I. Conceptos básicos de amoníaco y nitrógeno total
En el monitoreo de la calidad del agua, los compuestos nitrogenados son un indicador importante para evaluar la eutrofización del agua. El nitrógeno orgánico incluye proteínas, aminoácidos, urea y otros compuestos orgánicos nitrogenados, que en condiciones aeróbicas pueden descomponerse gradualmente mediante oxidación biológica en formas como NH₃, NH₄⁺, NO₂⁻, NO₃⁻.
Entre ellos, NH₃ y NH₄⁺ se denominan amoníaco, NO₂⁻ se denomina nitrógeno nitroso y NO₃⁻ se denomina nitrógeno nítrico. Estas formas representan diferentes etapas de la conversión de nitrógeno orgánico en compuestos inorgánicos, y su contenido puede utilizarse como indicador de la calidad del agua.
El nitrógeno total (NT) es un indicador integral de la calidad del agua que incluye todo el contenido desde el nitrógeno orgánico hasta el nitrógeno nítrico. El contenido de todas las sustancias orgánicas e inorgánicas nitrogenadas se calcula en mg/L de nitrógeno (N₂).
II. Métodos de medición de amoníaco
La medición de amoníaco se realiza principalmente mediante espectrofotometría o método del electrodo selectivo de amoníaco. Ambos métodos tienen características propias y son adecuados para diferentes escenarios.
2.1 Espectrofotometría
El principio del método espectrofotométrico del analizador de amoníaco en línea es el siguiente:
- En presencia de dicloroisocianurato de sodio, el ion amonio reacciona con el salicilato de sodio para formar un compuesto azul;
- Este compuesto tiene su máxima absorción a una longitud de onda de 660 nm, y puede medirse por espectrofotometría;
- Para evitar la interferencia de la turbidez de la muestra de agua, se compara la luz de medición con un haz de luz de referencia dispersada a una longitud de onda de 880 nm.
2.2 Método del electrodo selectivo de amoníaco
El método del electrodo selectivo de amoníaco se basa en el principio del electrodo selectivo de iones; para más detalles, consulte la sección correspondiente sobre electrodos selectivos de iones. Este método es adecuado para condiciones específicas de calidad del agua, y su selección debe basarse en las condiciones reales de operación.
III. Métodos de monitoreo automático de nitrógeno total
El monitoreo automático de nitrógeno total utiliza principalmente el método de absorción ultravioleta y el método de quimioluminiscencia. Ambos métodos difieren en principio, capacidad de resistencia a interferencias y aplicabilidad.
3.1 Método de absorción ultravioleta
El método de absorción ultravioleta se basa en la norma nacional GB 11894-89, en la que los compuestos nitrogenados se descomponen y oxidan a NO₃⁻ con persulfato de potasio, y luego se mide el nitrógeno total por método ultravioleta.
Nota: Este método es susceptible a la interferencia de iones bromuro, por lo que debe usarse con precaución en aguas con alto contenido de bromuro.
3.2 Método de quimioluminiscencia
El método de quimioluminiscencia no presenta interferencias y se considera el método preferido para el monitoreo automático en línea. Su flujo de trabajo es el siguiente:
- El gas portador introduce la muestra de agua en un tubo de reacción que contiene un catalizador;
- Mediante combustión cerrada a alta temperatura (700～950 ℃) y baja temperatura, los compuestos nitrogenados se oxidan a NO;
- El NO reacciona con el O₃ generado por el generador de ozono, y se mide la intensidad de quimioluminiscencia emitida.
IV. Comparación de métodos y recomendaciones de selección
Para facilitar la selección a ingenieros técnicos y compradores, la siguiente tabla compara las características de los principales métodos de medición de amoníaco y nitrógeno total.
| Parámetro de medición | Método | Puntos clave del principio | Factores de interferencia |
|---|---|---|---|
| Amoníaco | Espectrofotometría | Reacción con salicilato de sodio para formar compuesto azul, absorción a 660 nm, referencia a 880 nm | Turbidez de la muestra (compensada con luz de referencia) |
| Amoníaco | Método del electrodo selectivo de amoníaco | Electrodo selectivo de iones | Ver sección de electrodos |
| Nitrógeno total | Método de absorción ultravioleta | Oxidación con persulfato de potasio a NO₃⁻, medición ultravioleta | Iones bromuro |
| Nitrógeno total | Método de quimioluminiscencia | Oxidación por combustión a alta temperatura a NO, reacción con O₃ para medir intensidad de luminiscencia | Sin interferencias |
En resumen, el método de quimioluminiscencia se ha convertido en la primera opción para el monitoreo en línea de nitrógeno total debido a que no presenta interferencias, mientras que para la medición de amoníaco se puede elegir entre espectrofotometría o método del electrodo selectivo de amoníaco según las condiciones del sitio.