STANOVENÍ SUMY DUSIČNANOVÉHO A DUSITANOVÉHO DUSÍKU ANALYZÁTOREM FORMACS HT

Transkript

1 STANOVENÍ SUMY DUSIČNANOVÉHO A DUSITANOVÉHO DUSÍKU ANALYZÁTOREM FORMACS HT Klasická metoda Kjeldahlova, krom řady omezení, je časově značně náročná. Podstatného pokroku při stanovení dusíku ve vodách bylo dosaženo zavedením analyzátorů dusíku s chemiluminiscenčním detektorem, kdy se doba analýzy zkrátila na několik minut a hranice stanovitelnosti se snížila řádově až na 10-9 gramu dusíku v injektovaném vzorku. Základní detekovatelnou složkou chemiluminiscenčního detektoru je oxid dusnatý, při jehož reakci s ozonem vznikají molekuly oxidu dusičitého v excitovaném stavu. Při přechodu do stabilního stavu dochází k emisi fotonů, které se měří fotonásobičem. Se zavedením chemiluminiscenčního detektoru (CLD) u komerčních analyzátorů dusíku se pokoušeli někteří autoři o využití tohoto detektoru pro stanovení nízkých koncentrací dusitanů, respektive sumy dusitanového a dusičnanového dusíku. Běžně se dusitany stanovují fotometricky, dusičnany pomocí ISE. Oba anionty je pak možno stanovit iontovou chromatografií nebo izotachoforeticky. Princip: Princip je založen na důkazu dusičnanu, respektive dusitanu takzvanou kroužkovou reakcí, kdy reakcí uvolněný NO poskytoval černohnědý proužek komplexu [Fe(NO) 2 ]SO 4. Dusitany s kyselinou octovou, dusičnany s kyselinou sírovou (reagují i dusitany). Dusitany respektive dusičnany se v koncentrované kyselině sírové při zvýšené teplotě převedou na oxid dusnatý, který je v ND detektoru měřen. Oxid dusnatý v detektoru reaguje s ozonem, kdy vzniká oxid dusičitý v excitovaném stavu a stabilizací se uvolňují fotony, které se registrují vhodným fotonásobičem. NO 3 - (NO 2 - ) + H + NO + H 2 O NO + O 3 NO 2 * + O 2 NO 2 * NO 2 + hv 1

2 Roztoky a standardy: Reakční roztok pro NN reaktor: Rozpusťte 5 g síranu železnato-amonného a 2 g molybdenanu amonného ve 180 ml demineralizované vody a promíchejte. Do NN-reaktoru se pipetuje 3 ml tohoto roztoku a 3 ml 96 % kyseliny sírové. Reakční roztok pro dusitanový NN reaktor: Rozpustit 1,2 g KI ve 100 ml demineralizované vody, přidat 16 ml kyseliny octové ledové a promíchat. Do reaktoru se pipetuje 6 ml tohoto roztoku. Letos se nedělá!!! Zásobní roztok dusitanu sodného (ZR-NO2) o koncentraci mg.l -1 N: 0,49259 g NaNO 2 se rozpustí v demineralizované vodě a doplní na objem 100 ml. Pracovní roztok dusitanu sodného (PR-NO2) o koncentraci 100 mg.l -1 N: Pracovní roztok PR-NO2 se připraví ředěním zásobního roztoku ZR-NO2, kdy se pipetuje 5 ml tohoto zásobního roztoku do 50 ml odměrné baňky a doplní se demineralizovanou vodou bez oxidu uhličitého po rysku. Kalibrační roztoky (standardy) dusitanového dusíku: Připraví se ředěním pracovního roztoku PR-NO2 demineralizovanou či redestilovanou vodou dle následující tab. I. Zásobní roztok dusičnanu draselného (ZR-NO3) o koncentraci mg.l -1 N: 0,72189 g KNO 3 se rozpustí v demineralizované vodě a doplní na objem 100 ml. Pracovní roztok dusičnanu draselného (PR-NO3) o koncentraci 100 mg.l -1 N: Pracovní roztok PR-NO3 se připraví ředěním zásobního roztoku ZR-NO3, kdy se pipetuje 5 ml tohoto zásobního roztoku do 50 ml odměrné baňky a doplní se demineralizovanou vodou bez oxidu uhličitého po rysku. Kalibrační roztoky (standardy) dusičnanového dusíku: Připraví se ředěním pracovního roztoku PR-NO3 demineralizovanou či redestilovanou vodou dle následující tab. I. 2

