Ammoniak en ammonium

 Printen

Wat is ammoniak?

Ammoniak is een kleurloze, gasvormige verbinding van waterstof en stikstof met een doordringende geur (één stikstofatoom en drie waterstofatomen, NH 3), die zeer oplosbaar is in water.

Ammoniak wordt op natuurlijke wijze gevormd als product van het microbiologische verval van stikstofhoudend organisch materiaal (dierlijk en plantaardig eiwit). Het kan ook worden geproduceerd voor gebruik in meststoffen of voor gebruik bij de productie van kunststoffen, farmaceutische producten en andere chemicaliën.

Ammoniak in grondwater is normaal. Het is een gevolg van microbiologische processen. De aanwezigheid van ammoniakstikstof in oppervlaktewater wijst echter meestal op huishoudelijke vervuiling. Overtollige ammoniak kan vegetatie beschadigen en is bijzonder giftig voor in water levende dieren en organismen, met name bij hogere pH- en temperatuurniveaus.

Ammonia

Voor diverse toepassingen wordt ammoniak opgelost in water om ammoniakwater te produceren. Bulkoplossingen van ammoniakwater (aqua-ammoniak) zijn instabiel en de ammoniakconcentratie kan tijdens transport of opslag afnemen. Daarom worden de geleverde oplossingen gefactureerd op basis van de ammoniakconcentratie die aan de faciliteit of eindgebruiker wordt geleverd.

Wat is ammonium?

Ammonium is een verbinding die één stikstof- en vier waterstofatomen (NH 4 + ) bevat. Terwijl ammoniak een neutraal niet-geïoniseerd molecuul (een zwakke base) is, is ammonium een ion dat een positieve lading draagt. Bovendien geeft ammoniak een sterke geur af, terwijl ammonium volledig geurloos is.

De belangrijkste factor waarin de verhouding ammoniak tot ammonium in water wordt vastgelegd, is de pH-waarde. De activiteit van de ammoniak wordt ook beïnvloed door de ionensterkte en de temperatuur van de oplossing. Het is belangrijk om te onthouden dat moleculaire ammoniak schadelijk kan zijn voor waterorganismen, maar ammonium-ion in principe ongevaarlijk is. In de waterindustrie is het belangrijk om de concentraties aan waterstof gebonden stikstof te kennen. Aangezien de termen ammoniak en ammonium door elkaar worden gebruikt, worden ze respectievelijk aangeduid als NH 3 -N of NH 4 -N en worden ze gewoonlijk uitgedrukt in mg/L of PPM N.

De chemische vergelijking die de relatie tussen ammoniak en ammonium weergeeft is: NH 3 + H 2O <-> NH 4 + OH -

Wanneer de pH-waarde laag is, wordt het evenwicht naar rechts gestuurd en wanneer de pH-waarde hoog is, wordt het evenwicht naar links gestuurd. In het algemeen is bij kamertemperatuur met een pH-waarde van minder dan 6 het gehalte van ammoniak-N als NH 3 zeer laag, en is bijna alle ammoniakstikstof aanwezig als NH 4 +. Bij een pH-waarde van ongeveer 8 is het gedeelte van NH 3 10 procent of minder, en bij een pH-waarde die iets hoger is dan 9 is dit ongeveer 50 procent. Zodra de pH-waarde > 11 is, worden alle ammoniumionen in de oplossing omgezet in de moleculaire vorm van ammoniak. De activiteit van ammoniakwater is veel lager bij lage temperaturen.


Naar de webshop

Waarom moet ammonium worden gecontroleerd?

Ammoniak wordt gebruikt als reagens en als meetparameter in verschillende afdelingen van de water- en afvalwaterzuivering.

  • Natuurlijk voorkomende ammonium wordt bewaakt in bronwater.
  • Tijdens het chloraminerings-desinfectieproces wordt ammonium gecombineerd met chloor voor de behandeling van drinkwater en het behoud van een langduriger residu in distributiesystemen.
  • Soms wordt ammonium gebruikt voor de pH-regeling, bijvoorbeeld in de farmaceutische industrie.
  • Ammonium wordt veelal bewaakt in afvalwaternitrificatie- en denitrificatieprocessen.

