Курсовая работа - Разработка методов экологического контроля безопасности ОПС по аммиаку - файл n1.doc

Курсовая работа - Разработка методов экологического контроля безопасности ОПС по аммиаку
скачать (3545 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3545kb.07.11.2012 07:15скачать

n1.doc

  1   2   3
Министерство образования РФ

Курский государственный технический университет


Кафедра охраны труда и окружающей среды

Курсовая работа по дисциплине «Промышленная экология»

Разработка методов экологического контроля безопасности ОПС по аммиаку

Выполнила: Волобуева О. С.

группа ЗС–01

Зачетная книжка №180007

«_______»______ 2003 г.


Руководитель: доцент кафедры ОТ и ОС

кандидат химических наук Маханьков Ю.Д.

Подпись членов комиссии:_______________



Курск 2003

Содержание

1.Введение 4

2. Аммиак 5

2.1 Физические свойства 5

2.2 Химические свойства 6

2.3 Взрыво-пожароопасные свойства 7

2.4 Токсические свойства 8

3. Промышленные схемы синтеза аммиака 9

4. Применение аммиака 13

5. Ожоги и отравления аммиаком, их предупреждение 14

6. Анализ существующих технологий на предприятиях 15

6.1 Источники загрязнения атмосферы на машиностроительном предприятии 15

6.2 Общие положения организации контроля за выбросами в атмосферу и работой газоочистного оборудования на предприятии 17

6.3 Объем и порядок проведения работ по обследованию источников выбросов вредных веществ 18

6.4 Общие положения определения химического состава вентиляционных выбросов 21

6.5 Отбор проб вентиляционного воздуха при определении содержания в нем вредных веществ в газо- и парообразном состоянии 22

7. Средства и методы определения аммиака 24

8. Методики определения аммиака 28

8.1 Количественное определение аммиака в воздушной среде 28

8.2 Алкалиметрическое определение аммиака в диапазоне значений МАК (предельно допустимых концентраций) 31

8.3 Определение низких концентраций аммиака методом Бука и Штратмана 32

8.4 Определение низких концентраций аммиака по индофеноловой реакции 33

8.5 Определение аммиака методом непосредственной УФ-спектрофотометрии 35

8.6 Определение содержания аммиака 35

8.7 Определение содержания аммиака 36

8.8 Методика определения концентрации аммиака фотоколориметрическим методом с реактивом Несслера при отборе проб в пипетки 38

8.9 Методика определения концентрации аммиака фотоколориметрическим методом с реактивом Несслера 40

8.10 Методика определения концентрации аммиака методом обратного титрования 46

8.11 Методика определения массовой концентрации аммиака: отбор проб в барботеры 47

8.12 Биомониторинг загрязнения атмосферы аммиаком с помощью растений 51

9. Основные недостатки методов химического контроля аммиака 52

10. Новейшие средства определения аммиака в воздухе 52

11. Очистка вредного воздействия аммиака на ОПС 54

Список литературы 55


1.Введение
Защита окружающей среды от загрязнений– одна из наиболее важных проблем современности. Попадая в воздух, воду и почву, токсичные химические вещества создают реальную угрозу существованию на нашей планете человека, растений и животных. Развитие промышленности и транспорта, увеличение плотности населения, проникновение человека в стратосферу и космическое пространство, интенсификация сельскохозяйственного производства (применение ядохимикатов), транспортировка нефтепродуктов, захоронение опасных химических веществ на дне морей и океанов, испытания ядерного оружия– все это способствует глобальному и постоянно увеличивающемуся загрязнению окружающей природной среды.

В настоящее время в биосфере постоянно находится около одного миллиона различных химических соединений антропогенного происхождения, и число их непрерывно растет. В мире ежегодно синтезируется почти 250000 новых химических веществ, многие из которых становятся потенциальными загрязнителями атмосферы, воды и почвы. Особенную тревогу вызывает загрязнение воздуха, без которого невозможна жизнь на Земле. По определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение воздуха имеет место в тех случаях, когда загрязняющее вещество или несколько загрязняющих воздух веществ присутствуют в атмосфере в таком количестве и в течение такого времени, что они причиняют вред или могут способствовать причинению вреда людям, животным растениям и имуществу или могут нанести ущерб здоровью и имуществу человека.

Главными источниками загрязнения атмосферы являются выбросы промышленных предприятий, а также процессы испарения и сжигания топлива (теплоэлектростанции, двигатели внутреннего сгорания и др.), лесные пожары. Загрязняющие воздух вещества в результате метеорологических процессов распространяются в атмосфере на значительные расстояния, что приводит к глобальному загрязнению воздуха нашей планеты. Сейчас уже нет принципиальной разницы в составе атмосферного воздуха сельских и промышленных регионов (разница лишь по количественному содержанию загрязнителей).

В этих условиях первостепенное значение приобретает проблема борьбы с загрязнением атмосферы, которая особенно остро стоит в промышленно развитых странах. Разумное использование природных ресурсов и охрана природы, создание заповедников и национальных парков, увеличение количества зеленых насаждений, сокращение промышленных выбросов вредных химических веществ в атмосферу и развитие безотходной химической технологии– вот основные пути решения экологических проблем, целью которых в конечном итоге является благо всего человечества. Однако решение подобного комплекса задач по охране атмосферного воздуха и других объектов окружающей среды невозможно без создания эффективной системы контроля качества воздуха. Необходимость разработки исчерпывающих методов для определения различных токсичных веществ в атмосфере является общепризнанной.

2. Аммиак
2.1 Физические свойства.

Аммиак– бесцветный газ с резким запахом. Его основные физические показатели и свойства:
Молекулярная масса 17,03

Молекулярный объем 22,07

Температура кипения при 0,1 МПа -33,4°С

Температура плавления -77,7°С

Критическая температура 132,4°С

Критическое давление 11,15 МПа

Плотность газа при 0°С и 0,1 МПа 0,77кг/м3

Удельная теплоемкость 2,244 кДж/(кг∙К)

Теплота растворения в воде 808,1 кДж/кг

Диэлектрическая проницаемость при 25°С 16,9
Склонность жидкого аммиака к образованию водородных связей, а также значительная полярность его молекул обусловливает весьма сильную их ассоциацию, сохраняющуюся вплоть до критической температуры, вследствие чего физические свойства аммиака имеют ряд аномалий по сравнению с физическими свойствами однотипных соединений (РН3 ,SbH3 ,AsH3 ): относительно высокие температуры кипения и плавления и большую теплоту испарения.

При комнатной температуре и атмосферном давлении аммиак– бесцветный газ с удушливым резким запахом и едким вкусом. В результате сжатия и охлаждения он превращается в бесцветную жидкость. При температуре выше критической аммиак находится в газообразном состоянии вне зависимости от давления. Между точкой плавления и критической точкой давление над жидким аммиаком возрастает с повышением температуры. Когда жидкий аммиак находится в закрытом резервуаре в равновесии с парами аммиака (на линии насыщения),то давление в нем определяется температурой.

Жидкий аммиак практически не проводит электрический ток.

