Proč je amonium nebezpečné?

Čistý dusík je chemicky inertní prvek. Vzhledem k jeho rozšíření v přírodě se však často vyskytuje v různých organických a anorganických sloučeninách – amoniak, soli, oxidy – NO, N₂ALE NE_2, N₂O₅, N₂O₃.

celkový dusík

Celkový dusík je součtem organických (bílkovina, močovina) a minerálních (amonný, dusičnanový, dusitanový) forem dusíku. Vzhledem k široké škále sloučenin obsahujících dusík mohou být ve vodě přítomny v různých formách: pravé roztoky, koloidní částice, suspenze. Útvary povrchových vod často obsahují všechny možné typy sloučenin obsahujících dusík. V důsledku přirozeného vlivu se tyto sloučeniny neustále přeměňují jedna v druhou.

Ammonium

Amonium je dusík nacházející se v NH₄ + -ionty. Tyto ionty vznikají při biochemické degradaci a amonifikaci peptidů, aminokyselin, močoviny a dalších organických sloučenin obsahujících dusík působením mikroorganismů nebo jednotlivých enzymů (rozklad močoviny působením ureázy), jakož i při anaerobní redukci NE₂ – a žádná₃ – ionty. Amoniakální dusík se často objevuje v odpadních vodách v důsledku činností sektoru domácností, hospodářských zvířat a zemědělských podniků. Nachází se v odpadech dřevochemického, koksárenského, mikrobiologického, petrochemického, hutnického, farmaceutického a potravinářského průmyslu.

Dusičnany a dusitany

Dusičnany a dusitany jsou soli kyseliny dusičné a dusité. V povrchových vodách vznikají při oxidaci amonného dusíku.

Dusičnany (Cat + NO3 – ) jsou posledním stupněm takové oxidace. NE₃ — -ionty se mohou do vod dostávat spolu s odpady z některých podniků (hutní závody, chemické závody) a také vlivem oxidů dusíku v atmosféře.

Dusitany (Cat + NO₂ – ) – mezistupeň oxidace – produkt rozpouštění oxidu dusnatého (IV) ve vodě. NE₂ – _–při redukci NO mohou vznikat ionty₃ – -ionty, například s nedostatkem kyslíku nebo za anaerobních podmínek.

Dusičnany i dusitany, stejně jako jim odpovídající oxid dusnatý (IV), jsou karcinogeny a vysoce toxické látky, které způsobují poškození jater, ledvin, srdce, plic, nervového systému, štítné žlázy a gastrointestinálního traktu.

Odpadní a přírodní vody

Odpadní voda je voda, jejíž vlastnosti byly změněny antropogenním vlivem. Srážky (déšť, tání) se také týkají odpadních vod. Existují různé způsoby klasifikace odpadních vod: podle zdroje původu, podle složení nebo koncentrace znečišťujících látek, podle vlastností znečišťujících látek.

Mezi přírodní vody patří: moře, oceány, ledovce, řeky, jezera, půda a atmosférická vlhkost.

Navzdory akceptovanému rozdělení vody na odpadní a přírodní jsou ve skutečnosti od sebe neoddělitelné, protože se jedná o komplexní systém v dynamické rovnováze.

Amoniakální dusík v odpadních vodách

Odkud pochází dusík v odpadních vodách?

Dusík vstupuje do odpadních vod spolu s lidskými odpadními produkty, potravinářským odpadem, hnojem a průmyslovým odpadem (metalurgické, chemické, mikrobiologické, lékařské, farmaceutické, dřevařské a koksárenské chemikálie). Dusík má široké využití v průmyslu – v čisté plynné formě (k přímé syntéze čpavku, který se následně využívá v řadě chemických procesů), ve formě sloučenin: kyseliny – ve vojenském, hutním, šperkařském průmyslu a pro výroba minerálních hnojiv (ledek); oxidy – v lékařství, cukrářství, ale i v řadě dalších oblastí.

Obsahové normy a maximální přípustné koncentrace

Normy pro obsah a nejvyšší přípustnou koncentraci dusíku ve vodách jsou upraveny v regulační a technické dokumentaci, např. v GN 2.1.5.1315-03. Pro amonný a minerální dusík jsou indikátory MPC:

• 1,5 mg/ml pro amonium;
• 45 mg/ml pro dusičnany (podle NO₃);
• 3,3 mg/ml pro dusitany (na základě NO₂).

