แนวทางปฏิบัติในการเชื่อมต่อเชิงตรรกะ ความแตกต่าง และการตรวจจับสำหรับแอมโมเนียไนโตรเจนและไนโตรเจนรวมในการตรวจติดตามคุณภาพน้ำ

ในการตรวจสอบสภาพแวดล้อมของน้ำและการควบคุมกระบวนการบำบัดน้ำเสีย สารประกอบที่มีไนโตรเจนเป็นตัวบ่งชี้สำคัญในการวัดระดับยูโทรฟิเคชันของน้ำและระดับมลพิษ แอมโมเนียไนโตรเจน (NH3-N) และไนโตรเจนทั้งหมด (TN) เป็นพารามิเตอร์สองตัวที่มีการตรวจวัดโดยทั่วไป แม้ว่าจะมีความสัมพันธ์แบบรวมเข้าไว้ในคำจำกัดความ แต่ก็มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในองค์ประกอบทางเคมี ตรรกะการตรวจจับ และการใช้งานทางวิศวกรรม

1. คำจำกัดความและความสัมพันธ์ทางเคมีของแอมโมเนีย ไนโตรเจนและไนโตรเจนทั้งหมด

จากมุมมองขององค์ประกอบของวัสดุ ไนโตรเจนทั้งหมดเป็นตัวบ่งชี้ระดับมหภาคที่ครอบคลุมองค์ประกอบไนโตรเจนทุกรูปแบบในแหล่งน้ำ ในขณะที่แอมโมเนียไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญของไนโตรเจนทั้งหมด

แอมโมเนียไนโตรเจน (Ammonia Nitrogen): หมายถึงไนโตรเจนที่มีอยู่ในน้ำในรูปของแอมโมเนียอิสระ (NH3) และแอมโมเนียมไอออน (NH4+) ในการจำแนกประเภททางเคมี เป็นของไนโตรเจนอนินทรีย์ แอมโมเนียไนโตรเจนเป็นการแสดงให้เห็นโดยตรงของแหล่งน้ำที่ถูกปนเปื้อนจากน้ำเสียในครัวเรือนหรือน้ำเสียทางอุตสาหกรรมบางชนิด ปริมาณที่มากเกินไปจะเพิ่มการใช้ออกซิเจนในแหล่งน้ำและก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ

Total Nitrogen (Total Nitrogen): หมายถึงปริมาณรวมของไนโตรเจนอนินทรีย์และไนโตรเจนอินทรีย์ในรูปแบบต่างๆ ในน้ำ ส่วนประกอบประกอบด้วย:

• ไนโตรเจนอนินทรีย์: ไนเตรตไนโตรเจน (NO3-), ไนไตรท์ไนโตรเจน (NO2-), แอมโมเนียไนโตรเจน (NH4+/NH3)

• ไนโตรเจนอินทรีย์: โปรตีน กรดอะมิโน ยูเรีย และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ที่มีไนโตรเจน

ความสัมพันธ์เชิงตรรกะ: ตามทฤษฎี ค่าไนโตรเจนรวมของตัวอย่างน้ำเดียวกันควรมากกว่าหรือเท่ากับค่าแอมโมเนียไนโตรเจน (TN ≥ NH3-N) เสมอ

2. ความแตกต่างทางเทคนิคในหลักการตรวจจับ

กระบวนการตรวจจับของพารามิเตอร์ทั้งสองสะท้อนถึงตรรกะที่แตกต่างกันตั้งแต่ "การแยกส่วนประกอบ" ถึง "การแปลงที่ครอบคลุม"

2.1 หลักการตรวจจับไนโตรเจนแอมโมเนีย: วิธีวัดสีด้วยรีเอเจนต์ของ Nessler

การตรวจจับแอมโมเนียไนโตรเจนมักจะใช้วิธีการวัดสีด้วยรีเอเจนต์ของ Nessler กระบวนการทางเคมีหลักคือ: ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง แอมโมเนียอิสระหรือแอมโมเนียมไอออนในน้ำจะทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ของ Nessler (HgI2·KI) เพื่อสร้างสารเชิงซ้อนสีเหลืองน้ำตาล สารเชิงซ้อนนี้มีการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นเฉพาะ และการดูดกลืนแสงจะสัมพันธ์เชิงเส้นตรงกับความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจน ด้วยชิปไมโครคอมพิวเตอร์ที่ประมวลผลสัญญาณแสง สามารถแสดงปริมาณแอมโมเนียไนโตรเจน (มก./ลิตร) ได้โดยตรง