Твердый аммиак представляет собой бесцветные кристаллы кубической формы.
2.2 Химические свойства.
Электролитическая диссоциация жидкого аммиака, описываемая уравнением

2NH3 ?NН4+ +NH2,

весьма незначительна, произведение [NH4+][NH2]=2∙10–23 (-50°C).

В жидком аммиаке растворяются щелочные и щелочноземельные металлы, некоторые неметаллы (P,S,I), многие соединения, как неорганические ( например, нитраты, нитриты, галогениды), так и органические. Вследствие высокой диэлектрической проницаемости жидкого аммиака, растворенные в нем соединения с полярным или ионным характером связи способны диссоциировать. Образующиеся при этом ионы сольватируются молекулами аммиака. Аммиак хорошо растворим в воде. Водный раствор аммиака– «нашатырный спирт»–бесцветная жидкость с запахом аммиака. Зависимость растворимости аммиака в воде от температуры при суммарном давлении паров NH3 и H2O над водным раствором 0,1 МПа, приведена ниже:
Температура, °C 10 20 30 40 50

Растворимость

NH3 г/100г Н2О 66,7 52,0 39,8 31,1 22,7

Растворение аммиака в воде сопровождается химическим взаимодействием с образованием гидрата NH3 ∙H2O. В связи с этим парциальное давление паров аммиака над его водными растворами невелико, даже при большой концентрации растворенного газа. Наряду с этим аммиак в водном растворе частично ионизирован:

NH3 +H2O? NH4+ +OH ,

что обусловливает щелочной характер раствора.

При комнатной температуре аммиак устойчив. Гомогенная реакция диссоциации аммиака на водород и азот в газовой фазе начинается при 1200–1300°C, а в присутствии катализаторов при 300-400°C.

Аммиак– весьма реакционноспособное соединение. Для него типичны реакции присоединения. Наиболее важные из них – реакции взаимодействия с водой, кислотами, газообразными галогеноводородами, приводящие к образованию соединений иона аммония. С анионами кислот аммиак реагирует подобно ионам щелочных металлов. При взаимодействии аммиака с азотной кислотой образуется нитрат аммония. После выпаривания и гранулирования плава получают аммиачную селитру– широко распространенное удобрение.

Известны многочисленные производные гидроксида аммония, образующиеся при замещении атомов водорода на различные органические радикалы (четвертичные аммониевые основания и их соли). Распространенным типом реакций присоединения аммиака является образование аммиакатов при взаимодействии газообразного и жидкого аммиака с солями. Кроме реакций присоединения для аммиака характерны также реакции замещения и окисления. Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с жидким и газообразным аммиаком, при этом в зависимости от условий получаются нитриды (продукты замещения в молекуле аммиака трех атомов водорода) или амиды (при замещении одного атома водорода). При нагревании в атмосфере аммиака многие менее активные металлы и неметаллы (Zn, Cd, Cr, Fe, B, Si и др.) также образуют нитриды. Жидкий аммиак реагирует с серой:

10S+4NH3 =6H2S+N4S4.

При температуре около 1000°C аммиак взаимодействует с углеродом, образуя синильную кислоту (HCN) и частично разлагаясь на азот и водород.

Большое практическое значение имеет проводимая при повышенных температуре и давлении реакция аммиака с углекислотой, приводящая к образованию карбаминовокислого аммония

CO2 +2NH3 =H2COONH4,

который при 140°C и высоком давлении распадается на воду и мочевину СО(NН2)2 .

Аммиак при обычных условиях довольно устойчив к действию окислителей, однако при наличии источника инициирования (искра и др.) в смеси с кислородом он горит с выделением воды, свободного азота и его окислов. При этом может произойти взрыв.

Каталитическим окислением аммиака в смеси с воздухом получают оксид азота (II), используемый в производстве азотной кислоты.
2.3 Взрыво-пожароопасные свойства.

Аммиачно-воздушные смеси имеют малую теплоту сгорания, низкие нормальную скорость пламени и температуру сгорания. Этим в частности объясняется высокий и нижний предел взрываемости смеси аммиак-воздух.

Область воспламенения газообразного аммиака в смеси с воздухом составляет 15–28%, а в смеси с кислородом 15–79%.

Реакция окисления аммиака кислородом воздуха до азота и воды выражается уравнением:

2NH3+1,5O2 +5,65N2 ?6,65N2 +3H2O+18600 кДж/кг.

При этом тепла выделяется в несколько раз меньше, чем при сгорании смеси природного газа с воздухом, имеющей достаточно низкую теплотворную способность. Максимальную нормальную скорость пламени 0,07 м/с имеет смесь, содержащая 23% аммиака и 77% воздуха (0,1 Мпа и 20-25°C). Это примерно в 5 раз меньше нормальной скорости метано-воздушного пламени.

Скорость нарастания давления при стационарном горении смеси аммиак-воздух в замкнутом объеме также мала–6 Мпа/с при 0,1 Мпа и 20°C, однако при этих условиях давление взрыва равно 0,6 Мпа, что представляет собой серьезную опасность для помещений и оборудования, в которых могут образовываться такие смеси.

Максимальное взрывоопасное содержание кислорода при разбавлении смеси аммиак –воздух азотом составляет 13%.

Минимальная температура самовоспламенения аммиачно-воздушной смеси 650°C.

При выходе смеси из горелки ее горение не может быть инициировано ни при каких соотношениях воздуха и аммиака. Для возникновения пламени воздух обогащают кислородом.

Аммиачно-воздушные смеси с большим содержанием кислорода склонны к детонации даже в сравнительно коротких трубах, причем скорость распространения детонационной волны близка к скорости распространения детонационной волны в смесях углеводород-кислород-азот.

Для обеспечения устойчивого сжигания аммиака в факеле необходимо подавать в зону пламени более калорийное газообразное горючее, например природный газ или пропан-бутановые смеси.
2.4 Токсические свойства.
Высокие концентрации аммиака в воздухе вызывают обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, боли в желудке, рвоту и т.д. При тяжелом отравлении резко уменьшается вентиляция легких и возникает острая эмфизема. Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие отека или воспаления гортани, бронхов или легких.

Последствия перенесенного острого отравления: помутнение хрусталика, роговицы глаза вплоть до ее прободения и потери зрения; частичная или полная потеря голоса, хронический бронхит, эмфизема легких.

Ниже приведена зависимость раздражающего действия аммиака на организм человека от концентрации его в воздухе (мг/м3):
Порог восприятия обонянием 35

Ощущение раздражения слизистых оболочек 100

Немедленное раздражение:

горла 280

глаз 490

кашель 1200

Отсутствие последствий после пребывания в течение 1 ч 250

Опасность для жизни 350–700
Жидкий аммиак вызывает ожоги, а его пар эритемы кожи.