Harm NH₄ + člověk a příroda

Amonný dusík je nebezpečný, protože jak jeho iont, tak jeho redukovaná forma (amoniak NH₃) jsou schopny reagovat s proteiny a způsobit jejich denaturaci. Například protein, jako je hemoglobin, v důsledku působení tohoto toxinu ztrácí schopnost přenášet kyslík. Při pravidelném příjmu amonia a amonných iontů do těla živého tvora se objevují následující příznaky: acidóza a acidobazická nerovnováha, poškození jater, poruchy fungování centrálního nervového a cévního systému. Určitá přítomnost amoniaku a amonných iontů v přírodních vodách je však v malých koncentracích žádoucí, protože jsou účastníky biologického oběhu látek – cyklu dusíku.

Standardní poplatek za propuštění

Normy poplatků za vypouštění znečišťujících látek obsahujících dusík do odpadních vod závisí na typu vypouštění. Od roku 2021 vyhláška vlády Ruské federace č. 913 „O sazbách platby za negativní vliv na životní prostředí a dodatečných koeficientech“ stanovila následující sazby:

• od 1140 do 1190 r/t při vypouštění škodlivin obsahujících amonné ionty;
• od 14,3 do 14,9 rublů/tunu;
• od 7129 do 7439 RUR/tunu.

Přesná sazba poplatku za vypouštění je stanovena v závislosti na použití koeficientu definovaného jako převrácený součet přípustného zvýšení obsahu znečišťující látky při vypouštění odpadních vod k její pozaďové hodnotě.

Přehled metod, pravidel a GOST

Ke stanovení sloučenin dusíku v odpadních vodách se používají různé techniky. U amoniakálního dusíku se jedná o fotometrické a některé modernější metody stanovení koncentrace.

Fotometrickou metodu stanovení Nesslerovým činidlem upravuje FR.1.31.2000.00135 „Metodika pro měření hmotnostní koncentrace amonného dusíku Nesslerovým činidlem fotometrickou metodou v odpadních vodách“. Tato technika se používá ke stanovení obsahu amonného dusíku od 0,15 do 120 mg/dm3. Při odběru vzorků se řídí GOST R 51592-2000 „Voda. Obecné požadavky na odběr vzorků.” Všimněte si, že Nesslerovo činidlo je citlivé i na jiné kontaminanty. To klade určitá omezení na přesnost stanovení amonného dusíku a způsobuje potíže při přípravě vzorku. Například po odfiltrování nerozpuštěných látek se vliv chloru eliminuje zavedením thiosíranu sodného, ​​vliv tvrdosti vody se neutralizuje roztoky Trilonu B nebo roztokem Rochelleovy soli a vliv velkého množství železa nebo sulfidů je eliminován roztokem síranu zinečnatého.

Metody stanovení amonia ve vodách

Fotometrické a kolorimetrické metody se používají k rychlému stanovení amonného a dalších typů dusíku v odpadních vodách a přírodních vodách. Stojí za zmínku, že obě tyto metody nejsou vysoce selektivní a mají znatelnou chybu. Při odběru vody z čistíren se měří ukazatel „celkový dusík“. Metodou stanovení je katalytická oxidace různých forem dusíku na jeho oxidy. K měření amonné formy dusíku se používají iontově selektivní elektrody jako součást multiparametrových senzorů. Princip činnosti těchto elektrod je založen na použití iontově selektivních polymerních pryskyřic jako membrán pro iontoměničové filtry vyrobené z PVC.

Vizuální kolorimetrie

Vizuální kolorimetrie je proces porovnávání barvy vzorku vody po expozici Nesslerovu činidlu a doprovodným pomocným činidlům. Jako určující standard se používají různé vzorky, které často nemohou poskytnout dostatečnou přesnost výsledku analýzy. Přes řadu nevýhod je tato metoda žádaná jako rychlá analýza vzorků vody. Zejména v případech, kdy nelze provést složitější studii.

Fotometrická kolorimetrie

Logickým vývojem metody vizuální kolorimetrie bylo použití elektronických zařízení – fotometrů a spektrofotometrů, schopných přesněji určit barvu vzorků. Činnost zařízení je založena na fyzikálních a chemických jevech absorpce, rozptylu a odrazu elektromagnetických vln ve viditelném i neviditelném spektru. Použití takových zařízení poskytuje vysoce přesné výsledky analýzy. I přes složitost spektrofotometrů je může obsluhovat i laik. Výhodou moderních zařízení je vysoká úroveň automatizace procesů.

