Nitrat Analizi

İyi nitelikli içme sularında nitrat konsantrasyonu 10 mg/l’nin altındadır. İçme sularında nitrat konsantrasyonunun yüksek olması durumunda, bebeklerde mavi hastalık ortaya çıkabildiği için içme suyu standardı olarak 45 mg/l yaygın olarak kullanılmaktadır.

 

Nitrat tayini, karmaşık işlemleri gerektirdiğinden ve çeşitli bileşenlerin girişim yapma özelliğinden dolayı oldukça güç bir deneydir. Uygulanacak analiz tekniği numunede mevcut nitrat konsantrasyonu ve girişimlere bağlı olarak seçilir. Bu bölümde nitrat için iki tayin yöntemi verilmiştir:

• Temiz sular için uygulanabilecek “Ultraviyole Spektrofotometrik Metodu“
• Hem kirletilmemiş sular hem de atıksular için uygulanabilecek “Fenol Disülfonik Asit Metodu“

Numunedeki nitrat konsantrasyonu 0.1 – 1 mg NO₃-N/l aralığında ise “kadmiyum indirgeme metodu“, konsantrasyon 0.1-5 mg NO₃-N/l aralığında ise “kromotropik asit metodu” kullanılmalıdır. Daha yüksek nitrat konsantrasyonları için numunenin kromotropik asit tekniğinin konsantrasyon sınırına kadar seyreltilmesi gerekir.

 

Nitrat tayininin numune alınır alınmaz yapılması uygundur. Eğer numunenin saklanması gerekiyorsa, soğukta donma noktasının hemen üzerinde bir sıcaklıkta ve 0.8 ml derişik H₂SO₄/l asit ilavesi ile saklanması gerekir. Numunelerin analizine başlanmadan önce pH’larının asetik asit (CH₃COOH) veya sodyum hidroksit (NaOH) ile 7’ye ayarlanması gerekir.

 

Ultraviyole Spektrofotometrik Metodu İle Nitrat Tayini

Bu metot, düşük organik madde içerikli az kirletilmiş doğal sular ve içme suyu temin edilen sularda nitrat analizi için uygundur. 220 nm’de spektrofotometrede UV absorbsiyonunun ölçümü nitratın hızlı bir şekilde tayin edilmesini sağlar. Nitrat kalibrasyon eğrisi 11 mg/l N’a kadar Lambert-Beer kanununa uyar. Numunenin filtrasyonu süspanse katı maddeler nedeni ile olan girişimleri ortadan kaldırmak üzere yapılır. 1000 mg/l CaCO₃‘a kadar karbonat veya hidroksit konsantrasyonlarının neden olabileceği girişimleri engellemek üzere numune 1 N HCl ile asitlendirilir. Klorürlerin tayin üzerine bir etkisi yoktur. Bu yöntemde minimum tayin edilebilen konsantrasyon 40 µg/l nitrat azotudur.

 

Girişimler

Nitrat Analizi bu metotla yapıldığında; Çözünmüş organik madde, nitrit, altı değerlikli krom ve yüzey aktif maddeler girişim yaparlar. Organik madde pozitif fakat değişken bir girişim yapar. Girişimin derecesi organik maddenin yapısına ve konsantrasyonuna bağlıdır.

 

Cam kapların temiz ve çalkalanmış olması ve küvetlerin dışında varsa partiküllerin ve deterjan kalıntılarının temizlenmesi gerekir. Renkli numunelerin alüminyum hidroksit süspansiyonu ile muamele edilerek veya seyreltilerek renk girişiminin minimuma indirilmesi gerekir.

 

Nitrat Analizi İçin Gerekli Araç ve Gereçler

• Spektrofotometre
• Membran Filtre, 0.45 µm çapında ve buna uygun filtre aygıtı
• Nessler tüpleri, 50 ml’lik kısa tüpler

Nitrat Analizi İçin Gerekli Reaktifler

• Çift destile su
• Stok nitrat çözeltisi: 721.8 mg anhidro potasyum destile suda çözülür ve 1000 ml’ye tamamlanır. Bu çözeltinin 1 ml’si = 100 µg NO₃-N veya 44.3 µg NO₃‘e eşdeğerdir.
• Standart nitrat çözeltisi: 100 ml stok çözeltisi destile su ile 1000 ml’ye seyreltilir. Çözeltinin 1 ml’si = 10 µg N’a eşdeğerdir.
• Hidroklorik asit çözeltisi, HCl, 1 N
• Alüminyum hidroksit süspansiyonu: 125 g alüminyum potasyum sülfat veya alüminyum amonyum sülfat (AlK(SO₄)₂· 12H₂O veya AlNH₄(SO₄)₂·12H₂O) 1 litre destile suda çözülür, 60 °C’ta ısıtılır. Karıştırılarak 55 ml derişik NH₄OH ilave edilir, iyice karıştırılır, bir saat sonra çökelek alınır ve amonyak, klorür, nitrat, nitritten temizleninceye kadar destile su ile yıkanır. İşlem birkaç kere tekrarlanır.