Ниже приведены предельно допустимые концентрации аммиака– ПДК (мг/м3 ):

В воздухе рабочей зоны производственного помещения 20

В атмосфере воздуха территории промышленного предприятия 7

В атмосфере воздуха территории населенного пункта 0,2

В рыбохозяйственном водоеме, мг/л 0,1

В водоеме санитарно-бытового назначения, мг/л (по азоту) 0,2

3. Промышленные схемы синтеза аммиака
Современный процесс производства аммиака состоит из трех основных стадий:

  1. получение азотоводородной смеси (синтез-газа);

  2. очистка синтез-газа от примесей;

  3. собственно синтез аммиака на катализаторе.

Синтез-газ получают газификацией топлив

С+Н2О?СО+Н2

и конверсией углеводородных газов

СН42О?СО+3Н2

В настоящее время процесс газификации твердого топлива используется редко, хотя в прошлом он был широко распространен, оформлялся как периодический или непрерывный и проводился при атмосферном или повышенном давлении.

Применение нефти для газификации расширяется.

В качестве углеводородных газов используются природный, коксовый, попутные нефтяные и некоторые другие газы. Можно также применять остаточные газы после выделения ацетилена получаемого высокотемпературным пиролизом природного газа.

Существуют различные способы конверсии углеводородных газов: каталитическая, высокотемпературная под повышенным и при атмосферном давлении. В настоящее время в промышленности все шире применяется двухступенчатая каталитическая конверсия: вначале проводится частичная конверсия метана с водяным паром на катализаторе в трубчатых печах (давление 20– 40 кгс/см2), затем – паровоздушная конверсия метана и СО в шахтных конверторах.

В большинстве случаев азот вводится в газовую смесь в процессе получения водорода, т. е. с воздухом, необходимым для сжигания части исходных горючих веществ с целью их нагревания. При использовании в качестве сырья коксового газа азот вводится в процессе фракционного разделения исходного газа.

При конверсии углеводородных газов и газификации топлива наряду с водородом образуется окись углерода, которая далее конвертируется по реакции

СО+Н2О?Н2+СО2

приводящей к увеличению содержания водорода в газе. Конверсию СО проводят на среднетемпературном катализаторе (при 400– 500°C), после чего в газе остается 2–4% непрореагировавшей окиси углерода, и затем часто– на низкотемпературном катализаторе (при 200– 280°C). При этом остаточное содержание СО в газе снижается до 0,2– 0,6%, что упрощает дальнейшую очистку газа.

Азотоводородная смесь, полученная любым из перечисленных способов, содержит примеси (СО,СО2, соединения серы и др.), которые отравляют катализатор синтеза аммиака. Поэтому синтез-газ подвергают тщательной очистке от вредных примесей.

Очистку конвертированного газа от серы можно проводить путем промывки его моноэтаноламином, мышьяково-содовым и другими растворами или адсорбции на активированном угле или другом поглотителе (чаще всего на основе окиси цинка).

После удаления серы газ очищают от двуокиси углерода. Для удаления СО2 газ подвергают промывке водой под давлением 20– 30 кгс/см2 или моноэтаноламином при атмосферном или повышенном давлении. Иногда очистку проводят в две стадии: первую– при атмосферном, вторую– под повышенным давлением.

В качестве абсорбента СО2 применяется также раствор поташа, активированный соединениями мышьяка или другими компонентами.

Очистка газа от остатков СО после конверсии окиси углерода на среднетемпературном катализаторе производится промывкой газовой смеси медноаммиачным раствором под давлением 120– 150 или 300 кгс/см2 или жидким азотом при температуре -190°C. Кроме СО жидкий азот полностью растворяет остатки метана и аргон, также являющиеся нежелательными примесями при синтезе аммиака.

После конверсии окиси углерода на низкотемпературном катализаторе и удаления СО2 очистка газа от остатков СО и СО2 производится путем каталитического гидрирования по реакциям

СО+3Н2=СН42О

СО2+4Н2=СН4+2Н2О

Очищенная от вредных примесей и сжатая до необходимого давления азотоводородная смесь направляется в отделение синтеза аммиака.

Синтез проводится в колоннах на катализаторе при температуре от 450 до 550°C. Степень превращения азотоводородной смеси в аммиак за один проход через катализатор сравнительно невелика, поэтому в современных системах синтеза всегда применяется многократная циркуляция газа с промежуточным выделением аммиака при охлаждении. Для создания циркуляции газов в системе устанавливаются дожимающие компрессоры (поршневые или трубокомпрессоры).

В настоящее время в отечественной азотной промышленности распространены и до недавнего времени преобладали следующие схемы производства аммиака:

1) Каталитическая паровоздушнокислородная конверсия природного газа при атмосферном давлении– конверсия СО на среднетемпературном катализаторе– этаноламиновая (или водная) очистка от СО2– медноаммиачная очистка от остаточных количеств СО– доочистка от СО2 раствором NaOH– синтез под давлением 300 кгс/см2. Сжатие газа достигается 6-ступенчатым поршневым компрессором. Производство многоагрегатно.

2) Сжатие природного газа– каталитическая парокислородная конверсия СН4 под давлением 20 кгс/см2– среднетемпературная конверсия СО– очистка от СО2 раствором моноэтаноламина с доочисткой раствором NаОН– промывка жидким азотом от СО, СН4 и Аr (с предшествующим каталитическим разложением примесей окислов азота).

Компрессия с помощью поршневых машин; производство мощностью около 300 т/сут из нескольких агрегатов.

  1. Сжатие природного газа– высокотемпературная (без катализатора) конверсия СН4 под давлением до 30 кгс/см2– среднетемпературная конверсия СО– очистка газа от СО2 раствором поташа, активированным мышьяком,– промывка жидким азотом– предкатализ.

Синтез осуществляется при 300 кгс/см2; производство мощностью 300 тыс.т /год из нескольких агрегатов.

С конца 60-ых годов развитие производств аммиака идет в направлении повышения давления в самом начале процесса, создания крупных вариантов, применения мощных центробежных газовых компрессоров, приводимых в движение турбинами с помощью пара, получаемого за счет технологического тепла. Вследствие этого технологические схемы дополнились следующими.

4) Сжатие природного газа примерно до 30 кгс/см2. Каталитическое гидрирование сероорганических соединений– очистка от серы с помощью адсорбентов– паровая конверсия СН4 в трубчатых печах (первичный реформинг)– среднетемпературная конверсия СО– низкотемпературная конверсия СО– очистка от СО2 моноэтаноламиновым раствором– метанизирование (превращение в метан остаточных после низкотемпературной конверсии количеств СО).

Для компрессии газа служат поршневые компрессоры. Давление синтеза 300 кгс/см2; мощность агрегата 600 т/сут.

5) Сжатие природного газа– двухступенчатая очистка от сероорганических соединений– I риформинг СН4– II риформинг– конверсия СО на среднетемпературном катализаторе– очистка от СО2– метанизирование– дожатие газа с помощью центробежного компрессора до конечного давления 170– 300 кгс/см2– синтез аммиака при этом давлении.

Мощность агрегата 1360– 1500 т / сут.

Реакция синтеза аммиака (разработанная в 1913 г. Габером и Бошем)

N2 +3H2 ?3NH3 +Q

обратимая, она протекает с выделением тепла и уменьшением объема.