Přehled fotometrických analyzátorů

Fotometry se obvykle nazývají zařízení určená k měření libovolných světelných veličin. Mezi fotometry patří: luxmetry, metry jasu a integrační fotometry, které měří světelný tok. Vlastnosti fotometrických veličin závisí na chemickém složení zkoumaného média, což umožňuje použití těchto zařízení pro rozbory vody.

V praxi chemického výzkumu se používá celá řada přístrojů, nicméně spektrofotometry zaujímají přední pozice na trhu 21. století. Jejich princip fungování je založen na interakci dvou světelných proudů: interakce se zkoumaným vzorkem a dopadu na zkoumaný objekt. Tyto dva toky jsou porovnávány při různých vlnových délkách dopadajícího světla. Výsledkem srovnání jsou spektra, která jsou následně podrobena pečlivému studiu.

Protože všechny chemikálie a sloučeniny ovlivňují chování světla, spektrum studovaného vzorku umožňuje určit přítomnost a poměr nečistot přítomných ve vzorku.

Čištění vody od amonných dusíkatých iontů.

K čištění vody od amoniakálního dusíku se používají: biologická filtrace, provzdušňování, zavádění oxidačních činidel (ozon, chlor, chlornany některých alkalických kovů a kovů alkalických zemin), filtrace pomocí iontoměničových pryskyřic a řada dalších metod. .

Biologická metoda

Vlastnosti a životní cykly mnoha mikroorganismů umožňují čištění odpadních vod. Systém biologického čištění je typicky komplexní systém. Takové systémy se nazývají aktivovaný kal nebo biofilm. Jejich složení závisí na konkrétním účelu.

Například pro denitrifikaci – proces přeměny znečišťujících dusičnanů a dusitanů na čistý plynný dusík – se používá aktivovaný kal s vysokým obsahem organismů, které pracují v bezkyslíkovém (anaerobním) prostředí. V opačném případě – oxidace dusitanů, organických sloučenin dusíku a amonného dusíku na dusičnany – se používají biofilmy s vysokým obsahem aerobních mikroorganismů.

Po zvolení režimu čištění (periodický, průtočný, s volně plovoucím kalem, s biofiltry nebo bez nich) je zvolen technický způsob jeho provedení.

Nejběžnějším zařízením biologického čištění je usazovací nádrž pro průtokové čištění (aerační nádrž). Bezkyslíkové provzdušňovací nádrže se nazývají „metanové nádrže“.

V dávkovém i průtokovém čištění je proces rozdělen do dvou hlavních fází:

1. Kontakt kalu s kontaminovanou vodou (v předem vypočítaném čase);
2. Usazování (oddělení již zreagovaného kalu a vyčištěné vody).

Urychlení procesu usazování je naléhavým úkolem technologií úpravy vody. K jeho řešení se používají různé metody. Například v high-tech moderních aero- a vyhnívacích nádržích je sedimentace kombinována s ultrafiltračními procesy a membránovou separací.

Chemické metody

Chemické metody zahrnují širokou škálu různých metod čištění vody, například: filtrace, provzdušňování, flotace, sorpce, extrakce, odpařování, ozonizace, iontová výměna a elektrochemické čištění. V rámci čištění odpadních vod z různých typů dusíkatých polutantů se nejvíce využívá ozonizace, elektrochemické a iontoměničové čištění.

Ozonizace je proces průchodu plynného ozonu (alotropní modifikace kyslíku) skrz masu vody. Vzhledem k nestabilitě molekuly ozonu má silný oxidační účinek na mnoho látek, včetně sloučenin dusíku. V důsledku oxidace amonného dusíku se přeměňuje na dusičnany (více) a dusitany (méně). Tato metoda je nejúčinnější pro čištění vody s vysokým obsahem amonného dusíku.

Elektrochemické čištění je proces redukce nebo oxidace sloučenin dusíku na speciálních elektrodách. V důsledku elektrochemických reakcí se mohou různé formy dusíku ve vodě vzájemně přeměňovat, což umožňuje regulovat obsah obecných i jednotlivých typů dusíkatých polutantů.

