y un indicador o un pH-metro

5.3. INTERFERENCIAS

5.3.1 Cloro residual

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

Reacciona con el amoniaco y debe removerse por pretratamiento de la muestra; si es probable que una muestra contenga cloro residual, tratarla con un agente declorador (tiosulfato de sodio) inmediatamente después de la recolección.

5.4 RECOLECCIÓN Y PRESERVACIÓN DE LA MUESTRA

Si las muestras se analizan en el transcurso de 24h después de la recolección, refrigerar a 4ºC sin acidificar.

Preservar las muestras por acidificación con H2SO4 conc. a pH<2 (aproximadamente 1mL de ácido/L de muestra) y almacenarlas a 4ºC hasta 28d.

Se debe recolectar y/o preservar aproximadamente 500mL de muestra.

5.5 EQUIPOS Y MATERIALES

5.5.1 Equipos

5.5.1.2 Equipo de destilación

Destilador para Nitrógeno marca BUCHI modelo 315 equipado con tubos de 300 mL de capacidad y un generador de vapor de aproximadamente 2kg de vapor/hora, conectado a la fuente de agua del acueducto.El tubo de descarga del condensado debe siempre quedar cubierto en su extremo inferior por la solución absorbente de ácido bórico.

5.5.1.3 pH metro

5.5.2 Vidriería

Tubos de destilación

Erlenmeyer de 250mL

Balones volumétricos de 100mL

Pipetas graduadas 10mL

Pipetas volumétricas 1, 10mL

Probetas 25mL, 50mL

Buretas 25mL con división de escala de 0,05mL certificada.

5.6 REACTIVOS

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

5.6.1 Agua destilada

Chequear periódicamente el agua destilada para evitar valores altos del Blanco

5.6.2 Solución tampón de borato

Diluir 4.75g de Tetraborato de Sodio Decahidratado (Na2B4O7.10H2O) en 500mL de agua destilada. Adicionar 88mL de solución de Hidróxido de Sodio (NaOH) 0.1N y aforar a 1L.

5.6.3 Hidróxido de sodio (NaOH) 0.1NDiluir 10mL de solucion de Hidróxido de sodio (NaOH) 10N en 1000mL con agua destilada

5.6.4 Hidróxido de sodio (NaOH) 10N

Pesar 400g de NaOH y aforar a 1L con agua destilada

5.6.5 Acido bórico (H3BO3) 2% en peso

Disolver 20g de H3BO3 en agua destilada y diluir a 1L.

5.6.6 Acido Sulfúrico (H2SO4) 0.2N

Diluir 10mL de H2SO4 5.0 N a 250mL con agua destilada

5.6.7 Ácido sulfúrico (H2SO4 ) 0.02N

Diluir 100mL de H2SO4 0.2 N a 1L con agua destilada.

Estandarizar contra una solución de Carbonato de Sodio (Na2CO3) 0.05N. así:Se valora por titulación potencio métrica, utilizando 15.0mL de la solución de Na2CO3 0.05N y llevándolos a 100mL con agua destilada se titula potencio métricamente hasta un pH = 4.65.La normalidad del ácido se calcula de la siguiente manera:

__A x B__NA = 53.0 x C

Donde:

A = g de Na2 CO3 disueltos en 1 litro de agua (2.5 + 0.2g)

B = mL de solución de Na2CO3, tomados para la titulación (15mL)

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

C = Volumen total de ácido gastado en la titulación.

Estandarizar cada vez que esta solución sea utilizada para el análisis de muestras.

5.6.8 Ácido sulfúrico(H2SO4) 0.002 N

Diluir 100mL de H2SO4 0.02N a 1L de agua destilada

Estandarizar contra una solución de Carbonato de Sodio (Na2CO3) 0.05N. como en el caso anterior pero tomando 1mL de carbonato en 100mL de agua destilada.

Estandarizar cada vez que esta solución sea utilizada para el análisis de muestras.

5.6.9 Solución patrón primario de Carbonato de Sodio (Na2CO3)0.05N

Pesar 2.5 + 0.2g de Na2CO3 secado a 250ºC por 4h; diluir a 1L con agua destilada.