Реакция синтеза аммиака из чистой азотоводородной смеси осуществляется в реакционных аппаратах– колоннах синтеза. Вследствие неполного превращения азота и водорода при одном проходе через колонну применяют многократную циркуляцию смеси в аппарате. Для циркуляции газа в замкнутом цикле применяют специальные нагнетатели– циркуляционные компрессоры, иногда инжекторы.

Рис VI-6

Для выделения из газа образующийся в колонне аммиак охлаждают в конденсаторах и после сжижения направляют для отделения в сепараторы или конденсационные колонны.

Цикл синтеза аммиака.

Рис.1 Принципиальные схемы циклов синтеза аммиака.

А – с водяным и аммиачным охлаждением; Б – с водяным охлаждением; 1– колонны; 2– водяные конденсаторы; 3 – сепараторы; 4– циркуляционные компрессоры; 5– аммиачный конденсатор; 6– вторичный сепаратор.

На рис.1 приведены принципиальные схемы круговых аммиачных циклов. На схеме А показан цикл с двукратной конденсацией аммиака (вначале при водяном, затем аммиачном охлаждении). На схеме Б показан цикл, в котором конденсация аммиака достигается только в результате охлаждения водой. Схемы отличаются также местами ввода свежего и вывода продувочных газов.

Свежая азотоводородная смесь всегда содержит небольшие количества паров воды и двуокиси углерода (за исключением систем, в которых очистка газа производится жидким азотом).

Эти вредные для катализаторов примеси реагируют с аммиаком:

NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

2NH3+CO2+H2O=(NH4)2CO3

NH3+H2O?NH4OH

Образующиеся бикарбонат и карбонат аммония, а также вода могут быть удалены из цикла путем промывки циркуляционного газа жидким аммиаком. Поэтому в схемах, использующих недостаточно очищенный газ и поршневые компрессоры, загрязняющие газ маслом, свежую азотоводородную смесь целесообразно вводить в цикл перед аммиачным охлаждением с тем, чтобы выводимый после вторичной конденсации аммиак доочищал газ, вынося с собой растворяющиеся в нем туманообразные углеаммонийные соли, воду и масло.

Азотоводородная смесь почти всегда содержит примеси аргона и метана. Эти газы не отравляют катализатор (инертные газы). Накопление инертных газов в цикле снижает парциальные давления азота и водорода, что приводит к уменьшению производительности системы.

Для предотвращения значительного накопления инертных примесей из системы необходимо постоянно выводить часть циркуляционного газа (удаление части газа в атмосферу или направление в установку для утилизации). Наиболее целесообразна продувка системы на участке перед вводом свежего газа (см. рис.1), где наблюдается максимальное содержание инертных примесей.

Системы синтеза аммиака классифицируют по давлению на:

• низкого давления (100– 180 кгс/см2, или 10–18 МН/м2);

• среднего давления (280– 350 кгс/см2, или 28– 35 МН/м2);

• высокого давления (450– 1000 кгс/см2, или 45– 100 МН/м2).

Указанные границы давления за последнее время сглаживаются, так, системы низкого давления переводятся на давление 180– 200 кгс/см2, приближаясь к системам среднего давления, средние давления возросли до 350 кгс/см2, а для систем высокого давления более характерными стали давления 450– 500 кгс/см2. Однако различие между этими системами все же существует, поскольку требования к аппаратам среднего давления (по толщине стенок конструкции) иные, чем к аппаратам высокого давления. Различны также стандарты для изготовления аппаратов среднего и высокого давления.

Системы низкого давления в настоящее время имеют очень ограниченное применение. При решении вопроса создания низкотемпературных, высокоактивных катализаторов реакции синтеза аммиака схемы низкого давления могут вновь стать перспективными. Применение низкого давления для синтеза аммиака позволило бы упростить производство и перевести все стадии процесса на одно давление, что резко уменьшило бы расход энергии на сжатие газа.

Системы среднего давления наиболее распространены. Они отличаются друг от друга способами конденсации аммиака. Чаще применяется двукратная конденсация водой и испаряющимся аммиаком.

Системы высокого давления. В этих системах достигается высокая степень конверсии, что позволяет применять однократную конденсацию аммиака (ограничиться применением водяного или воздушного охлаждения).
4. Применение аммиака
В 1913 г. Габер и Бош разработали метод синтеза аммиака из атмосферного азота и водорода по реакции

2 + N2= 2NН3

Этот метод оказался наиболее экономичным; в течение сравнительно короткого времени он был реализован в промышленном масштабе в ряде стран и в настоящее время является важнейшим методом производства связанного азота.

Основным продуктом фиксации атмосферного азота является синтетический аммиак. Он выпускается как в виде жидкого, почти 100%-ного продукта, так и в виде водного раствора– аммиачной воды. Оба эти продукта находят широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве.

Окислением аммиака и последующим взаимодействием двуокиси азота с водой получают азотную кислоту.

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

6NO + 3O2 = 6NO2

6NO2 + 2H2O = 4HNO3 + 2NO

Разбавленная (слабая) азотная кислота потребляется в огромных количествах в производстве азотных удобрений – солей азотной кислоты (аммиачная, кальциевая и натриевая селитры) и на изготовление азотно-фосфорно-килийных удобрений. Концентрированная азотная кислота применяется в производстве красителей, взрывчатых веществ и других важных продуктов.

При взаимодействии аммиака с двуокисью углерода образуется карбамид (мочевина) – высококонцентрированное удобрение. Значительные количества карбамида используются в производстве пластмасс, клеев и других продуктов.

Основные области применения аммиака и азотной кислоты показаны на рис.

Азотные удобрения и азот, входящие в состав комплексных удобрений, имеют большое значение в сельском хозяйстве, так как соединения азота наряду с фосфором и калием относятся к основным веществам, питающим растения.

Количество азота, уносимого с урожаем из почвы некоторыми растениями, приведено ниже (в кг/га в год):


Культура

Унос азота с урожаем

Картофель

100 – 175

Сахарная свекла

90 – 125

Пшеница

40 – 100


Аммиак, азотная кислота и получаемые из них соли и удобрения являются основной продукцией азотной промышленности.
5. Отравления и ожоги аммиаком, их предупреждение
Аммиак является токсичным веществом. В газообразном состоянии он бесцветен; обладает резким запахом и раздражающе действует на органы дыхания и глаза.

Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе производственных помещений не должна превышать 20 мкг/м3. Более высокие концентрации аммиака в воздухе могут вызвать отравления.

Признаки отравлений аммиаком: раздражение слизистых оболочек глаз и носа, слезоточение, боли в груди и желудке. После непродолжительного пребывания в атмосфере с незначительным содержанием аммиака эти явления на свежем воздухе быстро проходят. Действие аммиака в больших концентрациях приводит к тяжелым отравлениям, следствием которых может явиться отек легких, иногда со смертельным исходом.

Мерой первой помощи при отравлении является быстрое удаление пострадавших на свежий воздух, полезен также прием молока.