Hoewel ammonium in het algemeen onschadelijk is in lage concentraties, kan het in hoge concentraties schade veroorzaken en gezondheidsrisico's met zich meebrengen. Daarom moeten de ammoniumgehaltes goed worden bewaakt en in de hand worden gehouden.

Bij Hach ®, vindt u de testapparatuur, hulpmiddelen, training en software die u nodig hebt om de ammoniumgehaltes in uw specifieke procesapplicatie te bewaken en te beheren.

 

LCK

Uitgelichte producten voor het bewaken van ammonium

Spectrofotometers

HACH biedt toonaangevende spectrofotometers aan op de wateranalysemarkt.

Nu naar de shop

Colorimeters

De gebruiksvriendelijke, robuuste, draagbare instrumenten van HACH zijn ontworpen om de unieke belastingen in het veld aan te kunnen.

Nu naar de shop

HQD-benchtopmeters

De Hach HQ440D-aboratorium-multimeter is een geavanceerde laboratoriummeter die het giswerk bij metingen overbodig maakt.

Nu naar de shop

ISENH4181 Ion Selective Electrodes

HQD®-meters kunnen worden aangesloten op slimme IntelliCAL®-elektroden die automatisch de testparameters herkennen.

Nu naar de shop

HQ Series draagbare meters

HQD®-meters kunnen worden aangesloten op slimme IntelliCAL®-elektroden die automatisch de testparameters herkennen.

Nu naar de shop

Amtax sc ammoniumanalyser

De Amtax sc online analyser van Hach met gasgevoelige elektrode is ontworpen voor een uiterst nauwkeurige bepaling van de ammoniumconcentratie, direct in het behandelingsproces (installaties buiten).

Nu naar de shop

EZ Series ammoniumanalysers

De online analysers uit de EZ-serie bieden meerdere opties voor de bewaking van ammonium in water.

Nu naar de shop

A-ISE sc-sensoren

De digitale, ion-selectieve A-ISE sc-sonde van HACH is bestemd voor het bepalen van de ammoniumconcentratie direct in het medium.

Nu naar de shop

AN-ISE sc

De digitale AN-ISE sc-combinatiesensor voor ammonium en nitraat van HACH voert continu directe metingen uit met een ion-selectieve elektrode.

Nu naar de shop

Draagbare parallelle analysers

De Hach SL1000 draagbare parallelle analyser (PPA) voert dezelfde testen uit met minder dan de helft van de handelingen.

Nu naar de shop

Free & Total Ammonia Reagents

HACH levert reagentia van hoge kwaliteit voor routinematige en veeleisende wateranalyses.

Nu naar de shop

 

Welke processen vereisen ammoniumbewaking?

Drinkwaterzuivering

Gasvormige ammoniak en de geconcentreerde oplossingen ervan moeten zorgvuldig en in overeenstemming met de vereisten van OSHA (of andere relevante regelgevende instanties) worden behandeld. De reden hiervoor zijn de zeer corrosieve eigenschappen die ernstige gezondheidsrisico's met zich meebrengen, variërend van milde oog- of huidirritatie tot chemische verbranding, afhankelijk van de concentratie. Bovendien kan een uitgassing van ammoniak esthetische problemen veroorzaken, zoals een onaangename smaak of geur.

Wanneer ammoniak niet wordt gebruikt voor desinfectie, kan de aanwezigheid ervan in een distributiesysteem wijzen op het lekken van materialen die in de constructie van de leidingen werden gebruikt, of op waterverontreiniging als gevolg van schade in het systeem. Wanneer ongewenste ammoniak met chloor wordt gecombineerd, vermindert dit de desinfecterende kracht van de chlorering.

