Apostila Lab st 405



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OBJETIVO DAS ANÁLISES:

O objetivo em se determinar amônia, nitrogênio orgânico, nitrato e nitrito é que o nitrogênio é um componente de grande importância em termos de geração e controle de poluição das águas, devido aos seguintes aspectos:




  • o nitrogênio é um elemento indispensável para o crescimento de algas podendo levar ao fenômeno de eutrofização de lagos e represas;

  • a conversão de amônia a nitrito e este a nitrato implica no consumo de oxigênio livre do curso d’água (o que pode afetar a vida aquática);

 amônia livre é tóxica aos peixes;

  • associa-se o nitrato à doença conhecida como metahemoglobinemia ( síndrome do bebe azul);

  • O nitrogênio é uma fonte para o crescimento dos microrganismos responsáveis pelo “Tratamento de Esgotos”;

  • Em um corpo d’água, a determinação da forma predominante do nitrogênio pode fornecer informações sobre o estágio de poluição, Tabela 01.

TABELA 01 – Distribuição relativa das formas de nitrogênio segundo distintas condições (FONTE: Von Sperling, 1996).



Condição

Forma predominante de nitrogênio


Esgoto Bruto

Nitrogênio orgânico, amônia


Poluição recente em curso d’água

Nitrogênio orgânico, amônia

Poluição média em curso d’água

Orgânico, amônia, nitrito e nitrato

Poluição remota em curso d’água

Nitrato

Efluente de tratamento sem nitrificação

Amônia

Efluente de tratamento com nitrificação

Nitrato

Efluente nitrificado e desnitrificado

Concentração mais reduzida de todas as formas de nitrogênio


5A. EXPERIÊNCIA: DETERMINAÇÃO DE NITRITO EM ÁGUAS

MÉTODO DA SULFANILAMIDA E

N- (1-NAFTIL) ETILENODIAMINA (Parte 1) – Método No. 965 – DR2000

I . Introdução
Das formas bioquimicamente interconversíveis do ciclo do nitrogênio, as que tem maior interesse no estudo da água e de águas residuárias são o nitrato, o nitrito, a amônia e o nitrogênio orgânico.

Nitrito é uma forma intermediária do nitrogênio, que pode resultar tanto da oxidação da amônia pelos Nitrosomonas em condições aeróbias, como da redução de nitratos em condições anaeróbias. Dificilmente a concentração de nitritos em águas naturais ou em águas residuárias passa de 1 mg/L, e em geral as águas naturais tem menos de 0,1 mg/L. Sendo o nitrito um redutor muito empregado no abastecimento industrial, como inibidor, pode vir a contaminar cursos d’água.



II - Técnica de coleta e preservação
Tipo de frasco

- vidro, polietileno, polipropileno


Volume necessário para análise

- 200 mL
Preservação da amostra

- refrigerar a 40C
Prazo para análise

- 24 horas



III - Materiais, equipamentos e reagentes
- Proveta de 50 mL com tampa de p.p;

- Becker 300 mL;

- Balões volumétricos;

- Pipetas volumétricas ;

- Funil de vidro;

- Bagueta;

- Espectrofotômetro, para uso a 540 nm.

- Membrana filtrante, 0,45 m.

- Papel de filtro, Whatman 41.
Reagentes
Suspensão de Hidróxido de Alumínio: dissolver 125g de sulfato de alumínio e potássio, AIK (SO4)2. 12 H2O p.a., ou sulfato de alumínio e amônio, Al(NH4) (SO4)2 . 12 H2O, p.a., em um litro de água destilada isenta de nitritos . Aquecer a 60 0C e adicionar 55 mL NH4OH conc., lentamente e com agitação. Deixar a mistura em repouso por 1 hora, tranferí -la para um becker de 2 litros, e lavar o precipitado várias vezes por adição de água destilada isenta de nitritos, misturar e deixar decantar. Remover o máximo de sobrenadante possível, restando a solução concentrada.
Reagente Sulfanilamida: dissolver 5g de 4-NH2C6H4SO2NH2, p.a., em uma mistura de 50 mL de HCl conc. e 300 mL de água destilada. Diluir a 500 mL com água destilada. Estável por alguns meses.
Solução de Dicloreto de N-(1-naftil) Etilenodiamina: dissolver 500 mg de C10H7HN CH2CH2NH2 . 2 HCl, p.a., em água destilada. Guardar em frasco ambar, descartar se aparecer coloração marrom intensa. Solução estável por 1 mês.
Solução de Permanganato de Potássio 0,05N,padronizada: dissolver 1,6 g de KMnO4, p.a., em 1000 mL de água destilada. Aquecer até a fervura e manter à temperatura pouco inferior à da ebulição por 1 hora. Filtrar por lã de vidro. Transferir o filtrado para o frasco ambar de tampa esmerilhada, lavado com solução sulfocrômica. Refiltrar e padronizar novamente se aparecer depósito de MnO2.
Padronização:

Pesar 3 porções de 100 a 200 mg de oxalato de sódio anidro, Na2C2O4, p.a., e colocar em beckers de 400 mL;

Adicionar a cada becker 100 ml de água destilada, e mexer para dissolver o oxalato;

Adicionar a cada becker 10 mL de solução H2SO4 1+1 e aquecer imediatamente a 90 - 950C;

Titular cada becker com a solução de permanganato, com agitação , até que se forme a cor rosa clara do ponto final, que persista por pelo menos 1 minuto. Ter o cuidado de não deixar a temperatura baixar a menos de 85 0C.

Efetuar prova em branco com água destilada.



Para cada solução de oxalato.

onde:


A = mL da solução de KMnO4 gastos na titulação

B = mL da solução de KMnO4 gastos na titulação da prova em branco

A normalidade da solução será a média aritmética dos valores obtidos.
Solução Oxalato de Sódio 0,05N, padrão primário; dissolver 3,350 g de Na2C2O4, p.a., padrão primário, em água destilada. Completar para 1000 mL em balão volumétrico.
Solução estoque de Nitrito, padronizada: dissolver 1,232 g de NaNO2, p.a.,(que permaneceu em dessecador por 24 horas) em água destilada. Diluir a 1000 mL em balão volumétrico. manter o frasco bem fechado.
Padronização:

Pipetar 50 mL de solução de Permanganato de Potássio 0,05 N, 5 mL de Ácido Sulfúrico conc. e 50 mL de solução-estoque de nitrito em um erlenmeyer de 250 mL, tendo o cuidado de imergir a pipeta contendo nitrito no líquido.

Misturar e aquecer a 70 - 80 C em chapa elétrica.

Adicionar solução de oxalato de sódio 0,05 N padrão em porções de 10 ml, até desaparecer a cor do permanganato de potássio.

Titular o excesso de oxalato de sódio com solução de permanganato de potássio até o ponto final rosa claro.

Efetuar prova em branco com água destilada.


onde:


B = volume total da solução de permanganato de potássio 0,05N padrão empregada;

C = volume da solução de permanganato de potássio empregada;

D = volume total da solução de oxalato empregado;

E = normalidade da solução de oxalato empregada;



V = volume de solução-estoque de nitrito.

Solução intermediária de Nitrito: diluir um volume

de solução-estoque padronizada a 250 mL em balão volumétrico, com água destilada isenta de nitritos. 1,00 mL = 50 g NO2 em N. Preparar diariamente e guardar em geladeira.
Solução Padrão de Nitrito: diluir 10,00 mL da solução intermediária de nitrito a 1000 mL em balão volumétrico, com água destilada. Preparar 2 litros 1,00 mL = 0,500 g NO2 em N. Preparar diariamente.

IV - Interferentes
- Material em suspensão interfere, e é removido por filtração através de membrana de 0,45 m.

- A cor interfere, e é removida por tratamento com hidróxido de alumínio.

- A alcalinidade interfere quando superior a 600 mg/L (600ppm). A interferência é eliminada através do ajuste de pH.
- Oxidantes e redutores, em geral interferem.
V - Método de Ensaio
- Se a amostra apresentar material em suspensão, filtrar 200 mL através de filtro de 0,45 m, e utilizar 50 mL do filtrado ou um volume diluído a 50 mL;

- Se a amostra apresentar cor e turbidez clarificar pela adição de 2 mL de hidróxido de alumínio a 100 mL de amostra, e filtrar por papel filtro. Desprezar a primeira porção do filtrado;

- Numa proveta com tampa colocar 50 ml de amostra (ou amostra filtrada, ou clarificada), ou volume menor diluído a 50 mL;

- Adicionar 1 mL de reagente de sulfanilamida;

- Esperar 2 a 8 minutos, adotar 5 min.;

- Adicionar 1 mL de dicloreto de N - (1-naftil) etilenodiamina;

- Entre 10 minutos e 2 horas após a adição, fazer a leitura no espectrofotômetro a 540 nm. Adotar 10 min.