При незначительных концентрациях аммиака в атмосфере (не более 4%) индивидуальным средством защиты служат фильтрующие противогазы марок КД или М (универсальный противогаз с коробкой красного цвета) . противогаз КД имеет коробку серого цвета с вертикальной белой полосой, он защищает от аммиака, сероводорода, дыма, пыли и тумана. Каждый работающий в цехе синтеза должен иметь при себе фильтрующий противогаз.

При значительных концентрациях аммиака в воздухе необходимо пользоваться изолирующими кислородными противогазами марок ПШ и работать в специальном защитном костюме, так как газообразный аммиак при больших концентрациях обжигает кожу. При аварийных ремонтных работах следует пользоваться шланговым противогазом марки З и вести ремонт под наблюдением работника газоспасательной службы.

При попадании на кожу жидкий аммиак вызывает обморожение и химические ожоги; особенно опасно попадание жидкого аммиака в глаза. Места, пораженные жидким аммиаком или концентрированной аммиачной водой, следует быстро промыть большим количеством воды (лучше обильной струей воды), после чего обработать обожженный участок кожи 1%-ным раствором уксусной или борной кислоты.

При заполнении цистерн жидким аммиаком и аммиачной водой, а также при ремонте коммуникаций жидкого аммиака работающие должны быть одеты в защитные костюмы, резиновые сапоги и перчатки и пользоваться противогазами.

6. Анализ существующих технологий на предприятиях.
6.1 Источники загрязнения атмосферы на машиностроительном предприятии.
Перечень вредных веществ, выделяющихся при производстве продукции на машиностроительном предприятии, очень широк и разнообразен. Это связано с уровнем технологии, культурой производства на данном предприятии, а также с номенклатурой используемого технологического оборудования и исходных материалов. В отходящих газах и вентиляционных выбросах содержится пыль минерального и органического происхождения; пыль и возгоны черных, цветных, редких металлов и их сплавов; соединения углерода, серы, азота; пары и туманы кислот, щелочей, органических веществ и их соединений, аэрозоли масел и эмульсий. Многие из них весьма токсичны и могут наносить значительный вред здоровью людей, работающих на предприятии или проживающих вблизи него.

Под источником загрязнения атмосферы (ИЗА) понимают технологическое оборудование (установку, агрегат, станок, машину, устройство и др.), выделяющее вредные вещества, а также технологический процесс или операцию (погрузку, выгрузку, пересыпку сыпучих материалов, перевалы отходов, разлив легколетучих веществ и др.), в ходе которой образуются и выделяются в атмосферу вредные вещества. ИЗА классифицируются по ряду признаков на основе технологического принципа. Согласно этому принципу ИЗА следует воспринимать как единое целое, не разделяя его на выделяющую и выбрасывающие части, так как они самостоятельно одна без другой существовать не могут.

Существуют следующие разновидности ИЗА:

• стационарные– источники, координаты которых в процессе образования и выделения вредных веществ не меняются;

• подвижные– источники, координаты которых в процессе образования и выделения вредных веществ меняются;

• с организованным выбросом– источники с асирационной системой, состоящей из устройств для отвода вредных веществ (местных отсосов в виде зонтов, панелей всасывания, вытяжных шкафов и др. приспособлений для отвода загрязнений от технологического оборудования и производственных участков), системы транспортирования (газоходов, вентиляционных воздуховодов, коллекторов и др.), побудителей движения газа (дымососов, вентиляторов, труб и шахт);

• с неорганизованным выбросом– источники без аспирационной системы, а также источники, имеющие оборудование и системы транспортирования, герметизация которого невозможно по технологическим соображениям;

• оснащенные– источники со средствами защиты атмосферы–газоочистными и пылеулавливающими установками;

• неоснащенные– источники, вредные вещества от которых поступают в атмосферу без очистки.

Кроме того, все ИЗА можно классифицировать:

• по степени подвижности при выполнении производственного цикла– стационарные и подвижные;

• по характеру выбросов– с организованным и неорганизованным выбросом;

• по оснащенности средствами защиты атмосферы– оснащенные и неоснащенные;

• по параметрам выбросов– низкие ( с высотой дымовой трубы до 40 метров) и высокие (с высотой дымовой трубы более 40 метров); холодные (при разностимежду температурами выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего атмосферного воздуха ??=5°C) и нагретые (при ??>5°C); по составу и характеристикам выбросов.

Наибольшей интенсивностью выделения вредных веществ в процессах машиностроительного производства обладает технологическое оборудование различных участков литейных цехов. Несмотря на то, что в последние десятилетия наметилась тенденция к централизованному производству отливок на базе крупных цехов и заводов, оснащенных передовой технологией, на многих предприятиях сохранились и действуют мелкие литейные цехи. Здесь наряду с высокопроизводительным прогрессивным технологическим оборудованием используют и устаревшие образцы. Так, наряду с современными электродуговыми, высокочастотными и индукционными печами для плавки металла применяют вагранки, газомазутные печи. До 65% отливок еще получают литьем в песчаные формы. При очистке и выбивке отливок в зависимости от применяемого оборудования интенсивность выделения пыли с 1м2 площади решетки составляет 45–60 кг/ч, окиси углерода 5–6 кг/ч, аммиака до 3 кг/ч.
6.2 Общие положения организации контроля за выбросами в атмосферу и работой газоочистного оборудования на предприятии.
Контролировать содержание выбросов в атмосферу, а также эффективность работы газоочистного и пылеулавливающего оборудования необходимо для поддержания чистоты атмосферного воздуха в районе размещения предприятия в пределах, регламентируемых санитарно-гигиеническими нормативами.

Практическую работу по контролю осуществляют санитарно-промышленные лаборатории предприятий, группы, входящие в состав центральных заводских лабораторий, или службы охраны окружающей среды. Общее руководство деятельностью этих подразделений возлагается на главного инженера предприятия.

В отдельных случаях к выполнению работ по обследованию источников загрязнения привлекают специализированные подразделения отраслевых научно-исследовательских, проектно-конструкторских и пусконаладочных организаций.

Контролю подлежат источники загрязнения атмосферы с организованными выбросами как оснащенные, так и не оснащенные средствами защиты. Состав выбросов контролируют в определенных местах. Это дымовые трубы промышленных и коммунально-бытовых котельных; трубы и вытяжные системы плавильных и разливочных агрегатов, сушильных установок литейных цехов, нагревательных и электротермических печей кузнечно-прессовых и термических цехов; аспирационные системы смесеприготовительных участков, шихтовых дворов, участков очистки и обрубки отливок, приготовления формовочных и стержневых смесей; аспирационные системы участков механической обработки материалов, сварочных постов и оборудования для резки металлов и сплавов, отделения для нанесения химических, электрохимических и лакокрасочных покрытий; газоходы и воздуховоды, отводящие загрязненный газ (воздух) от оборудования испытательных стендов и станций.

Содержание вредных веществ в выбросах и эффективность газоочистных и пылеулавливающих установок определяют путем непосредственных измерений концентраций определяемого вещества непосредственно в отводящих газоходах до и после установок газоочистки.