Chlorering

In sommige desinfectieprocessen wordt ammoniak opzettelijk gecombineerd met chloor, om monochlooramine te produceren. Hoewel vrij chloor een krachtiger desinfectiemiddel is, heeft monochlooramine (gebonden ammoniak en chloor) een langer durend residuaal effect, zodat het langer in het distributiesysteem aanwezig blijft. Hierdoor wordt de desinfectie volledig tot aan de kraan gehandhaafd. Bovendien reageren chlooramines minder intens met verschillende onzuiverheden in onbehandeld water, met name organische stoffen, waardoor de vorming van bepaalde kankerverwekkende bijproducten van de desinifectie (DBP) wordt geminimaliseerd. Om het chloramineringsproces te optimaliseren, is het belangrijk om de vorming van de beoogde soort desinfectiemiddel te bewaken en tegelijkertijd de vorming van minder wenselijke dichlooramine of trichlooramine (stikstoftrichloride) te voorkomen. Testen met monochlooramine worden gebruikt in combinatie met een bepaling van vrije ammoniak, om de vorming van het juiste desinfectiemiddel te waarborgen en de kosten van grondstoffen te verlagen, door het voorkomen van een te hoge toevoer van chloor en/of ammoniak.

Vrije ammonia

Ammoniak die tijdens de chloramineringsdesinfectie niet is gebonden aan chloor, wordt vrije ammoniak genoemd (zowel NH 4 + als NH 3). Bij een neutrale pH-waarde en omgevingstemperatuur komt bijna alle vrije ammoniak voor als NH 4 +. Naarmate de pH-waarde en temperatuur toenemen, neemt de hoeveelheid NH 3 toe en neemt de hoeveelheid NH 4 + af. Wanneer het gechloramineerd water wordt vrijgegeven, nemen de gehaltes van vrije ammoniak toe, omdat de monochlooramine reageert met verschillende organische stoffen en bacteriën in het water van het distributiesysteem, waardoor wordt voldaan aan de chloorvraag. Verhoogde gehaltes aan vrije ammoniak duiden op het begin van een nitrificatie. Een plotselinge daling van de vrije ammoniak duidt erop dat de nitrificatie aan de gang is en dat er nitriet wordt gevormd. De waarde van de vrije ammoniak is nuttig bij het bepalen van de hoeveelheid vrij chloor die nodig is om de hoeveelheid residu van monochlooramine in een compressorstation te verhogen. Het gehalte aan vrije ammoniak kan worden verlaagd door vrij chloor toe te voegen in een verhouding van 5:1 als Cl 2:N, om het proces te begeleiden en de mogelijkheid op nitrificatie te minimaliseren.

Totale ammonia

Totaal ammoniak is de som van alle ammoniakstikstof die aanwezig is in de vorm van monochlooramine (NH 2Cl), andere chlooramines, ammoniumion (NH 4 + ) en moleculaire ammoniak (NH 3). Deze parameter kan dienen als primaire of secundaire verificatie, om het chloramineringsproces onder controle te houden.

Een glas drinkwater is een duidelijke belichaming van het belang van het bewaken van ammoniak in drinkwater, omdat dit gezondheidsproblemen, geurtjes en smaakproblemen kan veroorzaken.
Gestapelde chloorflessen voor gebruik in een drinkwaterinstallatie.

Oppervlakte-/grondwaterbehandeling

Ammoniak wordt gevormd als bijproduct wanneer bacteriën natuurlijke materialen in de grond afbreken. Hoge ammoniakconcentraties kunnen worden veroorzaakt door ijzerrijke grond, nabijheid van een bos of kunstmest en fecale verontreiniging.

Een turquoise glinsterende plas water in een grot. De kleur wordt veroorzaakt door fijnvermalen mineralen die zweven in het water.

