NMX-AA-097-1986: Método para la determinación de amoniaco en gases que fluyen por un conducto

SECRETARIA DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL NORMA MEXICANA NMX-AA-097-1986 CONTAMINACION ATMOSFERICA - FUENTES FIJAS DETERMINACION DE AMONIACO EN LOS GASES - QUE FLUYEN POR UN CONDUCTO ATMOSPHERIC PULLUTION - FIXED SOURCES - DE TERMINATION OF AMMONIA IN GASES FLOWING THROUGH A DUCT DIRECCION GENERAL DE NORMAS PREFACIO En la elaboración de la presente Norma participaron las siguientes Instituciones: SECRETARIA DE SALUBRIDAD Y ASISTENCIA Subsecretaría de Mejoramiento del Ambiente. NMX-AA-097-1986 COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD ASOCIACION NACIONAL DE LA INDUSTRIA QUIMICA CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DE TRANSFORMACION Departamento de Normas. INDUSTRIAS RESISTOL, S. A. CAMARA NACIONAL DEL CEMENTO CONTAMINACION ATMOSFERICA - FUENTES FIJAS DETERMINACION DE AMONIACO EN LOS GASES - QUE FLUYEN POR UN CONDUCTO ATMOSPHERIC PULLUTION - FIXED SOURCES - DE TERMINATION OF AMMONIA IN GASES FLOWING THROUGH A DUCT 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION Esta Norma establece un procedimiento para la determinación de amoniaco en gases que fluyen por un conducto. 2 REFERENCIAS NOM-AA-009 Determinación del flujo de Gases en un Conducto por Medio del Tubo Pilot. 3 RESUMEN Se extrae una muestra de gases; el amoniaco se absorbe en ácido sulfúrico diluido. El sulfato de amonio resultante se hace reaccionar con soluciones de fenol - nitropusiato y de hipoclorito de sodio. La concentración de amoniaco es función del color azul que se desarrolla por la adición de los reactivos y se determina colorimétricamente. 4 REACTIVOS Los reactivos que se mencionan a continuación deben ser grado analítico. Cuando se hable de agua, debe entenderse agua destilada o desmineralizada. 4.1 Solución absorbedora NMX-AA-097-1986 Agregar 0,5 cm3 de Acido Sulfúrico concentrado (H2SO4), a 10 ó 20 cm3 de agua; dejar enfriar y pasar a una probeta de 2 litros, completar el volumen con agua, o bien agregar 1 cm³ de Acido Fórmico (88%) a 2 litros de agua destilada. 4.2 Solución de fenol - nitropusiato Disolver 5 g de fenol en 50 cm3 de agua, agregar 0,025 g de nitropusiato de sodio (nitro ferrocianuro de sodio) (Na2 Fe (CN) 5 NO . 2H2O); transferir a un matraz volumétrico de 500 cm3; llevar a la marca con agua y homogeneizar. Esta solución puede utilizarse dentro de los 30 días siguientes a su preparación, siempre y cuando se almacene en botella ámbar a baja temperatura. En caso de que se vuelva amarilla, se debe eliminar. 4.3 Solución de hidróxido de sodio 10 N Disolver 400 g de hidróxido de sodio (NaOH) en agua, en un matraz volumétrico de 1000 cm3 y después enfriar hasta 293 k (20 C); completar el volumen con agua y homogeneizar. 4.4 Solución de hipoclorito de sodio Hacer pasar una corriente de cloro por una solución al 10% de hidróxido de sodio que previamente se ha enfriado a 273 k (O C), hasta que el pH de la solución se reduzca a 6.5, procurando que no se eleve la temperatura para evitar la formación de otros compuestos clorados. 4.5 Solución de hipoclorito de sodio - hidróxido de sodio En un matraz volumétrico de 500 cm3 agregar 4.2 cm3 de solución de hipoclorito de sodio (preparada como se indicó en el inciso 4.4) y 6.25 cm3 de solución de hidróxido de sodio 10 N (preparada como se indicó en el inciso4.3); llevar a la marca con agua y homogeneizar. Este reactivo puede almacenarse durante 30 días en recipiente de color ámbar a baja temperatura. 4.6 Solución patrón de amoniaco Disolver 3,88 g de sulfato de amonio (NH4) 2SO4 en 100 cm3 de agua. Esta solución contiene 1000 µ g de NH3/cm3. 4.7 Solución diluida de amoniaco 4.7.1 Transferir a un matraz volumétrico de 100 cm3 una alícuota de 10 cm3 de solución patrón de amoniaco, llevar a la marca con solución absorbedora y homogeneizar. Esta solución contiene 100 m g de NH3/cm3. 4.7.2 Transferir 10 cm3 de la solución obtenida, de acuerdo con el inciso 4.7.1, a un matraz volumétrico de 100 cm3 y llevar a la marca con solución absorbedora. NMX-AA-097-1986 Esta solución contiene 10 m g de NH3/cm3 y se utiliza por los estándares de la curva de calibración. 4.8 Cloruro de calcio (CaCl2) 5 APARATOS Y EQUIPO Equipo y material común de laboratorio, además de: 5.1 Sonda de vidrio o de acero inoxidable con diámetro interior de 6 a 10 mm. 5.2 Impactores de 500 cm3 de diseño normal. 5.3 Cronómetro Con precisión de 0.2 segundos. 5.4 Espectrofotómetro Capaz de operar a 626 mm, con celdas de 10 mm. 5.5 Termómetro con escala de 273 a 373 K (O a 100 C). 5.6 Baño María capaz de mantener la temperatura a 310 ± 2k (37 ± 2 c ). 5.7 Fuente de succión Con capacidad suficiente para vencer la resistencia del tren de muestreo y mantener un gasto superior a 3 cm3/min. 5.8 Medidor para gases secos, provisto de termómetro y yacuómetro, con sensibilidad de 560 cm3. 5.9 Conexiones flexibles a prueba de fugas, tales como mangueras de hule o plástico para unir los elementos del tren de muestreo. 6 PROCEDIMIENTO 6.1 Preparación del tren de muestreo 6.1.1 Montar el tren de muestreo de acuerdo con la Fig. 1. 6.1.2 Colocar 50 cm3 de solución absorbedora en el primer impactor; colocar en el segundo impactor 100 g de cloruro de calcio granulado para absorber la humedad remanente. NMX-AA-097-1986 6.1.3 Verificación de la hermeticidad del tren de muestreo Colocar un tapón a la entrada de la sonda de muestreo; hacer funcionar la fuente de succión hasta que la lectura del manómetro llegue a su valor máximo estable; cerrar la válvula de regulación de flujo; detener la fuente de succión, después de lo cual la lectura del manómetro no debe variar durante por lo menos 30 segundos, de lo contrario será indicativo de que existen infiltraciones, mismas que se deben localizar y eliminar hasta que se logre lo indicado anterior mente. 6.2 Colección de la muestra 6.2.1 Colocar la sonda en el punto donde se va a tomar la muestra, en dirección normal al conducto y con la boquilla apuntando en la dirección del flujo de gases. 6.2.2 Girar la sonda 3.14 16 rad (180º) y simultáneamente poner a funcionar la fuente de succión y el cronómetro. 6.2.3 Muestrear a un gasto de 3 dm3/min. durante 30 minutos. 7 CURVA DE CALIBRACION 7.1 Transferir a una serie de matraces volumétricos de 100 cm3 alícuotas de 0.5, 1, 2, 5 y 10 cm³ de la solución preparada de acuerdo con el inciso 4.7.2.; llevar a la marca con solución absorbedora y homogeneizar. Estas soluciones contienen 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5 y 1 µ g de NH3/cm3 respectivamente. 7.2 Transferir 10 cm3 de cada una de las soluciones anteriores (véase inciso 7.1) a matraces Erlenmeyer de 100 cm3; agregar a cada uno de éstos, 5 cm3 de la solución de fenol-nitropusiato (véase inciso 4.2); homogeneizar; agregar 5 cm3 de solución de hipoclorito de sodio (véase inciso 4.4) a cada uno y homogeneizar. NMX-AA-097-1986 FIGURA 1: TREN DE MUESTREO PARA AMONIACO 7.3 Muestra testigo En un matraz Erlenmeyer de 100 cm3, colocar 10 cm3 de solución absorbedora, 5 cm3 de solución de fenol-nitropusiato y 5 cm3 de solución de hipoclorito de sodio y homogeneizar. 7.3.1 Calentar los patrones y la muestra testigo a 310 K (37 C) durante 30 minutos; enfriar a la temperatura ambiente y medir las absorbancia a 626 mm; a la absorbancia de cada estándar restarle la absorbancia de la muestra testigo y graficar los resultados con las concentraciones correspondientes en µ g de NH3/cm3. NOTA 1.- Las absorbancias son estables durante varias horas. NOTA 2.- La curva de calibración sigue la Ley de Beer hasta una concentración de 3 µ g/cm3 y en ese punto la curva empieza a declinar. 8 CUANTIFICACION DE LA MUESTRA 8.1 Si hay evaporación del reactivo absorbedor durante el muestreo, reponer con agua al volumen original; transferir una alícuota de 10 cm3 en un matraz Erlenmeyer de 100 cm³; agregar 5 cm3 de solución de fenol - nitropusiato y homogeneizar; agregar 5 cm3 de la solución de hipoclorito de sodio y homogeneizar. Preparar una muestra testigo como en el caso de la curva de calibración (véase inciso 7.3). Calentar esta muestra junto con la alícuota de muestra problema, y determinar la absorbancia tal y como se indica en el inciso 7.3.1. Con la ayuda de la curva de calibración, determinar la concentración en µ g de NH3/cm3. 8.2 Si la concentración de la alícuota tomada en 8.1 resulta mayor de 0.8 µg/cm3, efectuar una nueva dilución agregándole parte de la muestra testigo y proceder como en 8.1. 9 MUESTRAS DE CONTROL Para evaluar la precisión del análisis, preparar una muestra de control agregando 4 cm3 de la solución de 1 µg/cm3 en un tubo de ensaye, 6 cm3 de la muestra problema y 5 cm3 de la solución de fenolnitropusiato-hidróxido de sodio; homogeneizar y proseguir como en 7.3.1. NMX-AA-097-1986 Calcular el por ciento de precisión mediante la siguiente fórmula: ( C1 + C2 ) - C2 Por ciento de = ---------------------------- x 100 precisión. C1 En donde: C1 Concentración de la muestra de control, en µg de NH3/cm3. C2 Concentración de la muestra problema, en µg de NH3/cm3. El por ciento de precisión debe estar comprendido entre 90 y 110%; de no ser así, revisar cuidadosamente, paso a paso, y repetir el análisis. 10 CALCULOS Calcular la concentración de amoniaco en la corriente de gases mediante la siguiente ecuación: ( C1 - C t) V2 . V2 Co = ---------------------- Q V1 En donde: Co Concentración de amoniaco en la corriente de gases, expresada en µg/m3 de gases muestreado. C1 Concentración de amoniaco en la muestra problema determinada mediante la curva de calibración, en µg/cm3. Ct Concentración de la muestra testigo determinada mediante la curva de calibración en µg/cm3. Vo Volúmenes de la solución absorbedora utilizada en cm3. V1 Volumen al que se lleva por aforo la alícuota tomada según 8.2, en cm3. V2 Volumen de la alícuota, tomada según 8.2, en cm3. Q Volumen de gases muestreado, en m3. NOTA: Si no se requiere de dilución de la muestra problema, debe eliminarse el último término de la ecuación anterior. NMX-AA-097-1986 11 REPETIBILIDAD La diferencia entre los valores de 2 determinaciones simultáneas efectuadas por un mismo analista no debe ser mayor al 15% de valor promedio de estas determinaciones. NOTA 1.- Para que los requisitos sean reproducibles, debe tenerse en cuenta que tanto la temperatura como el tiempo de calentamiento, son críticos. NOTA 2.- Es conveniente preparar una curva de calibración cada vez que se va a efectuar una serie de cuantificaciones y no olvidar calentar, al mismo tiempo, las muestras patrón con que se trace la curva de calibración y las muestras problema, utilizando, para este fin, una estufa provista de ventilación mecánica o bien un baño maría. 12 BIBLIOGRAFIA Leithe Wo, the Analysis of Air Pollutants, 1970, p. 172, 5.6.1.5 Special Topics, Nitrogen Contaning Pollutants. Weatherburn, M.W.. "Phenol - Hypoclorite Reaction for the determination of Ammonia" Anal. Chem. Vol 39; 971 (1967). Hanshu, Mollie; Payne, Jim S, Texas Air Control Board. México, D.F., Noviembre 14, 1986 LA DIRECTORA GENERAL DE NORMAS. LIC. CONSUELO SEAZ PUEYO.