Сфера застосування

Цей документ встановлює фотоколориметричну методику виконання вимірювання масової концентрації нітрату амонію в азотній кислоті в трубопроводі із продувної колони в діапазоні вимірювання від 12, 0 мг/дм³ до 90, 0 мг/дм³.

Ця методика поширюється на ВАТ “Рівнеазот” в цеху неконцентрованої азотної кислоти і застосовується поза сферою поширення державного метрологічного нагляду.

Час виконання вимірювання 30 хвилин.

Метод вимірювання

Вимірювання масової концентрації нітрату амонію в азотній кислоті виконують фотоколориметричним методом, який заснований на вимірюванні оптичної густини забарвлених в жовтий колір розчинів, які містять комплексні сполуки, утворені при взаємодії іонів амонію з реактивом Неслера.

Підготовка до виконання вимірювання

При підготовці до виконання вимірювання виконують наступні роботи:

1 Підготовка приладу до роботи

Колориметр фотоелектричний концентраційний КФК-2 включають згідно з інструкцією до приладу [5]. Час виходу приладу на робочий режим 30 хвилин. Вимірювання виконують при довжині хвилі λ =400 нм.

2 Відбір проби

Пробу азотної кислоти відбирають в місцях, які призначені для пробовідбору в чисту склянку з товстостінного скла з притертою пробкою. Перед відбором склянку ополіскують азотною кислотою, яку відбирають. На склянці роблять надпис з зазначенням назви проби, дати, часу та місця відбору.

3 Приготування безаміачної дистильованої води

Збирають установку для прямої перегонки під атмосферним тиском, яка складається з круглодонної колби місткістю 1000 см³, насадки, прямого холодильника, алонжа та приймача. Круглодонну колбу на ⅔ заповнюють дистильованою водою, в яку додають 2 – 3 краплі розчину сірчаної кислоти з масовою часткою 98 % та 2 – 3 кристалики калію марганцевокислого. Заповнюють холодильник водою і починають нагрівати колбу. Перші 100 см³ отриманого дистиляту виливають, а потім перевіряють на вміст іону амонію реактивом Неслера, для чого циліндром місткістю 50 см³ відбирають дистилят в об’ємі 10 – 15 см³ і додають 2 – 3 краплі сегнетової солі та 2 – 3 краплі реактиву Неслера. Якщо вода не забарвиться в жовтий колір, то іони амонію відсутні. Таку воду збирають і зберігають в закритому бутлі. Перед кожним вимірюванням воду перевіряють на вміст іону амонію.

4 Приготування основного стандартного розчину з масовою

концентрацією нітрату амонію NH₄NO₃ 0, 47 мг/см³

На вазі, яка вказана в розділі 4, зважують наважку хлористого амонію (попередньо перекристалізованого і висушеного) масою 0, 31410 г, переносять в мірну колбу місткістю 1000 см³, розчиняють у безаміачній воді і доводять об’єм розчину в колбі до риски тією ж водою і ретельно перемішують.

5 Приготування робочого стандартного розчину з масовою

концентрацією нітрату амонію NH₄NO₃ 0, 047 мг/см³

Робочий стандартний розчин з масовою концентрацією нітрату амонію NH₄NO₃ 0, 047 мг/см³ готують розбавленням основного стандартного розчину з масовою концентрацією нітрату амонію NH₄NO₃ 0, 047 мг/см³ в 10 раз безаміачною дистильованою водою. Для цього в мірну колбу місткістю 100 см³ вносять піпеткою місткістю 10 см³ основний стандартний розчин в об’ємі 10 см³, доводять об’єм розчину в колбі до риски дистильованою безаміачною водою і ретельно перемішують. Робочий стандартний розчин готують перед виконанням вимірювання.

6 Побудова градуювального графіка

В мірні колби місткістю 50 см³ послідовно вносять з бюретки місткістю 2 см³ робочий стандартний розчин з масовою концентрацією нітрату амонію NH₄NO₃ 0, 047 мг/см³ в об’ємі 0, 5; 0, 75; 1, 0; 1, 25; 1, 50; 1, 75; 2, 0 см³, що відповідає 0, 0235; 0, 0353; 0, 0470; 0, 0588; 0, 0705; 0, 0823; 0, 0940 мг NH₄NO₃. Об’єми розчинів в колбах доводять до риски дистильованою безаміачною водою і ретельно перемішують, додають піпеткою місткістю 1 см³ реактив Неслера в об’ємі 1 см³.

Через 10 хвилин вимірюють оптичну густину отриманих розчинів при довжині хвилі λ =400 нм в кюветі з товщиною світлопоглинаючого шару ℓ =50 мм. Як розчин порівняння (“холоста” проба), використовується розчин, який містить внесені з тією ж послідовністю всі вище зазначені реактиви, крім стандартного розчину.

За отриманими даними будують градуювальний графік, відкладаючи на осі абсцис введену масу нітрату амонію NH₄NO₃ (а) в мг, а на осі ординат відповідні їм значення оптичних густин. Градуювальний графік будують в координатах: а, мг – оптична густина D по середніх значеннях з трьох паралельних вимірювань.

Градуювальний графік перевіряють один раз в 90 днів, а також у випадку заміни реактивів або приладів.