Afvalwaterzuivering

Tijdens de zuivering van afvalwater kunnen ammoniakgehaltes extreem hoge concentraties bereiken door de activiteit van bacteriën. Ammonium wordt eerst omgezet in nitraat via het nitrificatieproces, zodat het door denitrificatie kan worden gereduceerd tot atmosferische stikstof (N 2). Meer informatie over communale afvalwaterzuivering. Bij hoge concentraties en pH-waarden kan ammonium giftig zijn voor slibvergistende microben. Om schade aan het waterleven te voorkomen, is het bovendien van cruciaal belang om ammonium te bewaken en uit het afvalwater te verwijderen voordat het in natuurlijke wateren wordt geloosd.

In wastewater treatment, high levelBij afvalwaterzuivering kunnen hoge ammoniumgehaltes giftig zijn voor slibvergistende microben; dit beluchtingsbassin helpt bij het omzetten van ammonium in nitraat.

Aquacultuur

Als afvalproduct van het waterleven kan ammonium giftig zijn voor vis- en waterplanten bij gehaltes van slechts 0,5 mg/l. In gevestigde aquaria kan ammonium snel worden omgezet in nitriet en uiteindelijk in nitraat. De meeste aquaria streven naar een nul-aanwezigheid van ammonium.

In natuurlijke wateromgevingen kunnen hoge ammoniumgehaltes resulteren in overmatige algengroei, die het zonlicht blokkeert en een negatieve invloed heeft zichtvoeding en fotosynthese.

Aquacultuur, de landbouw van zeevruchten, zorgt voor de productie van ammonium in natuurlijk afvalwater. Viskooien, zoals hier afgebeeld, kunnen ook schadelijk zijn.

Landbouw

Omdat planten stikstof niet rechtstreeks uit de atmosfeer kunnen binden, zijn ze afhankelijk van stikstofbindende bacteriën voor het omzetten van stikstof in ammoniak. Stikstof in de vorm van ammoniak kan vervolgens door planten worden gebruikt om andere essentiële organische moleculen te creëren die nodig zijn voor complexe organismen. Om dit natuurlijke proces (dat deel uitmaakt van de stikstofcyclus) te ondersteunen of te verbeteren, wordt vaak ammoniak aan meststoffen toegevoegd. Zo wordt voor oplossingen voor hydroponische voedingsstoffen stikstof als ammoniakzout toegevoegd. Ammoniak kan ook in de grond aanwezig zijn, als gevolg van ureumdosering en de hieruit voortvloeiende ontbinding.

AEen landbouwtractor die gewassen bemest introduceert stikstof in de vorm van ammoniak.

Farmaceutische industrie

In de farmaceutische industrie wordt ammoniak gebruikt voor pH-regeling en wordt de oplossing ervan gebruikt voor het regenereren van zwakke ionenuitwisselingsharsen en voor pH-aanpassing.

In geneesmiddelen wordt een ammoniakoplossing gebruikt om zwakke anionenuitwisselingsharsen te regenereren.

Hoe wordt ammonium bewaakt?


Set voor ammoniakstikstof, salicylaat, 25 ml

Salicylaatmethode

De salicylaatmethode is een variant van de bekende fenaatmethode, maar heeft het voordeel dat ze vrij is van kwikzouten en fenol. Deze methode is vooral nuttig voor het bepalen van stikstof met een laag ammoniakgehalte. Hoewel de procedure meerdere stappen omvat voordat een uiteindelijke groene kleur wordt ontwikkeld, zijn alle reagentia opgeslagen in handige poederkussens (salicylaatreagenspoederkussens en alkalische cyanuraatpoederkussens) of een combinatie van poederkussens en LCK-flacons.

  1. Ammoniakverbindingen reageren met hypochloriet en vormen monochlooramine.
  2. Het monochlooramine reageert vervolgens met salicylaat om 5-aminosalicylaat te vormen.
  3. De oxidatie van 5-aminosalicylaat wordt uitgevoerd in de aanwezigheid van een katalysator, nitroprusside (ook nitroferricyanide genoemd), wat resulteert in de vorming van indosalicylaat, een blauwgekleurde verbinding. De blauwe kleur wordt gemaskeerd door de gele kleur (van overtollige nitroprusside), waardoor een groenkleurige oplossing ontstaat. De intensiteit van de resulterende groene kleur is recht evenredig met de ammoniakconcentratie in het monster.