- fazer o Branco, utilizando água destilada e repetindo o procedimento executado para a amostra. O Branco será utilizado para “zerar” o espectrofotômetro.



VI - Construção da Curva de Calibração
- Preparar soluções-padrão de várias concentrações de nitrito, fazendo diluições da solução padrão em balão volumétrico conforme a Tabela 1.

Tabela 1 – Soluções-padrão para a curva de calibração do nitrito.



Concentração de NO2 em N , mg/L

Volume de solução -padrão a elevar a 1000 mL com água destilada isenta de nitritos, mL

0 (branco)

0

0,01

20

0,03

60

0,05

100

0,07

140

0,09

180

0,10

200

- Tratar cada uma destas soluções-padrão conforme tratamento da amostra, empregando a solução padrão de concentração 0 mgN/L em NO2 para ajustar o espectrofotômetro em absorbância zero.

- Construir uma curva: Absorbância x mgN/L em NO2, utilizando papel milimetrado. A partir da curva-padrão elaborar uma tabela (Absorbância x mgN/L em NO2).

- A curva de calibração vale para um determinado aparelho, e deve ser feita nova curva cada vez que forem preparados ou utilizados novos reagentes ou for feita alguma alteração no aparelho.




VII - Cálculos
Leitura direta em mgN/L em NO2-.

5A. EXPERIÊNCIA: DETERMINAÇÃO DE NITRATO EM ÁGUAS

MÉTODO DO ÁCIDO FENOLDISSULFÔNICO (Parte 2)

Curva Padrão Inserida: DR 2000; Método no. 952.
I - Introdução
O nitrato ocorre em quantidades pequenas em águas superficiais, e pode atingir níveis elevados em águas subterrâneas. Nas águas residuárias em geral é encontrado pouco nitrato, exceção feita aos efluentes do tratamento biológico, em que se encontra até 50 mg/L de nitrato. Águas de abastecimento contendo quantidades excessivas de nitrato podem ser causadoras de metahemoglobinemia nas crianças, por isso o limite estabelecido para nitratos neste tipo de água é de 45 mg/L sob forma de NO3- , ou 10 mg/L sob forma de nitrôgenio.

Antes do desenvolvimento das ánalises bacteriológicas, as determinações das várias formas de nitrogênio eram feitas para verificar a qualidade sanitária das águas, em conjunto com a’determinação de cloretos. Concentrações elevadas de nitrogênio orgânico e de amônia são indicativas de poluição recente, enquanto que concentração elevada de nitrato considera-se devida a poluição mais antiga.

O conhecimento da concentração de nitratos, bem como das outras formas de nitrogênio, é empregado na verificação do grau de oxidação em rios e estuários e na avaliação dos níveis de purificação obtidos em processos biológicos de tratamento.

II Técnica de coleta e preservação
Tipo de frasco:

- Vidro, polietileno e polipropileno;


Volume necessário:

- 300 mL;


Preservação da amostra:

- adicionar ácido sulfúrico concentrado até pH2;

- usar pipeta;

- usar papel indicador de pH;

- refrigerar a 40C.
Prazo para análise:

- 24 horas.



III - Materiais, equipamentos e reagentes
- Baguetas de vidro;

- Cápsulas de porcelana de 100 mL;

- Provetas de 100 mL com tampa de p.p. ou balões volumétricos de 100 mL;

- Pipetas graduadas de 5 e 10 mL;

- Papel de filtro, Whatman ou similar, diâmetro de 11 cm;

- Espectrofotômetro, para uso a 410 e a 480 nm.



Reagentes
Hidróxido de amônio, NH4OH, conc., p.a.
Suspensão de hidróxido de alumínio:

- Dissolver 125g de sulfato de alumínio e potássio, AlK(SO4)2 . 12 H2O, p.a., ou sulfato de alumínio e amôneo, AlNH4(SO4)2 . 12 H2O p.a., em 1 litro de água destilada.