Виконання вимірювання

При виконанні вимірювання масової концентрації нітрату амонію виконують наступні операції:

В мірну колбу місткістю 100 см³ вносять піпеткою місткістю 20 см³ азотну кислоту, що аналізують, в об’ємі 20 см³ і обережно розбавляють її безаміачною дистильованою водою. Об’єм розчину в колбі доводять до риски безаміачною дистильованою водою і ретельно перемішують.

Якщо розчин після розведення безбарвний, виконують пряме вимірювання масової концентрації нітрату амонію. Попередньо розчин нейтралізують. Для цього з мірної колби місткістю 100 см³ відбирають піпеткою відповідної місткості розчин в об’ємі 5 см³ або 10 см³ в залежності від вмісту нітрату амонію в пробі і переносять його в конічну колбу місткістю 250 см³, додають 2 – 3 краплі розчину метилового червоного і титрують вміст колби з бюретки місткістю 25 см³ розчином гідроксиду натрію з молярною концентрацією с(NaOH)=1 моль/дм³ до переходу забарвлення середовища від червоного до жовтого.

Потім піпеткою відповідної місткості з мірної колби місткістю 100 см³ відбирають розчин в об’ємі 5 см³ або 10 см³ і переносять в мірну колбу місткістю 50 см³ і додають з бюретки місткістю 25 см³ розчин гідроксиду натрію з молярною концентрацією с(NaOH)=1 моль/дм³ в об’ємі, який витрачено на нейтралізацію розчину кислоти. Об’єм розчину в мірній колбі доводять до риски безаміачною дистильованою водою, додають піпеткою місткістю 1 см³ реактив Неслера в об’ємі 1 см³ і через десять хвилин вимірюють оптичну густину отриманого розчину при довжині хвилі λ =400 нм в кюветі з товщиною світлопоглинаючого шару ℓ =50 мм. Як розчин порівняння (“холоста” проба) використовують розчин, який готують так як і при побудові градуювального графіка.

За допомогою градуювального графіка згідно з отриманою оптичною густиною знаходять масу нітрату амонію NH₄NO₃ в пробі, що аналізують.

Якщо забарвлення розчину після додавання реактиву Неслера дуже інтенсивне, то проводять більше розведення розчину.

Якщо розчин після розведення має інтенсивне забарвлення, проводять відгонку аміаку на установці, яка представлена на рис.1. Після відгонки вимірюють вміст аміаку в конденсаті. Для цього піпеткою місткістю 20 см³ вносять азотну кислоту, що аналізують, в об’ємі 20 см³ в перегонну колбу (1) з кипілками і додають циліндром місткістю 100 см³ безаміачну дистильовану воду в об’ємі 100 см³. Колбу щільно закривають пробкою, в яку вставлені крапельна лійка (2) і краплевловлювач (3), приєднують краплевловлювач до холодильника (4).

В приймач (6), в якості якого використовують мірну колбу місткістю 100 см³, наливають циліндром місткістю 50 см³ безаміачну дистильовану воду в об’ємі від 25 см³ до 30 см³. Через крапельну лійку (2) в перегонну колбу (1) наливають циліндром місткістю 50 см³ розчин гідроксиду натрію з масовою часткою 40 % в об’ємі 40 см³. При зливанні розчину гідроксиду натрію в колбу в лійці залишають невеликий об’єм розчину в якості гідрозатвору.

Подають воду в холодильник і нагрівають розчин в колбі на колбонагрівачі до кипіння. Відгонку ведуть до тих пір, доки рівень конденсату в колбі-приймачі (6) не наблизиться до риски.

Після відгонки об’єм розчину в колбі-приймачі доводять до риски безаміачною дистильованою водою, обмиваючи алонж (5). Вміст колби ретельно перемішують. Піпеткою відповідної місткості відбирають з мірної колби місткістю 100 см³ розчин в об’ємі 5 см³ або 10 см³ і переносять в мірну колбу місткістю 50 см³. Об’єм розчину в колбі доводять до риски безаміачною дистильованою водою, ретельно перемішують вміст колби, додають піпеткою місткістю 1 см³ реактив Неслера в об’ємі 1 см³ і через 10 хвилин вимірюють оптичну густину отриманого розчину при довжині хвилі λ =400 нм в кюветі з товщиною світлопоглинаючого шару ℓ =50 мм.

Як розчин порівняння (“холоста” проба) використовують розчин контрольного досліду, який проводять в тих же умовах і з такими ж кількостями реактивів без проби азотної кислоти.

За допомогою градуювального графіка згідно з отриманою оптичною густиною знаходять масу нітрату амонію NH₄NO₃ в пробі, що аналізують.

Обчислення результатів вимірювання

Обчислення результатів вимірювання масової концентрації нітрату амонію NH₄NO₃ ρ в мг/дм³ виконують за формулою:

,

де а – маса нітрату амонію NH₄NO₃ в пробі, яка знайдена за градуювальним графіком, мг;

20 – об’єм проби азотної кислоти, що аналізують, см³;

100 – об’єм колби, в якій проводили розведення, см³;

V – об’єм аліквотної частини розчину, який відібрано для вимірювань, см³;

1000– перерахунок масової концентрації в мг/см³ в масову концентрацію в мг.

4. Метрологія. Кислотний підцикл. Загальна лужність.