2.2 หลักการตรวจจับไนโตรเจนทั้งหมด: อัลคาไลน์โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตการย่อยอัลตราไวโอเลต Spectrophotometry

การหาปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดจำเป็นต้องแปลงสารประกอบที่มีไนโตรเจนทั้งหมดให้อยู่ในรูปแบบเดียวก่อน ในสภาพแวดล้อมการย่อยแบบปิดที่อุณหภูมิ 125°C โดยใช้โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตเป็นสารออกซิแดนท์ ไนโตรเจนอินทรีย์และไนโตรเจนอนินทรีย์ทั้งหมดในตัวอย่างจะถูกแปลงเป็นไนเตรต ต่อจากนั้น ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด คุณลักษณะการดูดกลืนแสงของไอออนไนเตรตในแถบอัลตราไวโอเลตจะถูกนำมาใช้ในการวัดค่าการดูดกลืนแสง วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการวัดที่ความยาวคลื่นสองช่วง: 220 นาโนเมตร (การดูดซับไนเตรต) และ 275 นาโนเมตร (การแก้ไขสัญญาณรบกวน)

3. จุดทางเทคนิคทางวิศวกรรมในการตรวจจับไนโตรเจนรวม

ในการตรวจสอบทางวิศวกรรมจริง การระบุไนโตรเจนทั้งหมดมีข้อกำหนดการปฏิบัติงานที่สูงมาก การเบี่ยงเบนใดๆ ในลิงก์ใดๆ จะนำไปสู่การบิดเบือนผลลัพธ์

3.1 การควบคุมค่าว่างของรีเอเจนต์

ค่าการทดลองว่างเป็นกุญแจสำคัญในการตัดสินความแม่นยำของระบบการตรวจจับ หากค่าการดูดกลืนแสงเปล่าของรีเอเจนต์สูงกว่า 0.030 มักเกิดจากโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตที่มีความบริสุทธิ์ไม่เพียงพอ ในทางปฏิบัติในห้องปฏิบัติการ จะใช้วิธีการตกผลึกแบบทุติยภูมิในการทำให้โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตบริสุทธิ์ เพื่อให้แน่ใจว่าเสียงพื้นหลังจะไม่รบกวนการกำหนดตัวอย่างปริมาณเล็กน้อย

3.2 ปริมาตรตัวอย่างและกลยุทธ์การเจือจาง

ตามการย่อยด้วยรังสีอัลคาไลน์โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ปริมาตรตัวอย่างมาตรฐานคือ 10 มล. และช่วงการวัดเชิงเส้นที่สอดคล้องกันคือ 0.20 มก./ลิตร ถึง 7.00 มก./ลิตร

• เมื่อไนโตรเจนรวมที่คาดหวังสูงกว่า 7 มก./ลิตร ปริมาตรตัวอย่างจะต้องลดลงและเจือจางด้วยน้ำปราศจากแอมโมเนีย

• หากตัวอย่าง 2 มล. ถูกเจือจางเป็น 10 มล. ขีดจำกัดบนของการตรวจจับสามารถขยายได้ถึง 35 มก./ลิตร

• สำหรับน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีความเข้มข้นสูง ควรคำนวณปัจจัยการเจือจางอย่างแม่นยำตามความเข้มข้นโดยประมาณ เมื่อทำการสุ่มตัวอย่าง ควรดูดส่วนลอยเหนือตะกอนหลังจากตั้งไว้แล้ว เพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของข้อมูลที่เกิดจากสารแขวนลอย

3.3 หลักการความสม่ำเสมอของน้ำปราศจากแอมโมเนีย

ในการวิเคราะห์คุณภาพน้ำ ความบริสุทธิ์ของตัวทำละลายเป็นสิ่งสำคัญ กระบวนการทดลองทั้งหมด ตั้งแต่การเจือจางเริ่มต้น ปริมาตรคงที่หลังการย่อย ไปจนถึงการอ้างอิงที่ว่างเปล่า ต้องใช้น้ำปราศจากแอมโมเนียที่เตรียมสดใหม่ขวดเดียวกัน น้ำปราศจากแอมโมเนียในแต่ละชุดอาจมีปริมาณแอมโมเนียแตกต่างกันเล็กน้อย ซึ่งจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบในการคำนวณไนโตรเจนทั้งหมด

4. ขั้นตอนการประมวลผลหลักหลังจากการย่อย

การทำความเย็นและการผสมหลังจากการย่อยส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของการพัฒนาสี

1. การระบายแรงดันและการเปิด: หลังจากที่ความดันของเครื่องฆ่าเชื้อลดลงเหลือ 0 ให้เปิดวาล์วไอเสียทันทีและเปิดฝาครอบ

2. ผสมขณะร้อน: นำหลอดวัดสีออกมาทันที และเขย่าหลายครั้งในขณะที่ร้อนภายใต้สภาวะแรงดันของหัวหลอด ขั้นตอนนี้จะช่วยระบายก๊าซในสารละลายการย่อยและกระจายส่วนประกอบต่างๆ อย่างสม่ำเสมอ

3. การทำความเย็นตามธรรมชาติ: หลังจากผสมแล้ว ให้วางกลับบนชั้นวาง และปล่อยให้เย็นตามธรรมชาติจนถึงอุณหภูมิห้อง

5. ข้อมูลจำเพาะการทำงานของเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์

ข้อกำหนดในการอุ่นเครื่อง: อุปกรณ์จะต้องได้รับความร้อนล่วงหน้านานกว่า 30 นาทีเพื่อให้แน่ใจว่าเอาต์พุตพลังงานของแหล่งกำเนิดแสงมีความเสถียร

ลำดับการกำหนดความยาวคลื่นสองเท่า: ตัวอย่างทั้งหมดจะต้องวัดเพื่อการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 220 นาโนเมตรก่อน จากนั้นจึงสลับเป็นความยาวคลื่น 275 นาโนเมตรอย่างสม่ำเสมอสำหรับการวัดขั้นที่สอง ห้ามมิให้สลับความยาวคลื่นในตัวอย่างเดียวบ่อยๆ เพื่อลดข้อผิดพลาดทางกลโดยเด็ดขาด

6. การรบกวนและการสอบเทียบทั่วไป

ในการกำหนดไนโตรเจนทั้งหมด สิ่งรบกวนทั่วไปได้แก่ ไอออนฮาโลเจน (เช่น Cl-) เมื่อความเข้มข้นของคลอไรด์ไอออนในน้ำสูง ประสิทธิภาพการออกซิเดชันของโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตอาจถูกยับยั้ง ในเวลานี้ จำเป็นต้องกำจัดสิ่งรบกวนโดยการทำให้ตัวอย่างเจือจางหรือเติมสารปิดบัง

7. ตารางเปรียบเทียบพารามิเตอร์ทางเทคนิค

FAQ:

Q1:ทำไมบางครั้งค่าแอมโมเนียไนโตรเจนที่วัดได้จึงสูงกว่าไนโตรเจนทั้งหมด?

A:ตามทฤษฎีแล้ว สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ หากผลลัพธ์นี้เกิดขึ้น มักมีสาเหตุมาจากสาเหตุต่อไปนี้: การย่อยไนโตรเจนทั้งหมดไม่สมบูรณ์; ค่าว่างที่ผิดปกติเนื่องจากโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตมีคุณภาพต่ำ หรือการรบกวนเชิงบวกที่เกิดจากตัวอย่างน้ำขุ่นระหว่างการตรวจจับแอมโมเนียไนโตรเจน

Q2:เหตุใดจึงวัดการดูดกลืนแสงที่ 275 นาโนเมตรในการตรวจจับไนโตรเจนทั้งหมด

A:275nm ใช้เพื่อแก้ไขการรบกวนของสารอินทรีย์ต่อการดูดกลืนแสงอัลตราไวโอเลต โดยทั่วไปสูตรการคำนวณการดูดกลืนแสงขั้นสุดท้ายคือ A=A220−2A275 เพื่อหักอิทธิพลของพื้นหลัง

Q3:น้ำกลั่นธรรมดาสามารถใช้แทนน้ำปราศจากแอมโมเนียในการทดลองไนโตรเจนทั้งหมดได้หรือไม่

A:ไม่ น้ำกลั่นธรรมดามักจะมีแอมโมเนียในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งจะเพิ่มค่าการทดลองที่ว่างเปล่าอย่างมีนัยสำคัญ ส่งผลให้ได้ผลลัพธ์การตรวจวัดที่สูงอย่างมากสำหรับตัวอย่างที่มีความเข้มข้นต่ำ

Q4:การควบคุมอุณหภูมิจำเพาะสำหรับการตกผลึกทุติยภูมิของโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตคืออะไร

A:มักจะละลายโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตในน้ำปราศจากแอมโมเนียที่อุณหภูมิประมาณ 60°C (ไม่เกิน 60°C เพื่อป้องกันการสลายตัว) จากนั้นนำไปแช่ในตู้เย็นอุณหภูมิ 4°C ค้างคืนเพื่อให้ตกผลึก

Q5:สารแขวนลอยตะกอนในตัวอย่างน้ำส่งผลต่อการตรวจวัดไนโตรเจนทั้งหมดหรือไม่

A:ใช่ มันมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ ไนโตรเจนทั้งหมดประกอบด้วยไนโตรเจนในอนุภาค แต่เพื่อให้แน่ใจว่าการตรวจจับซ้ำได้ โดยปกติจะแนะนำให้ใช้ส่วนลอยเหนือตะกอนหลังจากยืน หรือดำเนินการบำบัดการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันตามข้อกำหนดในการติดตาม

Q6:หากฝาหลอดย่อยไม่แน่นจะส่งผลอย่างไร?

A:การปิดผนึกท่อย่อยที่ไม่ดีจะทำให้เกิดแรงดันไม่เพียงพอ ป้องกันไม่ให้สารประกอบที่มีไนโตรเจนถูกเปลี่ยนเป็นไนเตรตโดยสิ้นเชิง และยังจะทำให้น้ำระเหยด้วย ทำให้ความเข้มข้นที่วัดได้สูงเกินจริง

สรุป

การตรวจสอบแอมโมเนียไนโตรเจนและไนโตรเจนทั้งหมดมีส่วนเสริมในวิศวกรรมการบำบัดน้ำ แอมโมเนียไนโตรเจนมุ่งเน้นไปที่การสะท้อนสถานะมลพิษในปัจจุบันของแหล่งน้ำและประสิทธิภาพไนตริฟิเคชันของระบบบำบัดทางชีวเคมี ในขณะที่ไนโตรเจนทั้งหมดให้ภาพรวมของปริมาณองค์ประกอบไนโตรเจนทั้งหมด และเป็นตัวบ่งชี้หลักในการปฏิบัติตามมาตรฐานการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและเส้นสีแดงทางนิเวศวิทยา ในการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ การควบคุมความบริสุทธิ์ของโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตอย่างเข้มงวด การสร้างมาตรฐานให้กับกระบวนการเจือจาง และการใช้น้ำที่ปราศจากแอมโมเนียที่เป็นหนึ่งเดียวคือสิ่งสำคัญสามประการในการประกันความถูกต้องของข้อมูล สำหรับงานวิเคราะห์คุณภาพน้ำที่มีมาตรฐานสูง ให้ปฏิบัติตามทัศนคติที่เข้มงวดทางวิศวกรรมเสมอ เพื่อลดข้อผิดพลาดแบบสุ่มที่เกิดจากการปฏิบัติงานด้วยตนเอง

NBL-WQ-NHN เอกสารข้อมูลเซ็นเซอร์ไนโตรเจนแอมโมเนียออนไลน์

NBL-WQ-NHN-4S ออนไลน์แอมโมเนียไนโตรเจน Sensor.pdf

NBL-WQ-NHN-4 ออนไลน์แอมโมเนียมไนโตรเจนsensor.pdf

NBL-WQ-NHN แอมโมเนียไนโตรเจนคุณภาพน้ำ Sensor.pdf