- Aquecer a 600C e adicionar 55 ml de hidróxido de amôneo conc., lentamente e com agitaçào. Deixar a mistura em repouso por 1 hora, transferí-la para um becker de 2 litros, e lavar o precipitado várias vezes por adição de água destilada e decantação, até que os testes indiquem ausência de amônia, cloreto,nitrito e nitrato. Remover o máximo de sobrenadante possível, restando a solução concentrada.
Solução de hidróxido de sódio 1N: dissolver 40g de NaOH, p.a., em água destilada e diluir a 1 litro em balão volumétrico.
Soluçào de ácido sulfúrico 1N: diluir 30 mL H2SO4, conc., p.a., densidade 1,84, a 1 litro com água destilada.
Solução padrão de sulfato de prata: dissolver 4,40g Ag2SO4, p.a., em água destilada e diluir a 1000 mL em balão volumétrico.
Reagente ácido fenoldissulfônico: dissolver 25g de fenol branco, C6H5OH, p.a., em 150 mL de ácido sulfúrico conc.. Adicionar cuidadosamente 75 mL de ácido sulfúrico fumegante (15% de SO3 livre), misturar bem com uma bagueta de vidro e aquecer em banho-maria durante 2 horas.
Solução-estoque de nitrato: dissolver 721,8 mg nitrato de potássio anidro, KNO3, p.a., em água destilada e diluir a 1000 mL em balão volumétrico. A solução assim preparada contém 100 mg/L em N.
Solução-padrão de nitrato: diluir 20 mL da solução-estoque de nitrato a 1000 mL com água destilada, em balão volumétrico.
Solução de permanganato de potássio 0,1N: dissolver 316 mg KMnO4 , p.a., em água destilada e diluir a 100 mL.
Solução peróxido de hidrogênio : elevar 10 mL de H2O2, 30% , p.a., a 100 mL com água destilada.

IV - Interferentes
- A cor interfere quando superior a 10, e é eliminada tratando a amostra com suspensão de hidróxido de alumínio;

- Os nitritos interferem quando em concentração superior a 0,2 mg/L, são eliminados por oxidação por permanganato de potássio;

- Cloretos interferem quando em concentração superior a 10 mg/L, sua interferência é minimizada através da precipitação com sulfato de prata.

V – Procedimento experimental
- Medir o volume de 100 mL de amostra em uma proveta,.

- Adicionar 5 gotas de H2SO4 1N;

- Juntar 1 mL de água oxigenada;

- Neutralizar com 5 gotas de NaOH 1N;

- Transferir todo o volume para uma cápsula de porcelana, e evaporar até secura em banho-maria;

- Adicionar sobre o resíduo 2 mL de ácido fenoldissulfonico atritar com a bagueta , para misturar bem o resíduo com o reagente e dissolver todo o resíduo;

- Adicionar então 10-20 mL de água destilada e, com agitação e lentamente, 6-7 mL de hidróxido de amônio

- Transferir todo o volume frio para uma proveta com tampa de p.p de 100 mL, filtranto se necessário, diluir até a marca com água destilada, tampar e misturar bem;

- Transferir a solução para a cubeta e fazer a leitura no espectrofotômetro a 410 nm ( para concentrações de até 2 mg/L) ou a 480 nm (para concentrações de até 12 mg/L);

- Preparar prova em Branco, utilizando água estilada em lugar da amostra e utilizá-la para ajustar o aparelho em absorbância zero.



VI - Construção da curva-padrão
- Preparar soluções-padrão de várias concentrações de nitratos, fazendo diluições da solução-padrão em balão volumétrico, conforme a Tabela 01.

Tabela 01 - Soluções-padrão de várias concentrações de nitratos.


Concentração de N em NO3
(mg/L)


Volume de solução padrão a elevar a 100 ml com água destilada
(ml)


0 (branco)

0

0,02

1,0

0,05

2,5

0,10

5,0

0,14

7,0

0,20

10,0

0,30

15,0

0,40

20,0

0,50

25,0

0,60

30,0

0,80

40,0

1,00

50,0

- Tratar os padrões da mesma forma que a amostra, ajustando o aparelho para absorbância zero com a prova em branco.

- Construir uma curva Absorbância x mgN/L em NO3, utilizando papel milimetrado. A partir da curva-padrão, elaborar uma tabela (Absorbância x mg N /L em NO3).
VII - Cálculos
Leitura direta em (mg N /L em NO3-).

5A. EXPERIÊNCIA: NITROGÊNIO AMONIACAL adaptado 4500 – NH3. B (Standard Methods) – Parte 3



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