Предприятия, для которых установлены предельно допустимые (ПДВ) или временно согласованные (ВСВ) выбросы, организуют систему контроля, утвержденную в установленном порядке в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02–78.
6.3 Объем и порядок проведения работ по обследованию источников выбросов вредных веществ.
Комплекс вопросов, решаемых при проверке выбросов от данного ИЗА и определении эффективности очистных установок, называется обследованием.

Обследование источника выбросов вредных веществ в атмосферу проводится в следующих целях:

• определение содержания вредных компонентов в отходящем от технологического оборудования газе или воздухе, а также эффективности находящихся в эксплуатации систем очистки газов и пылеулавливания.

• получение характеристик выбросов для заполнения форм статистической отчетности.

• получение исходных данных для разработки мероприятий по сокращению выбросов вредных веществ в атмосферу путем изменения и совершенствования технологических процессов, применения менее токсичных материалов, герметизации оборудования, оснащения ИЗА газоочистными и пылеулавливающими установками и аппаратами, модернизации и ремонта действующего газоочистного оборудования и т.д.

Объектами обследования служит технологическое оборудование, выделяющее в ходе производственного цикла вредные вещества в количествах, превышающих санитарные нормы их содержания в воздухе рабочих зон и прилегающих к предприятию жилых массивах.

Перед обследованием проводят подготовительные работы– изучают проектную и техническую документацию, результаты предшествующих обследований и др. материалы, характеризующие оборудование и состав выбросов по отдельным производствам, технологическим пределам и агрегатам, подлежащим обследованию; знакомятся с технологическим процессом, оборудованием, обеспечивающим его проведение, сырьем и материалами, используемыми в производстве; изучают действующие установки для отвода и очистки загрязненного воздуха (газа); определяют объемы работ, сроки их выполнения и необходимое материальное обеспечение обследования; выбирают и оборудуют места измерений и отбора проб; составляют программу проведения обследования.

Программу обследования составляет руководитель работ, назначенный директором предприятия, и утверждает главный инженер. В программе указывается:

• обоснование и цель обследования;

• наименование подразделения предприятия (организации), производящего обследование;

• технологические участки и установки газоочистки, подлежащие обследованию;

• распределение объемов работ по этапам обследования;

• потребность в людских и материальных ресурсах;

• параметры пылегазового потока, подлежащие определению;

• перечень компонентов вредных примесей в выбрасываемом в атмосферу газе (воздухе), определяемых при обследовании;

• периодичность отбора проб их число в данном периоде;

• методики проведения обследования;

• необходимые меры безопасности.

Для проведения обследования необходимо располагать следующими сведениями об оборудовании, являющемся источником выделения вредных веществ, системах аспирации и вентиляции:

• описанием технологического процесса и оборудования, а также краткими характеристиками выпускаемых изделий, полуфабрикатов, материалов и сырья;

• характеристиками оборудования (тип, конструкция, производительность, потребляемая мощность); данными о периодичности работы оборудования, способах транспортирования изделий и материалов внутри помещений и характеристиками транспортных средств;

• данными о герметичности технологического оборудования;

• характеристиками сыпучих материалов, являющихся сырьем или готовым продуктом;

• характеристиками и описанием систем аспирации и вентиляции, схемами их расположения с указанием типов вентиляторов и дымососов и их рабочих параметров;

• характеристиками газоочистного оборудования (тип и конструкция, техническое состояние, результаты последних испытаний).

Точки измерения и отбора проб, а также правила их оборудования устанавливает руководитель работ в соответствии с требованиями методик. Необходимые работы по снабжению мест измерения и отбора проб штуцерами и люками, площадками с ограждениями и лестничными пролетами, подводом электропитания для измерительной аппаратуры выполняет ремонтно-механическая служба предприятия.

Обследование проводят в период работы основного технологического оборудования в нормальном (проектном) рабочем режиме. При нестабильной работе оборудования измерения следует проводить в период его максимальной загрузки.

Обследование источника выбросов включает определение основных параметров загрязненного газа, поступающего в очистные сооружения или выбрасываемого в атмосферу; определение эффективности работы газоочистных и пылеулавливающих установок; разработку предложений по сокращению выбросов в атмосферу вредных веществ.

Основные параметры загрязненного и очищенного газа (объемный расход газа и концентрацию в нем примесей, температуру и давление потока, гидравлическое сопротивление аппаратов и газоходов и т.д.) определяют анализом отобранных проб или непосредственными изменениями характеристик потока. Отобранные пробы должны представительно характеризовать концентрацию вредных примесей в потоке газа, а содержание в нем определяемого компонента должно быть достаточным для его измерения при принятом методе анализа.

В зависимости от периодичности отбора проб последние подразделяют на частичные и средние. Разовой называют пробу, отбираемую один раз в установленный период. Средние пробы за определенные промежутки времени получают как среднее арифметическое разовых проб, отобранных в эти же промежутки. Средняя проба может быть среднечасовой, среднесменной, среднесуточной, среднемесячной, среднеквартальной или среднегодовой. Чем больше число разовых проб в рассматриваемом периоде, тем достовернее средние значения измеряемых параметров потока. Среднесменную пробу определяют как среднее арифметическое среднечасовых проб, среднесуточную– как среднее арифметическое среднесменных и т.д.

Наибольшее содержание вредного вещества, обнаруженное при анализе многократно отобранных разовых проб, называют максимальной разовой концентрацией.

Обследование начинают с измерения аэродинамических характеристик: скорости газового потока, объемного расхода газов, гидравлического сопротивления систем, проверки соответствия установленного воздуходувного оборудования проектным условиям. Параметры потока определяют в строгом соответствии с методическими указаниями, приведенными ниже.

Концентрацию взвешенных в газе частиц определяют, взяв предварительно контрольные пробы для установления режимов серийного пробоотбора. Разовых проб должно быть не менее шести. В период отбора проб фиксируют ход технологического процесса и все его изменения. При нарушении стабильности процесса в аварийных ситуациях, влияющих на количественные изменения состава выбросов, отбирают дополнительные пробы, результаты которых учитывают особо. После устранения нарушений в технологическом процессе отбор проб возобновляют.

Результаты измерений параметров газа и анализов отобранных проб обрабатывают в соответствии с правилами, указанными в приводимой далее методике.

Результаты измерений концентрации приводят к объемам газа при нормальных условиях (давлении 101,525 кПа, температуре 0°C, плотности 1,2 кг/м3, относительной влажности 50%). В диапазонах температур 10– 30°C и давлений 95,3 – 105,3 кПа допускается применять в расчетах фактические рабочие объемы газа без приведения к нормальным условиям.

Показания приборов, время и прочие регистрируемые в процессе обследования параметры фиксируют в рабочих журналах, а итоговые данные– в журнале обследования. Окончательные результаты обследования с выводами и рекомендациями представляют в виде технического отчета.