Nitrat Deneyinin Yapılışı

Renk Giderme: Eğer numune koyu renk içeriyorsa ve organik girişim durumu varsa 4 ml Al(OH)₃ süspansiyonu/100 ml olmak üzere ilave edilir ve karıştırılır, 5 dakika kadar çökelmeye bırakılır. Önceden 200 ml’lik destile su ile yıkanmış 0.45 µm’lik membran filtreden süzülür.

Numunenin Hazırlanması: 50 ml’lik berrak numuneye veya 50 ml’lik filtrelenmiş numuneye renk giderme işleminden sonra, 1 ml 1 N HCl ilave edilir ve karıştırılır.

Standart Eğrinin Hazırlanması: Standart nitrat çözeltisinden 0, 1, 2, 4, 7,… 35 ml alınarak 50 ml’ye seyreltilir. Böylece 0-7 mg N0₃-N/l veya 0-350 µg N0₃-N/50 ml’lik nitrat kalibrasyon standartları hazırlanmış olur. Nitrat standartlarına ve numuneye aşağıda verilen işlemler aynen uygulanır.

Spektrofotometrik Ölçüm: Çift destile su şahit numunesiyle UV spektrofotometre 0 absorbansa veya % 100 geçirgenliğe ayarlanır. 220 nm dalga boyunda nitrat standartları okunarak, kalibrasyon eğrisi hazırlanır.

Kalibrasyon eğrisi yardımı ile numunenin nitrat konsantrasyonu bulunur.

 

Fenol Disülfonik Asit Metodu İle Nitrat Tayini

Bozucu iyonlardan arındırılmış numunenin pH’ı ayarlanır, su banyosu üzerinde kuruluğa kadar buharlaştırılır. Kalıntı fenol disülfonik asit çözeltisi ile çözündürülerek saf su ile belli hacme seyreltilir, girişim etkisi giderilir, berrak çözeltinin absorbansı spektrofotometrede 410 nm’de okunur.

 

Nitrat Analizi İçin Gerekli Reaktifler

• Stok nitrat çözeltisi: 721.8 mg susuz KNO₃ destile suda çözülüp 1000 ml’ye tamamlanır. Bu çözelti 100 mg/l azot ihtiva eder.
• Standart nitrat çözeltisi: 10 ml stok nitrat çözeltisi destile su ile 1000 ml’ye seyreltilir. Bu çözeltinin 1 ml’si 1 µg azota eşdeğerdir. Standart çözeltinin hazırlanması aşağıdaki şekilde yapılır. 50 ml stok nitrat çözeltisi su banyosu üstünde bir kapsülde buharlaştırılır, kalıntıya 2 ml fenoldisülfonik asil reaktifi konur ve destile su ile 500 ml’ye seyreltilir. Bu çözeltinin 1 ml’si = 10 µg N=44.3 µg NO₃‘tür. Standart çözeltinin kullanılacağı zaman hazırlanması gerekir.
• Standart gümüş sülfat çözeltisi: 4.40 g Ag₂SO₄, nitrat ihtiva etmeyen destile suda çözülür ve litreye seyreltilir. Bu çözeltinin 1 ml’si = 1 mg klorüre eşdeğerdir.
• Derişik amonyak çözeltisi
• Potasyum hidroksit çözeltisi, 12 N: 673 g KOH destile suda çözülür ve 1 litreye seyreltilir. Renk reaksiyonunda amonyak yerine bu reaktif kullanılabilir.
• EDTA reaktifi: 50 g disodyum etilendiamin tetra asetat dihidrat (EDTA) 20 ml su ile bulamaç haline getirilir, 60 ml derişik amonyum hidroksit (NH₄OH) konur ve çözününceye kadar karıştırılır.
• Alüminyum hidroksit süspansiyonu: 125 g alüminyum potasyum sülfat veya alüminyum amonyum sülfat (AlK(SO₄)₂·12H₂O veya AlNH₄(SO₄)₂·12H₂O) 1 litre destile suda çözülür. 60 °C’ta ısıtılır. Karıştırılarak 55 ml derişik NH₄OH ilave edilir, iyice karıştırılır, bir saat sonra çökelek alınır ve amonyak, klorür, nitrat, nitritten temizleninceye kadar destile su ile yıkanır. İşlem birkaç kere tekrarlanır.
• Aktif karbon: Nitratı adsorbe etmeyen aktif karbon kullanılmalıdır. 0.01 mg nitrat azotu içeren 100 ml çözelti hazırlanır. Bu çözeltinin 50 ml’sine 1 g aktif karbon ilave edilir, karıştırılır ve süzülür ve çözeltide nitrat tayini yapılarak kontrol edilir ve azalma yoksa kullanılır.
• Sülfürik asit çözeltisi, 1 N: 29 ml derişik sülfürik asit dikkatli bir şekilde 1 litreye tamamlanır.
• Potasyum permanganat çözeltisi, 0.1 N: 0.316 g KMnO₄ destile suda çözülüp 100 ml’ye tamamlanır.
• Seyreltik hidrojen peroksit çözeltisi: 10 ml % 30’luk hidrojen peroksit destile su ile 100 ml’ye tamamlanır.
• Sodyum hidroksit çözeltisi, 1 N: 40 g sodyum hidroksit destile suda çözülüp litreye tamamlanır.
• Fenoldisülfonik asit çözeltisi: 25 g saf fenol 150 ml derişik H₂SO₄‘de çözülür, 75 ml %15’lik, serbest SO₃ ihtiva eden dumanlı H₂SO₄ ilave edilir. İyice karıştırılır, su banyosunda 2 saat ısıtılır.
• Soda-sodyum hidroksit çözeltisi: 100 g soda ve 50 g sodyum hidroksit suda çözülerek 300 ml’ye tamamlanır.
• Kurşun karbonat, katı halde