5.6.10 Solución de Indicador Mixto

Disolver 200mg de indicador rojo de metilo en 100 mL de alcohol etílico 95% o isopropílico. Disolver 100mg de azul de metileno en alcohol etílico 95% o isopropílico. Combinar las soluciones. Preparar mensualmente.

5.6.11 Solución patrón de cloruro de amonio NH4Cl de 1000 mgNH4+/L

Solución estándar de amonio (cloruro de amonio en agua) art No 1.19812.0500 de Merck

5.7 DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO

5.7.1 Preparación de la muestra

Tomar 100mL de muestra o muestra diluida y llevarla a un tubo de destilaciónEn muestras muy limpias usar 250mL de muestra.

Adicionar 25mL de solución tampón de Borato y ajustar a pH 9.5 con NaOH 10N (usualmente se necesitan 2.0mL).

5.7.2 Destilación de la muestra

Antes de proceder a la destilación de las muestras debe lavarse muy bien el destilador. Para ello tome un tubo con unos 100 mL de agua destilada y proceda a destilar, recogiendo el destilado en un erlenmeyer de 250 mL. Repita el lavado.

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

Colocar el tubo con la muestra ya preparada y destilar según las instrucciones de operación del equipo de destilación BUCHI.

Recibir el destilado en un erlenmeyer de 250mL que contiene 50mL de solución de Acido Bórico al 2% y 3 gotas del indicador Mixto, hasta completar aproximadamente 225mL.

Retirar el erlenmeyer y el tubo con la muestra, colocar un tubo con agua destilada y dejar destilar 1-2min para limpiar el condensador y tubo de salida.

5.7.3 Determinación del Nitrógeno amoniacal

Titular el amoniaco en el destilado con H2SO4 0.002N o 0,02N (según el caso) estándar hasta un pH igual al del acido bórico antes de la destilación.

Llevar un blanco a través de todos los pasos del procedimiento y aplicar la corrección necesaria a los resultados.

5.8 CÁLCULO Y EXPRESIÓN DE RESULTADOS

La concentración de nitrógeno amoniacal se calcula mediante la siguiente expresión:

*F

Donde:

A: mL gastados de H2SO4 0.02N en la muestraB: mL gastadas de H2SO4 0.02N en el blancoF: factor para corregir la normalidad del acido cuando esta difiere de 0.02N: F= 0.02/N1 donde N1 es la normalidad obtenida al estandarizar el acido titulante. Generalmente es un factor muy cercano a 1.0

Cuando se trata de aguas muy limpias y cuando es necesario diluir se obtienen mejores resultados titulando con acido sulfúrico 0.002N en cuyo caso los cálculos se convierten en:

mg NH3 - N/L = (A-B) x 0.280 *F (para 100mL de muestra)Donde:A= mL de H2SO4 0.002N gastados en la muestraB= mL de H2SO4 0.002N gastados en el Blanco F= factor para corregir la normalidad del acido cuando esta difiere de 0.002N:

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

F= 0.002/N1 donde N1 es la normalidad obtenida al estandarizar el acido titulante.

5.9 CONTROL DE CALIDAD ANALÍTICO

Correr 2 estándares de control de igual concentración (0,778mgN/L) por cada tanda de muestras.

Los estándares se construyen diluyendo inicialmente 1mL de la solución patrón en 100mL con agua destilada y de esta se toman 10.0mL y se diluyen a 100mL con agua destilada.

Para el Nitrógeno amoniacal utilizar como estándar la solución de Amonio (cloruro de amonio en agua) de 1000 mg NH4

+/L, Art No 1,19812.0500 de Merck

Construir y hacer seguimiento a la carta de control y registrar en el F-MA-37, “carta de control” de acuerdo con las especificaciones del M-MA-02 “Manual de control de calidad analítico”.

5.10 SEGURIDAD Y COMENTARIOS

5.10.1 Utilizar guantes y gafas de protección al manipular el H2SO4 y el NaOH. Evitar el contacto con la piel.

5.10.2 Para manipular los tubos utilizar pinzas. Recuerde que pueden estar muy calientes.

5.10.3 Nunca eliminar los desechos del análisis por los desagües del laboratorio

5.10.4 Tener presentes las disposiciones del M-MA 03 “Higiene y Seguridad del CENSA” y del Sistema de Seguridad y Salud Ocupacional del SGI.

5.11 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

5.11.1 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater/. American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA), Water Environmental Federation (WEF). – 21 Ed., 2005. 4-108-4-

1095.11.2 Protocolos de análisis de aguas. / Red de Control de calidad analítica de

laboratorios de análisis de aguas de Antioquia (REDAGUAS). Medellín, 1998.

5.11.3 Análisis de Aguas residuales. / Sierra C., Jorge Humberto. Medellín, 1985. pp239- 287

5.12 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA DETERMINACION DE NITROGENOS

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

PROTOCOLO DE ANALISISNITROGENO AMONIACAL

T-MA-10-1Versión 01

Página 10 de 11

Est

e d

ocu

me

nto

es

pro

pie

da

d in

tele

ctu

al d

e C

OR

NA

RE

. P

roh

ibid

a s

u r

ep

rod

ucc

ión

.

Ruta: www.cornare.gov.co/sgi /Apoyo/Medición y análisis/CENSA/protocolos/Fq

FLUJOGRAMA OBSERVACIONES

RECOGER EL DESTILADO EN UN ERLENMEYER DE 250 mL QUE CONTIENE 50 mL DEACIDO BÓRICO AL 2% Y 3 GOTAS DE INDICADOR SEGÚN SHER, HASTA APROX. 225ML.

CALCULAR LA CONCENTRACIÓN:

mg/L N-NH3 = (A - B) x 280 x F

mL muestra

A = mL ACIDO SULFÚRICO GASTADO EN LA TITULACIÓN DE LA MUESTRA

B = mL DE ACIDO SULFÚRICO GASTADO EN LA TITULACIÓN DEL BLANCO

.

LA DESTILACIÓN SE APLICA TANTO A NTK (NITRÓGENO TOTAL KJELDHAL) COMONITRÓGENO AMONIACAL (-N-NH3).

. SI ES N-NH3, AGREGAR 25mL DE BUFFER DE BORATOS Y 2mL DE HIDRÓXIDO DE SODIO10N. AL TUBO CON LA MUESTRA . ENSAMBLAR EL TUBO EN EL DESTILADOR DENITRÓGENO Y DESTILAR SEGÚN LAS INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN DEL EQUIPO.

REGISTRAR LOS RESULTADOS EN EL "CUADERNO DE TRABAJO PERSONAL", LOSRESULTADOS DE LOS ESTANDARES EN EL F-MA-C37 "CARTA DE CONTROL"Y EN EL F-MA-05 "RESULTADOS CARACTERIZACIONES".

MUESTRA

RECOGER DESTILADO

TOMAR 100 mL DE MUESTRA O MUESTRA DILUIDA EN UN TUBO DE DIGESTIÓN BUCHI.HACER LO MISMO CON 2 BLANCOS (AGUA DESTILADA) Y 2 ESTANDARES DE 1,0mg/L

DESTILAR

CALCULO DE CONCENTRACION

REGISTRAR RESULTADOS

FIN

INICIO

AGREGAR A LA MUESTRA 3.5 g DE MAZCLA DIGESTORA Y 10 mL DE ÁCIDO SULFÚRICOCONCENTRADO. SOMETER A DIGESTIÓN HASTA UN VOLÚMEN DE 5-20 mL Y UN COLOR

VERDE CLARO TRANSPARENTE. DEJAR ENFRIAR

TITULAREL NITRÓGENO SE VALORA POR TITULACIÓN CON ACIDO SULFÚRICO 0.002N HASTACAMBIO DE COLOR CARACTERÍSTICO DEL INDICADOR SEGÚN LA MARCA

1

1

LAS MUESTRAS PUEDEN REQUERIR ANÁLISIS DE NTK, N-NH3 O AMBOS; CUANDO ESSOLAMENTE N-NH3, NO REQUIERE DIGESTIÓN Y SE PROCEDE A DESTILARDIRECTAMENTE.

F = FACTOR DE CORRECIÒN DEL ÀCIDO