По результатам обследования и данным о рассеянии вредных веществ в атмосфере служба охраны природы предприятия выявляет источники, выбросы которых создают в приземном слое атмосферы концентрации вредных веществ, превышающие допускаемые; разрабатывает мероприятия по снижению вредных выбросов от источников, не удовлетворяющих требованиям санитарных норм; разрабатывают годовые перспективные планы охраны воздушного бассейна; составляет отчеты по охране воздушного бассейна в установленном порядке.

Результаты обследований являются основой для расчетов и установления предельно допустимых (ПДВ) и временно согласованных (ВСВ) выбросов в атмосферу и подготовки различной документации, связанной с охраной окружающей среды.
6.4 Общие положения определения химического состава вентиляционных выбросов.
Исследования вентиляционного воздуха связаны с определением микроколичеств веществ, поэтому при анализе вентиляционных выбросов необходимо применять высокочувствительные методы, а сам анализ следует выполнять в строгом соответствии с правилами, предъявленными к аналитической химии малых концентраций. При применении таких методов необходимо учитывать, что если определяемая величина близка к чувствительности метода, то погрешность определения может быть весьма ощутимой. В связи с этим, применяя, например, колориметрический метод, следует по возможности сравнивать интенсивность окраски со средней частью шкалы, а при использовании градуировочных графиков– со значениями в средней части графика.

При определении микроколичеств следует учитывать также наличие сопутствующих веществ, масса которых может превышать массу искомого вещества, а также фон, который может образоваться постоянными или случайными загрязнениями из применяемых реактивов, посуды и т.п. Повысить чувствительность метода можно различными способами, например концентрированием исследуемого вещества в процессе отбора проб, для чего увеличивают объемный расход воздуха в единицу времени или время отбора пробы. В процессе анализа для концентрирования пробы применяют отгонку, экстрагирование, упаривание, хроматографирование. Некоторые методы достаточно чувствительны и не требуют концентрирования веществ, что позволяет получать весьма точные результаты при малом объеме пробы (до 1 л).

Определение химического состава вентиляционного воздуха проводят в два этапа– отбор проб и анализ. Эти этапы имеют самостоятельное значение, а качество отбора проб влияет на результаты анализа.
6.5 Отбор проб вентиляционного воздуха при определении содержания в нем вредных веществ в газо- и парообразном состоянии.
Перед отбором пробы знакомятся с технологическим процессом и устанавливают, в каком агрегатном состоянии может находиться вещество в воздухе (газ, пар, аэрозоли), какие вещества сопутствуют ему, кратковременно или непрерывно поступает это вещество в анализируемый воздух.

Для отбора проб используют прямые и изогнутые под прямым углом газозаборные трубки из стекла, легированной стали, меди, терлона, полихлорвинила, полипропилена и других материалов в зависимости от агрессивности веществ.

Отбор проб воздуха для определения содержания весьма малых концентраций вредных веществ проводят чаще всего аспирационным способом, основанным на пропускании известного объема воздуха через какой-либо поглотительный раствор. Вещества в газо- и парообразном состоянии поглощаются или химически связываются. Объемный расход воздуха через поглотительные приборы устанавливают заранее экспериментально для каждого метода отдельно. Для аспирации анализируемого воздуха через поглотительные приборы используют электрические или водяные аспираторы. Наиболее широкое применение для исследования состава промышленных вентиляционных выбросов нашли поглотители.

В процессе длительного отбора проб растворитель (поглотительный раствор) часто испаряется и объем поглотительной среды уменьшается. Для поддержания постоянного объема пробы в процессе отбора растворитель периодически добавляют (до начального объема). Уменьшить испарение растворителя можно, поместив поглотительные приборы в охладительную смесь. При отборе проб в условиях пониженных температур окружающего воздуха применяют обогреватели.

Если выбранный метод анализа позволяет ограничиться небольшим объемом воздуха, приборы отбирают в бутыли вместимостью 2–3 л или в газовые пипетки. При этом отбор проб воздуха осуществляют несколькими способами: выливают жидкость (воду или солевой раствор), которой перед отбором пробы наполняют доверху бутыль или газовую пипетку; продувают через сосуд 10-кратный объем анализируемого воздуха (способ обмена).

Во избежание конденсации паров исследуемого вещества на стенках сосуда применяют вакуумную продувку (с объемным расходом не менее 2 л/мин). При этом используют сосуды из толстостенного стекла, защищенные чехлом из металлической сетки. Газовую пипетку или бутыль подсоединяют к тройнику вакууметра. Второй конец тройника подсоединяют к вакуумному насосу. Откачивают воздух из емкости до остаточного давления 1,3–3 кПа. В месте отбора пробы вакуумированный сосуд соединяют с газозаборной трубкой, вставленной в воздуховод, и на 10–20 с открывают кран для впуска исследуемого воздуха в сосуд. Сосуд выдерживают в помещении для выравнивания температур отобранного воздуха и окружающей среды. Затем с помощью открытого ртутного манометра измеряют давление в сосуде с отобранной пробой.

В ряде случаев пробы удобно отбирать в резиновые камеры.

При исследовании состава вентиляционных выбросов в качестве поглотителей часто используют твердые сорбенты– силикагель и активные угли. Они удобны при хранении и транспортировании, обладают повышенными поглотительными свойствами при пониженных температурах. Для поглощения вредных веществ силикагель или уголь помещают в специальные трубки или поглотительные приборы. Поглощенные вредные вещества извлекают из твердых сорбентов чаще всего путем экстрагирования соответствующими растворителями или растворами.

При аспирационном способе отбора проб воздуха в поглотительные жидкие среды или на твердые сорбенты концентрация исследуемого вещества в воздухе должна быть не менее предельно допустимой.

Продолжительность отбора проб вентиляционного воздуха устанавливается в зависимости от условий технологических процессов данного производства. При стационарном выделении вредных веществ отбор проб проводят через одинаковые промежутки времени, при нестационарном газовыделении– непрерывно в течение всего технологического процесса.

Если необходимо проследить за динамикой выделения вредных веществ в ходе технологических процессов, пробы воздуха отбирают через одинаковые промежутки времени и каждую пробу анализируют отдельно. Этот способ дает возможность установить периоды максимальных и минимальных выделений вредных веществ.

7. Средства и методы определения аммиака.


Существует множество методов по обнаружению паров аммиака в воздухе:

  1. Химические (методы индикации, качественного и количественного обнаружения).

  2. Технические методы (газоанализаторы, сигнализаторы).

  3. Комбинированные методы, в которых используются и химические, и технические методы.

Наибольшее распространение получили химические методы индикации и количественного определения аммиака в воздушной среде. Но в основном у всех этих методов есть существенные недостатки:

  1. Невысокая чувствительность определения, что не позволяет оценивать объекты ОПС на их безопасность.

  2. Небольшая точность и достоверность количественного определения.

  3. Специфичность и селективность.

  4. Невысокая производительность при массовом заражении объектов ОПС.

  5. Невозможность реального определения зон распространения облака и степени загрязнения аммиаком и его вредными соединениями объектов ОПС.

  6. Нетехнологичны и сложны в исполнении, т. к. в основу определения положены реакции 2–3 порядка.