 

Nitrat Deneyinin Yapılışı

Bozucu etkilerin giderilmesi: Renk ve bulanıklığın giderilmesi için 50 ml numuneye 0.5 g aktif karbon ve 1 ml Al(OH)₃ süspansiyonundan ilave edilir, iyice karıştırılır. Birkaç dakika bekletildikten sonra süzülür, süzüntünün ilk kısmı atılır. Bu ön işlem amonyak tayinindeki gibi çinko sülfat veya NaOH’le de yapılabilir.

Nitritin nitrata dönüştürülmesi: Rengi ve bulanıklığı giderilmiş 100 ml numuneye 1 ml sülfürik asit konur. Çözeltiye karıştırarak damla damla KMnO₄ çözeltisi veya hidrojen peroksit çözeltisi katılır. Nitritin nitrata dönüşmesi için 15 dakika bekletilir (Yükseltgemede yeteri kadar KMnO₄ kullanıldıysa 15 dakika sonunda hafif pembe renk görülür). Nitrat azotu tayini yapıldıktan sonra aynı numuneden alınan başka bir örnekte nitrit tayini yapılarak aradaki farktan numunenin nitrat azotu tayin edilir.

Klorürün giderilmesi: Su numunesinde klorür miktarı tayin edilir. Yukarıdaki ön işlemlerden geçmiş numunenin 100 ml’sine içindeki klorüre eşdeğer miktarda standart gümüş sülfat çözeltisi katılır, karıştırılır, çökmüş olan gümüş klorür ya santrifüjlenerek veya süzülerek uzaklaştırılır. İyi bir çökelme olabilmesi için en iyisi bir gece bekletmektir.

Demirin giderilmesi: Bu noktaya kadar işlem görmüş su numunesi soda ile alkali hale getirilir. Demir hidroksit çöktürülerek numuneden ayrılır.

Organik maddenin giderilmesi: Yukarıdaki ön işlemleri geçirmiş numune, soda-sodyum hidroksit çözeltisiyle muamele edilerek hava geçirilir, çökelek süzülür, süzüntünün ilk kısmı atılır.

Kükürdün giderilmesi: Bu noktaya kadar işlem görmüş su numunesine saf kurşun karbonat ilave edilir, iyice karıştırılır ve süzülür.

Renk geliştirme: Bozucu etkilerden arındırılmış 100 ml numunenin pH’ı yaklaşık 7’ye ayarlanır. Su banyosu üzerinde bir kapsülde kuruluğa kadar buharlaştırılır. Kalıntı üzerine 2 ml fenol disülfonik asit çözeltisi ilave edilip su banyosu üzerinde hafifçe ısıtılarak kalıntının çözünmesi sağlanır. Daha sonra 20 ml destile su ile yıkanarak seyreltilir ve 100 ml’lik ölçülü kaba konur. 6-7 ml derişik amonyak veya 5-6 ml KOH çözeltisi konur ve karıştırılır. Bir bulanıklık meydana gelirse süzülür veya EDTA çözeltisinden damla damla ilave edilerek bulanıklık giderilir. Berrak çözelti destile su ile 100 ml’ye seyreltilir. Spektrofotometrede 410 nm’de 1 cm’lik küvetlerde absorpsiyon veya geçirgenlik değerleri aynı şekilde hazırlanmış şahide karşı okunur.

Standart eğrinin hazırlanması: Standart nitrat çözeltisinden 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1, 1.5, 2, 3.5, 10, 15 ve 30 ml alınır. Destile su ile 50 ml’ye tamamlanır. Eğer 100 ml’lik kaplarla çalışılacaksa standart çözeltilerin iki katı alınır, 2 ml fenoldisülfonik asit çözeltisi konur ve 20 ml destile su ilave edilir. 6-7 ml derişik amonyak konarak oda sıcaklığına kadar soğutulur. 50 veya 100 ml’ye tamamlanır, 1 cm’lik küvetlerde 410 nm’de absorpsiyonu veya geçirgenliği okunarak bulunan değerler ordinata, konsantrasyonlar da absise geçirilerek standart eğri çizilir.

 

Nitrat Deney Sonucunun Hesabı

Nitrat Analizi sonucunun hesabı aşağıdaki formüle göre yapılır:

mg/l NO₃-N = µg Nitrat Azotu / ml numune

mg/l NO₃ = mg/l Nitrat Azotu * 4.43