Afvalwater of milieuwaters

Chlorering

Benchtop:

LCK302

LCK303

LCK304

LCK305

LCK502

Poederkussenmethode 8155

Ammoniak TNT LR-methode 10023

Ammoniak TNT HR-methode 10031

Draagbaar:

DR300 ammoniak

Testkit voor ammoniak, NI-SA

Teststrips voor ammoniak

Online:

EZ Series analysers

Draagbaar:

Chemkeys voor vrije ammonium en monochlooramine

Chemkey voor totaal ammonium

DR300 monochlooramine / vrije ammonium

Benchtop:

DR3900 spectrofotometer voor de analyse van monochlooramine/vrije ammoniak

De Intellical™ ISENH3181 ion-selectieve elektrode (ISE) voor ammoniak (NH₃), kabel van 1 m

Gasdetectiesonde

De ammoniakelektrode meet ammoniakgas in waterige oplossingen, of ammoniumionen die door toevoeging van een sterke base in gas zijn omgezet. De elektrode is een complete elektrochemische cel die bestaat uit een glazen pH-elektrode en een referentie-elektrode. Het gasdoorlatende membraan scheidt het monster van een dunne laag elektrolyt die tussen de pH-bol en het membraan wordt geperst. Bij een hoge pH-waarde wordt het ammoniumion omgezet in ammoniakgas. Het gas diffundeert door het membraan en veroorzaakt een pH-verandering in de dunne laag elektrolyt. Het potentiaal over het pH-glas verandert als gevolg van de pH-verandering en de elektrode meet de verandering in potentiaal. De gemeten pH-verandering is evenredig aan de ammoniakconcentratie in de oplossing.

Benchtop/draagbaar:

IntelliCAL ® ISENH3181 ion-selectieve elektrode (ISE) voor ammoniak (NH3)

Online:

Amtax sc ammoniumanalyser

EZ Series analysers


Reagentiaset voor stikstof-ammonia van Hach, Nessler

Nessler-methode

In de ammoniaktest reageert het Nessler-reagens (K 2HgI 4) met de ammoniak die aanwezig is in het monster (onder sterk alkalische omstandigheden) om een geelkleurige soort te produceren. De intensiteit van de kleur is direct evenredig met de ammoniakconcentratie.

2K 2HgI 4 + NH 3 + 3KOH → Hg 2OINH 2 + 7KI + 2H 2O

Benchtop:

Nessler-reagens

Draagbaar:

Testkit voor ammoniak NI-8

Online:

EZ Series analysers

Veelgestelde vragen

Welke methodes kunnen worden gebruikt om ammonium in afvalwater te rapporteren aan de EPA?

Ammoniakstikstof kan worden gemeten met een spectrofotometer (of colorimeter) of een ion-selectieve elektrode (ISE) voor ammoniak. Hieronder vindt u geaccepteerde of gelijkwaardige methodes voor afvalwateranalyse van het USEPA (United States Environmental Protection Agency).

Ion-selectieve elektrode (ISE) methode 10001 and 10002 - Deze procedures kunnen worden gebruikt voor standaardmethodes voor het onderzoeken van water en afvalwater 4500-NH3 E voor USEPA NPDES-rapportage.

Detecteren de Nessler- en salicylaatmethodes ammoniak of ammonium?

Zowel de Nessler- als de salicylaatmethode zijn gebaseerd op een reactie met moleculaire ammoniak in een basische oplossing. Als het oorspronkelijke monster ammoniumionen bevat, zetten de basische reagentia dit om in moleculaire ammoniak, waarna het reageert en bijdraagt aan het eindresultaat. Deze eenvoudige ammoniaktests bevatten echter niet de ammoniak, die zich in organisch gebonden aminogroepen bevindt. Een echte test voor totale ammoniak zou chlooramines bevatten, en zou de opwarming van het monster in een zure oplossing vereisen, voor de vertering van de organische ammoniak.