Na podobném principu probíhají procesy iontové výměny, které však na rozdíl od elektrochemických často nevyžadují přívod elektrického proudu, protože v polymerních iontoměničových materiálech dochází k elektrochemickým přeměnám v důsledku přítomnosti funkčních skupin – ionitů. Tento způsob je však značně komplikovaný, protože náboj iontoměniče je dán chemickou povahou zvoleného iontoměničového materiálu a nelze jej měnit. Také iontoměničové polymery jsou poměrně drahé na výrobu, což klade určitá omezení na jejich použití.

Slibným směrem ve vývoji technologií úpravy vody je vývoj elektrod potažených iontoměničovými polymery. Jejich použití umožňuje kombinovat nejlepší aspekty obou procesů.

Dichroman amonný je anorganická sloučenina, amonná sůl kyseliny dichromové. V literatuře se tato látka může nazývat dichroman amonný nebo dichroman amonný. Vzorec (NH4)2Cr2O7. Získává se chemickou syntézou z vodného roztoku amoniaku a anhydridu kyseliny chromové.

Vlastnosti

Prášková látka sestávající z jasně červených nebo červenooranžových krystalů. Rozpustný ve vodě, rozpustnost se zvyšuje s teplotou. Rozpouští se také v ethylalkoholu a dimethylsulfoxidu. Nerozpustný v acetonu. Při zahřátí se rozkládá, přičemž se uvolňuje dusík, vodní pára a uvolňují se horké pevné částice oxidu chromitého. Tato reakce vypadá velmi působivě a dokonce dostala samostatný název „Böttgerova sopka“ („sopka na stole“, „chemická sopka“). Dříve se často používal k demonstraci ve vzdělávacích institucích, ale kvůli toxicitě činidla je nyní ve školách ve většině zemí světa zakázán. Dichroman amonný je hořlavý, výbušný a toxický.

Digestoř VA-104, balení „Lux“.	Dichroman amonný

Z chemického hlediska je to silné oxidační činidlo, chemicky aktivní činidlo. Prudce reaguje při kontaktu s organickými materiály, redukčními činidly, hořlavými látkami (vznítí je). Reaguje s halogenovodíky. Interakce s alkáliemi převádí dichroman amonný (NH4)2Cr2O7 na chroman (NH4)2CrO4.

Bezpečnostní opatření

Látka patří do 1. třídy nebezpečnosti. Smrtelnou dávkou pro člověka je jednorázová dávka 2 g činidla. Prachové částice ve vzduchu mohou při vdechnutí způsobit těžkou otravu. Při pravidelném a dlouhodobém kontaktu způsobuje alergie, podráždění dýchacího ústrojí a sliznic, vyvolává vznik rakoviny, astmatu a těžko se hojících kožních vředů. Činidlo způsobuje mutagenní změny. Při požití se snadno vstřebává do krve a způsobuje onemocnění jater a ledvin, dýchacích orgánů a gastrointestinálního traktu.

Směs je extrémně nebezpečná pro životní prostředí, zejména pro vodní ekosystémy. Může se hromadit v živých organismech.

Ve výrobě musí být pracoviště vybaveno všeobecnou nucenou ventilací. Zaměstnanci musí nosit ochranný oděv, gumové rukavice, respirátory a ochranné brýle. V laboratořích se experimenty provádějí v digestoři.

Skladujte v krytých skladech, v chladných místnostech, mimo dosah hořlavých materiálů, zdrojů tepla a zdrojů jisker. Jak teplota stoupá, činidlo se začíná rozkládat, což může způsobit explozi uzavřených nádob.

přihláška

• V chemickém průmyslu pro výrobu některých důležitých činidel, např. hydrochinonu, kyseliny benzoové, syntetického kafru, vazelíny, sloučenin Cr (III), včetně velmi žádaného chemicky čistého oxidu chromitého. Jako katalyzátor pro spalování dusičnanu amonného a chloristanu; oxidační činidlo v organických syntézách.
• Pro čištění a bělení tuků a olejů, vosků a parafínů.
• Zahrnuje pyrotechnické směsi a výbušniny.
• Používá se ve fotografii k výrobě fotocitlivé vrstvy fotografického papíru a filmu.
• V zemědělství – pro ošetření osiva.
• Jako prostředek na ochranu dřeva.
• V metalurgii, farmacii, průmyslu barev a laků, v sirkovém a kožedělném průmyslu, ve výrobě keramiky.

141009, Moskevská oblast, Mytishchi, Olympic Avenue, 2B