3 Tabulka I: Příprava standardů dusitanového a dusičnanového dusíku Standard ( vzorek ) č. 1 - Vzorek pitné vody Pipetáž PR-NO2 do 100ml OB [ml] Pipetáž PR-NO3 do 100ml OB [ml] Teoretická koncentrace N [mg.1-1 ] Čisté rozpouštědlo reálný vzorek (ředěný) Nalezená koncentrace N [mg.1-1 ] Vzorky dusičnanů a dusitanů:: Vzorky pro stanovení dusičnanového a dusitanového dusíku musí být čiré a nesmí obsahovat suspendované látky. Jednotlivé standardy, respektive vzorky, objemu cca 6 ml se dávkují do zkumavek (vhodné vypláchnout třikrát příslušným standardem či vzorkem) a zasunou do příslušných pozic na automatickém dávkovači (karuselu). Čísla v tab.i značí pozici v karuselu. Výpočet: Pokud jsou správně zadány koncentrace do tabulky v příslušném softwaru analyzátoru (např. v mg.l -1 N), jsou výsledky vyhodnoceny ve stejných jednotkách včetně směrodatných odchylek. Nesmí se však zapomenout na ředění u reálných vzorků, jejichž hodnoty bývají velice často podstatně vyšší. Úkol: Proveďte měření kalibračních standardů dusitanového a dusičnanového dusíku, demineralizované vody, pitné vody a reálných neznámých vzorků z biologických pokusů. Vše dle pokynů vedoucího laboratorního cvičení!!! 3

4 Návod k obsluze analyzátoru 1) Otevřít ventily plynů (tlaková láhev s kyslíkem a se vzduchem). 2) Napnout hadičky peristaltických čerpadel na přístroji Formacs HT a na podavači. 3) Zapnout vypínač nahoře vedle displeje na přístroji Formacs HT delším stiskem (hlavní vypínač na zadní stěně je zapnut trvale). Na displeji svítí Automode Pokud svítí Skalar Analytical FormacsHT ještě jednou krátce zmáčkněte vypínač. Dávkovač (karusel) a dusíkový detektor ND 25 by měly být trvale zapnuty (dále se zapínají pomocí software). 4) Zapnout počítač a tiskárnu. 5) Naplnit NN-reaktor reakčním NN-roztokem a koncentrovanou kyselinou sírovou. 6) Na PC kliknout na ikonku HTAccess2.5Releace. Potom stisknout Esc a zadat přihlašovací jméno a heslo a potvrdit OK. 7) V levém horním rohu obrazovky se objeví Info okno. (Lze otevřít i z okna View jako Info ). 8) Z Windows HT-AccessSoftware:Skalar vybrat nabídku Connection a kliknout na AutoConnect. Otevře se okno Option a v něm Analyser Settings. Zkontrolujte, případně opravte, všechna data v okně Option a potvrďte kliknutím na Send Setting to Analyzer. (V uživatelské úrovni 1 pro studenty předmětu T7SM1 je možné změnit pouze Flow on/off ). Tím dojde k zelenému odškrtnutí nastavených parametrů v položce Analyser Settings a k zapnutí podavače a ND detektoru. Zároveň se spustí topení a všechny funkce analyzátoru. Zhruba za 1,5 hodiny je přístroj připraven k analýze. 9) Než je dosaženo požadovaných parametrů k analýze (teplota reaktoru a detektorů), připravte standardy a vzorky dle tab.i a nalijte do zkumavek. Ty dejte do karuselu dle čísel v tab.i, prvního sloupce. 10) Dále se vytvoří tabulka měření. Z Windows HT se vybere Template a Edit. Otevře se okno Template:Edit. Do dialogového okna Název souboru se vloží kliknutím na T7SM1-NN.tdb tento název a stiskne se 4

5 otevřít. Tím se otevře okno: Template,Edit:C:ProgramTiles\HTAccess\ Operator\Skalar\Template\T7SM1-NN.tdb a zkontrolují se pozice zkumavek do karuselu (názvy a čísla totožné s tab.i), případně se doplní o pozice 10 až 20. Zkontroluje se ředění a v Injection (mění se jen u reálných vzorků) se zaškrtne pozice NN, Injection Volumes TC/TN Reactor 50 µ l. Dále se vloží v Element Nitrogen -SampleTN číslo 3, ExtraSamples na 2, MaxCV na 5. Klikne se na Print a tabulka se vytiskne. Celé se nakonec potvrdí kliknutím na OK. 11) Potom se klikne na Analysis a New. Objeví se okno Analysis:New a nabídne se Název souboru, v podobě xxyyzza.adb (rok-měsíc-den-a). Dejte Uložit. Naskočí okno Temlate:Open. Dejte T7SM1-NN.tdb a otevřte. Naskočí okno Analysis Klikněte na Graph Peaks a sledujte odezvu nulové linie detektorů. 12) Je-li pec dostatečně vyhřátá a ostatní parametry jsou v pořádku, stiskněte Autozero pokud jsou odezvy příliš vysoké. 13) Je-li vše připraveno k vlastní analýze, spustí se tlačítkem Start analysis v okně Analysis. Objeví se okno Status panel. Zmáčknout Continue, objeví se Message a kliknout na Ano. (Pokud se po spuštění analýzy zaškrtne v okně Analysis možnost Go to Stand-By after Analysis přepne se po skončení analýz všech vzorků v podavači analyzátor automaticky do Stand-by modu, vypne se průtok nosného plynu, topení pecí, ND detektor a dávkovač. Pozor, tuto možnost lze použít, jestliže je jisté, že se po skončení analýzy nebudete dále měřit). 14) Výsledky sledujte průběžně na obrazovce v okně Results nebo Peak 15) Po skončení analýzy se podívejte na výsledky v okně Analysis v podokně Results. Vyberte Calculate results a výsledky budou spočítány. 16) V okně Analysis vyberte Print results a Tisk, čímž vytisknete výsledky analýz. 17) Jestliže, jste zapomněli, nebo nemohli (z důvodu neznalosti počtu vzorků) zvolit Stand-by mod po skončení analýzy, musíte v okně Settings a 5

6 Stand-By zvolit tlačítko Stand-By On (Analyzátor se přepne do Standby modu, vypne se průtok nosného plynu, topení pecí, ND detektor a dávkovač). 18) Zavřte program HTAccess (Analyzátor musí být přepnutý do modu Stand-By, viz bod 13 respektive 17, jinak po vypnutí zůstane zapnutý ND detektor). Vypněte tiskárnu a počítač. 19) Vypněte analyzátor Formacs HT podržením tlačítka On-Off do pípnutí. 20) Vyprázdněte všechny zkumavky a důkladně je vymyjte. 21) Uvolněte hadičky na peristaltických pumpách a vývěvou odsajte veškerou tekutinu v odpadní hadici!! 22) Uzavřte hlavní ventily tlakových lahví s kyslíkem a vzduchem. Pro NN analýzy!!! Sample time musí být nastaveno na 380 sekund!! Seznam přístrojů, laboratorních pomůcek a chemikálií k úloze: 1 Dusičnan draselný p.a. KNO 3 MH= 101, Dusitan sodný p.a. NaNO 2 68, Síran železnato-amonný p.a. 4 Molybdenan amonný p.a. 5 Jodid draselný p.a. 6 Kyselina sírová p.a. 96 % 7 Kyselina octová ledová. 8 H 3 PO 4 9 HCl 10 Demineralizovaná voda CO 2 prostá H 2 O 18, Kyslík 3.0 (99,9%) O 2 31, Syntetický vzduch uhlovodíků prostý N 14,

7 1 Analyzátor Formacs HT s podavačem 1 ks 2 Stojan na zkumavky nerezový 1 ks 3 Zkumavky do karuselu 20 ks 4 Pipeta nedělená 75,0 ml 2 ks 5 Pipeta nedělená 50,0 ml 2 ks 6 Pipeta nedělená 40,0 ml 2 ks 7 Pipeta nedělená 25,0 ml 2 ks 8 Pipeta nedělená 20,0 ml 2 ks 9 Pipeta nedělená 15,0 ml 2 ks 10 Pipeta nedělená 10,0 ml 2 ks 11 Pipeta nedělená 5,0 ml 2 ks 12 Pipeta nedělená 4,0 ml 2 ks 13 Pipeta nedělená 3,0 ml 2 ks 14 Pipeta nedělená 2,0 ml 2 ks 15 Pipeta nedělená 1,5 ml 2 ks 16 Pipeta nedělená 1,0 ml 2 ks 17 Pipeta nedělená 0,5 ml 2 ks 18 Odměrná baňka 500 ml 3 ks 19 Odměrná baňka 250 ml 2 ks 20 Odměrná baňka 100 ml 14 ks 21 Skleněná tyčinka malá 3 ks 22 Kádinka 25 ml 2 ks 23 Laboratorní lžička nerezová 1 ks 24 Centrifugační zkumavka PE 4 ks 25 Násypka NZ 3 ks 26 Kopisť nerezová 1 ks 27 Střička PE 1 ks 28 Gumový bezpečnostní balonek 1 ks 29 Exsikátor se silikagelem - společný φ 200 mm 1 ks 30 Tlaková láhev s kyslíkem 1 ks 31 Tlaková láhev se vzduchem 1 ks 32 Redukční kyslíkový ventil 1 ks 33 Redukční vzduchový ventil 1 ks Navažovací lodička velká 3 ks 7