Aangezien het testresultaat een som is van zowel moleculaire ammoniak (NH 3) als ionisch ammonium (NH 4 +), is stikstof (NH 3 -N) de gewenste eenheid voor rapportage. De meeste Hach colorimeters en spectrofotometers hebben een optie om de testresultaten om te zetten tussen stikstof, ammoniak en ammonium. Dit verandert de chemie van de test niet; het verandert alleen de eenheden. Er moet worden opgemerkt dat hoewel dezelfde hoeveelheid stikstof in ammoniak en ammonium aanwezig is, de stoichiometrische verhouding van N tot NH 3 en NH 4 + niet exact gelijk vanwege het verschil in het aantal waterstofatomen.

  • Voor een omzetting van mg/l NH 3 -N naar mg/l NH 3, moet worden vermenigvuldigd met 1,216.
  • Berekend op de volgende basis: massa van NH 3 gedeeld door massa van N (17,034 ÷ 14,01 = 1,216).
  • Voor een omzetting van mg/l NH 3 -N naar mg/l NH 4, moet worden vermenigvuldigd met 1,288.
  • op de volgende basis: massa van NH 4 + gedeeld door massa van N (18,042 ÷ 14,01 = 1,288).

Wat meet de Amtax sc analyser eigenlijk?

Wanneer de meting wordt weergegeven op de Amtax sc, zijn de eenheden "NH 4 -N" of "NH 4", wat betekent dat de meting van het instrument wordt uitgedrukt als ammonium en de waarden worden gerapporteerd als stikstof (ook wel "NH 4 als N" genoemd) of als ammonium. Er is geen verschil tussen de uitdrukkingen van ammoniakconcentraties ("NH 4 -N" of "NH 3 -N"), omdat het in beide gevallen wordt berekend als stikstof, dat dezelfde hoeveelheid heeft in beide vormen van ammoniak.

De Amtax sc analyser voegt natriumhydroxide (NaOH) toe om de pH-waarde aan te passen en ammoniumionen (NH 4 +) om te zetten in gasvormige ammoniak (NH 3), die door een ammoniakgasselectief membraan gaat en een pH-verandering van een elektrolytoplossing veroorzaakt. Deze pH-verandering in de elektrolyt wordt gemeten als een mV-signaal, dat evenredig is met de ammoniakconcentratie (NH 3) in het monster.

Bij welke concentratie is ammoniak giftig voor vissen?

Ammoniak is aanwezig in water als ammonium-ion (NH 4 +) of als niet-geïoniseerde ammoniak (NH 3). Niet-geïoniseerde ammoniak is giftig voor vissen, terwijl het ammoniumion niet giftig is, behalve in extreem hoge concentraties. Bij een neutrale pH 7 en omgevingstemperatuur is bijna alle aanwezige ammoniak NH4+. Naarmate de pH-waarde en temperatuur toenemen, neemt de hoeveelheid NH 3 toe en neemt de hoeveelheid NH 4 + af.

Volg de onderstaande stappen om de concentratie van niet-geïoniseerde ammoniak in een monster te meten:

  1. Meet de ammoniakconcentratie met een willekeurige methode voor ammoniak, met uitzondering van de methode met vrije ammoniak.
  2. Meet de pH-waarde en de monstertemperatuur. Raadpleeg de tabel met de titel "Percentage niet-geïoniseerde ammoniak in waterige oplossing volgens pH-waarde en temperatuur berekend op basis van gegevens in Emerson, et. al*" op pagina 11 in de handleiding van de FF2 testkit voor aquacultuur in zoetwater.
  3. Bepaal het percentage NH 3 aan de hand van de tabel, de pH-waarde van het monster en de monstertemperatuur.
  4. Vermenigvuldig uw ammoniakconcentratie met het percentage uit de tabel en deel deze vervolgens door 100.