  7. Не позволяют использовать современные ЭВМ, т. е. автоматизировать процесс анализа и расчета концентраций аммиака и его соединений.


Далее приведены основные наиболее распространенные в практике химического контроля способы индикации, обнаружения и количественного определения аммиака в окружающей среде.

  1. Способы обнаружения и количественного определения аммиака в водных растворах, основанные на титровании.

Известны способы обнаружения и количественного определения аммиака в водных растворах, основанные на титровании исследуемых проб кислотами.

Существует модифицированный способ Хеллебранда и Понца, основанный на титровании водных растворов аммиака потенциометрически. Количество израсходованной кислоты является мерой количества аммиака в исследуемой пробе.

Известны также другие методы титрования, такие как титрование в уксуснокислой среде (метод Фрица), титрование в гликолях и смесях гликолей с другими растворителями (титрование в кетонах, ацетоне, нитрометане, а также методы Сигша, Ханна, Кервенского и др.

Однако, как показала практика химического контроля аммиака в лабораторных и полевых условиях, указанные выше методы обладают недостаточной чувствительностью, точностью и воспроизводимостью. Кроме того данные методы малопроизводительны и требуют высококвалифицированных специалистов при обработке исследуемых проб.

  1. Колориметрический способ определения аммиака.

Известен способ колориметрического определения аммиака с дитиокарбаминовой кислотой по Умбрайту. Данный способ позволяет определить как первичные, так и вторичные амины. Однако этот метод обладает низкой чувствительностью, сложен в исполнении и требует длительного времени для анализа проб, что сдерживает его использование в практике химического контроля при массовом анализе большого количества проб.

  1. Спектрофотометрический метод определения аммиака.

Разработан спектрофотометрический метод количественного определения аммиака с использованием реакций деазотирования и азосочетания. Однако указанный метод не нашел широкого практического использования в войсковой и промышленной индикации из-за высокой специфичности и низкой надежности результатов анализа.

  1. Колориметрические и флюоресцентные методы определения аммиака.

Существует ряд колориметрических и флюоресцентных методов качественного и количественного определения аммиака в исследуемых пробах. Для анализа используют реакции с оксихинолином, альдегидами, нингидрином, ацетилхлоридом и ионом трехвалентного железа.

Однако указанные методы малопригодны для обнаружения и массового химического анализа из-за недостаточной чувствительности и низкой надежности определения аммиака в исследуемых пробах.

5) Метод, основанный на гидролизе этиленциангидрина до аммиака.

Разработан способ обнаружения и количественного определения аммиака, основанный на гидролизе этиленциангидрина до аммиака и колориметрическом определении последнего по реакции с гипобромитом. Однако данный способ в основном используется для количественного определения нитрила ?-оксипропиновой кислоты. Чувствительность метода составляет от 2∙10 –3 мг/мл. Этот метод малопригоден для обнаружения и количественного определения аммиака в воздухе из-за сложности приготовления реагентов и низкой точности анализа проб.

6) Колориметрический метод обнаружения аммиака в растворах с использованием бромита натрия.

Известен способ обнаружения и количественного определения аммиака с использованием гипобромита натрия. На основе этого метода разработано несколько вариантов способов индикации, качественного и количественного определения аммиака, которые отличаются по технологии, аналитическому принципу, использованию различных реактивов и фильтр-сорбентов.

Обнаружение и количественное определение основано на способности аммиака вступать во взаимодействие с гипохлоритом (гипобромитом) натрия и образовывать цветной аналитический эффект. Важно отметить, что данный аналитический эффект можно потерять как на фильтр-сорбенте (твердом наполнителе в индикаторной трубке), так и в растворах. По величине оптической плотности (интенсивности окраски) продуктов реакции аммиака с реагентами определяют наличие аммиака в исследуемой воздушной пробе. Но рассматриваемый способ имеет ряд существенных недостатков:

• недостаточная чувствительность определения (2∙10–3 мг/мл);

• низкая точность и воспроизводимость результатов анализа, особенно в области малых концентраций (менее 5∙10–3 мг/мл);

• высокая чувствительность к возможным отклонениям от прописи отбора и анализа проб, что сказывается на достоверности результатов обнаружения аммиака в исследуемом воздухе;

• использование твердых фильтр-сорбентов для отбора воздуха приводит большим долям проскока аммиака, что снижает достоверность обнаружения его в исследуемых пробах;

• низкая производительность анализа при обработке полевых проб.

  1. Обнаружение паров аммиака с помощью индикаторных трубок.

В настоящее время разработан ряд способов обнаружения и количественного определения аммиака в воздухе с использованием индикаторных наполнителей. На основе этого созданы индикаторные трубки различные по концентрации и аналитическому принципу обнаружения аммиака в пробах воздуха.

Известна индикаторная трубка фирмы «Дрегер». Обнаружение аммиака основано на просасывании через наполнитель (фарфор + +крупнопористый силикагель) и протекании реакции аммиака с нитритом ртути, в результате которой образуется на наполнителе аналитический эффект (синее окрашивание).Однако данная индикаторная трубка имеет низкий предел обнаружения 5∙10–2 мг/мл, высокая специфичность к примесям, большой коэффициент проскока аммиака при наличии его в воздухе.

Разработана индикаторная трубка для индикации аммиака с использованием твердого наполнителя (фарфоровый порошок) и аналитической реакции с бромкруоловым пурпурным. По образующейся в ходе реакции цветореагента с аммиаком на наполнителе появляется фиксированное окрашивание. Чувствительность определения с помощью данной индикаторной трубки составляет 5∙10–3 мг/мл. Кроме того данная трубка не имеет широкого практического использования в практике химического контроля из-за высокой специфичности к примесям и недостаточных эксплуатационных свойств.

  1. Обнаружение аммиака с использованием реактива Несслера.

Существует способ обнаружения аммиака в пробах с использованием реактива Несслера. Способ основан на окрашивании сорбента (раствора) при наличии аммиака в пробе по реакции с реактивом Несслера в желтый цвет. Достигнутая чувствительность составляет 1∙10–2 мг/мл. Кроме того, данный способ высокоспецифичен и сложен в исполнении.

  1. Объемный метод определения аммиака по методу Яковцевской и Петровина.

Этот метод основан на йодометрическом титровании солями кислот. В качестве индикаторного раствора используют 0,1%-ный спиртовой раствор фенолфталеина. Чувствительность определения аммиака в исследуемой пробе 7∙10–2 мг/мл.

  1. Способ обнаружения аммиака с использованием гипобромидного реактива.

В этом способе для отбора проб паров аммиака используют дрексель. Количественное определение аммиака осуществляют по интенсивности окраски, обращающейся в результате реакции аммиака с цветореагентами (фенол, гипосульфит, сегнетовая соль, гипобромитный раствор и фенольный реактив).

Однако данный способ сложен в исполнении, малопроизводителен и имеет низкую чувствительность 5∙10–3 мг/мл.
8. Методики определения аммиака.
8.1 Количественное определение аммиака в воздушной среде.
  1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации