NBR 13796 de 1997 Determinaao de nitrogenio organico e total em água pelos metodos macro e semimicro kjeldahl

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NBR 13796ABR 1997
Água - Determinação de nitrogênio
orgânico, Kjeldahl e total - Métodos
macro e semimicro Kjeldahl
Palavras-chave: Água. Nitrogênio orgânico 5 páginas
Origem: Projeto 01:602.03-005/1995
CEET - Comissão de Estudo Especial Temporária de Meio Ambiente
CE-01:602.03 - Comissão de Estudo de Análises Inorgânicas
NBR 13796 - Water - Determination of nitrogen (organic and kjeldahl) macro and
semi micro Kjeldahl - Methods - Method of test
Descriptors: Water. Organic nitrogen
Válida a partir de 30.05.1997
Método de ensaio
SUMÁRIO
1 Objetivo
2 Documentos complementares
3 Definições
4 Aparelhagem
5 Execução do ensaio
6 Resultados
1 Objetivo
1.1 Esta Norma prescreve os métodos macro e semimicro
Kjeldahl para a determinação de nitrogênio orgânico, Kjeldahl
e total em amostra de água natural, água mineral e de mesa,
de abastecimento, efluentes domésticos, industriais e lodos.
1.2 Nesta Norma aplicam-se os métodos descritos em 1.2.1
e 1.2.2.
1.2.1 O método A, macro Kjeldahl, se aplica às análises de
amostras contendo altas ou baixas concentrações de nitro-
gênio orgânico, requerendo grande volume de amostra para
concentrações baixas.
1.2.2 O método B, semimicro Kjeldahl, se aplica às análises
de amostras contendo concentrações elevadas de nitrogênio
orgânico; o volume da amostra deve ser tal que contenha
nitrogênio orgânico mais amoniacal na faixa de 0,2 mg/L a
2 mg/L em N.
2 Documentos complementares
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
NBR 9898 - Preservação e técnicas de amostragem
de efluentes líquidos e corpos receptores - Procedi-
mento
NBR 10560 - Águas - Determinação de nitrogênio
amoniacal - Métodos de Nesslerização, fenato e ti-
tulométrico - Método de ensaio
NBR 12619 - Águas - Determinação de nitrito - Método
da sulfanilamida e N-(1-Naftil) - etilenodiamina - Método
de ensaio
NBR 12620 - Águas - Determinação de nitrato - Método
do ácido cromotrópico e do ácido fenoldissulfônico -
Método de ensaio
3 Definições
Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições de
3.1 a 3.4.
3.1 Nitrogênio amoniacal
Forma bioquimicamente interconversível do ciclo do ni-
trogênio, ocorrendo predominantemente pela decomposição
de compostos orgânicos contendo nitrogênio e pela hidrólise
da uréia.
3.2 Nitrogênio orgânico
Nitrogênio organicamente ligado, que inclui substâncias
naturais como proteínas e peptídeos, ácidos nucleicos, uréias
e substâncias orgânicas sintéticas.
Nota: Não se inclui nesta definição nitrogênio nas formas de azida,
azina, azo, hidrazona, nitrila, nitro, oxima e semicarbazona.
2 NBR 13796/1997
3.3 Nitrogênio Kjeldahl
Soma do nitrogênio nas formas orgânica e amoniacal.
3.4 Nitrogênio total
Soma do nitrogênio nas formas orgânica, amoniacal, nitrito
e nitrato.
4 Aparelhagem
A aparelhagem necessária à execução do ensaio é a se-
guinte:
a) balão Kjeldahl com capacidade de 100 mL e 800 mL;
b) pérolas de vidro;
c) condensador reto para aparelho de destilação
Kjeldahl;
d) conexão tipo bola, de vidro, para aparelho de des-
tilação Kjeldahl;
e) aparelho de destilação macro Kjeldahl;
f) aparelho para digestão macro Kjeldahl;
g) aparelho de destilação semimicro Kjeldahl (ver Fi-
gura);
h) vidrarias e equipamentos utilizados para determi-
nação de nitrogênio amoniacal (NBR 10560).
5 Execução do ensaio
5.1 Princípio dos métodos
O aquecimento da amostra com ácido sulfúrico, sulfato de
potássio e sulfato de mercúrio converte as suas formas
nitrogenadas orgânicas e amônia livre em sulfato de amônia.
Durante a digestão há formação de um complexo amoniacal
de mercúrio que é decomposto pelo tiossulfato de sódio.
Após a decomposição, a amônia é destilada em meio alca-
lino, absorvida em uma solução de ácido sulfúrico ou de
ácido bórico e determinada colorimetricamente ou por
titulação.
Nota: A determinação somente do nitrogênio orgânico é obtida
com a eliminação por destilação do nitrogênio amoniacal
livre antes da digestão.
5.2 Reagentes e soluções
5.2.1 Água destilada isenta de amônia para preparo de rea-
gentes e diluições, conforme a NBR 10560.
5.2.2 Ácido sulfúrico concentrado p.a., H2SO4.
5.2.3 Solução de ácido sulfúrico 6 N: diluir 168 mL de ácido
sulfúrico concentrado p.a. (H2SO4) a 1000 mL com água
destilada.
5.2.4 Solução de sulfato de mercúrio: dissolver 8 g de óxido
vermelho de mercúrio p.a. (HgO) em 100 mL de solução de
ácido sulfúrico 6 N (5.2.3).
Notas: a) O mercúrio é o catalisador recomendado, apesar da sua
toxicidade. O selênio é tão eficiente catalisador quanto o
mercúrio, entretanto é também altamente tóxico e há
potencial interferência associada com o seu uso.
b) A digestão de algumas amostras pode ser completa ou
quase completa sem o uso de um catalisador ou com o
uso de catalisador menos tóxico, como o cobre. Caso se
utilize o cobre como substituto do mercúrio, adicionar
10 mL de sulfato de cobre contendo 25,115 g de sulfato
de cobre p.a. (CuSO4) por litro ao frasco macro Kjeldahl
com 50 mL de solução de digestão na qual o óxido de
mercúrio (HgO) foi omitido. No método semimicro Kjeldahl,
usar 2 mL da solução de sulfato de cobre.
c) Se for utilizar o cobre, registrar esta modificação e indicar,
se possível, o percentual de recuperação em relação aos
resultados obtidos, analisando amostras similares, usando
mercúrio como catalisador.
5.2.5 Solução de digestão: dissolver 134 g de sulfato de
potássio p.a. (K2SO4) em 650 mL de água destilada (5.2.1)
e adicionar cuidadosamente, com agitação, 200 mL de ácido
sulfúrico concentrado p.a. (5.2.2) e 25 mL da solução de
sulfato de mercúrio (5.2.4). Diluir a 1000 mL com água
destilada (5.2.1). Conservar a solução aproximadamente a
20oC para prevenir a cristalização.
5.2.6 Solução de hidróxido e tiossulfato de sódio p.a.:
dissolver 500 g de hidróxido de sódio p.a. (NaOH) e 25 g de
tiossulfato de sódio pentaidratado p.a. (Na2S2O3.5H2O) em
água destilada e diluir a 1000 mL.
5.2.7 Solução-tampão de borato: preparar a solução confor-
me a NBR 10560.
5.2.8 Solução de hidróxido de sódio 6 N: dissolver 240 g de
hidróxido de sódio p.a. (NaOH) em água destilada e diluir a
1000 mL.
5.2.9 Solução absorvente de ácido bórico: preparar a solução
conforme a NBR 10560.
5.2.10 Solução absorvente de ácido sulfúrico: preparar a
solução conforme a NBR 10560.
5.2.11 Outros reagentes e soluções para determinação de
nitrogênio amoniacal: preparar a solução conforme a
NBR 10560.
5.3 Interferentes
5.3.1 Durante a digestão, nitrato em concentrações supe-
riores a 10 mg/L em N+ pode oxidar a porção da amônia
liberada do nitrogênio orgânico digerido, produzindo óxido
de nitrogênio, N2O, resultando em interferência negativa.
5.3.2 Grande quantidade de matéria orgânica em baixo es-
tado de oxidação pode reduzir o nitrato a nitrogênio amo-
niacal, causando interferência positiva.
5.3.3 Altos teores de sais inorgânicos podem provocar a
elevação da temperatura de digestão, ocorrendo a perda de
nitrogênio por pirólise. Para prevenir este tipo de interferência,
adicionar mais ácido sulfúrico concentrado p.a. para manter
o balanço ácido-sal. Normalmente, a adição de 1 mL de
ácido sulfúrico por grama de sal na amostra é suficiente.
5.3.4 Altos teores de matéria orgânica também podem pro-
vocar aumento de temperatura descrita em 5.3.3. Para pre-
venir este tipo de interferência, adicionar 10 mL de ácido
sulfúrico concentrado p.a. para 3 g/L de demanda química
de oxigênio. Alternativamente, adicionar mais 50 mL de so-
lução de digestão para cada g/L de demanda química de
oxigênio.
NBR 13796/1997 3
Figura - Aparelho de destilação semimicro Kjeldahl
5.4 Procedimento
Nas amostras coletadas conforme a NBR 9898, executar
os procedimentosde 5.4.1 e 5.4.2.
5.4.1 Método A: método macro Kjeldahl
5.4.1.1 Seleção do volume e preparo da amostra
Tomar um volume adequado de amostra em um béquer de
1000 mL, de acordo com a Tabela 1. Diluir a amostra, para
500 mL, neutralizar e declorar, se necessário. No caso de
lodos, pesar uma quantidade de material úmido equivalente
a 1 g de lodo seco e adicionar cerca de 500 mL de água
destilada (5.2.1).
Nota: Efetuar uma prova em branco com água destilada (5.2.1) e
proceder conforme amostra.
Tabela 1 - Seleção do volume da amostra - Método A
Nitrogênio orgânico Volume da amostra
na amostra mg/L N mL
0 - 1 500,0
1 - 10 250,0
10 - 20 100,0
20 - 50 50,0
50 - 100 25,0
5.4.1.2 Remoção de nitrogênio amoniacal
Adicionar 25 mL de solução-tampão de borato (5.2.7) e
ajustar o pH para 9,5 com solução de hidróxido de sódio
6 N (5.2.8). Transferir quantitativamente para o balão Kjeldahl
de 800 mL, acrescentar algumas pérolas de ebulição e
ferver, eliminando cerca de 300 mL da mistura.
4 NBR 13796/1997
5.4.1.3 Digestão
Esfriar a amostra e adicionar cuidadosamente 50 mL da so-
lução de digestão (5.2.5). Misturar e aquecer até que o vo-
lume se reduza a 25 mL - 50 mL e apareçam densas fu-
maças brancas. O aquecimento deve ser em capela ou
com equipamento adequado para remoção de vapores áci-
dos. Digerir por mais 30 min, até que a solução se torne
límpida (incolor ou amarela).
Nota: As fumaças podem ser escuras, se a amostra contiver altas
concentrações de matéria orgânica.
5.4.1.4 Destilação
5.4.1.4.1 Esfriar a amostra, diluir a 300 mL com água destilada
e misturar. Adicionar com cuidado e pelas paredes 50 mL
da solução de hidróxido e tiossulfato de sódio (5.2.6), para
formar uma camada alcalina no fundo do frasco. Conectar o
frasco aos sistema de destilação e agitar para assegurar
uma completa homogeneidade.
Notas: a) A ocorrência de um precipitado preto é devida à formação
de sulfeto de mercúrio.
b) O pH da mistura deve ser maior que 11,0.
5.4.1.4.2 Destilar e coletar 200 mL do destilado, mantendo a
ponta do condensador imersa em 50 mL da solução
absorvente ácida (5.2.9 ou 5.2.10) contida em um balão
volumétrico de 250 mL ou 500 mL. Não deixar a temperatura
do condensador ultrapassar 29°C. Retirar a ponta do con-
densador acima do nível da solução e continuar a des-
tilação por mais dois minutos para limpar o sistema. Diluir à
marca com água destilada (5.2.1).
5.4.1.5 Determinação do nitrogênio amoniacal no destilado
Usar o método de Nesslerização, fenato ou titulométrico,
de acordo com a NBR 10560.
5.4.2 Método B: método semimicro Kjeldahl
5.4.2.1 Seleção do volume e preparo da amostra
Tomar um volume adequado de amostra em um béquer de
100 mL, de acordo com a Tabela 2. Diluir a amostra para
50 mL com água destilada (5.2.1), neutralizar e declorar, se
necessário. No caso de lodos, pesar uma quantidade de
material úmido equivalente a 0,2 mg/L a 2,0 mg/L de nitrogênio
orgânico e transferir quantitativamente para um béquer de
1000 mL, com auxílio de pequenas porções de água des-
tilada (5.2.1), não excedendo o volume final de 50 mL.
Determinar separadamente a porcentagem de umidade do
lodo.
Nota: Efetuar uma prova em branco com água destilada (5.2.1) e
proceder conforme amostra.
Tabela 2 - Seleção do volume da amostra - Método B
Nitrogênio orgânico Volume da amostra
na amostra mg/L N mL
4 - 40 50
8 - 80 25
20 - 200 10
40 - 400 5
5.4.2.2 Remoção de nitrogênio amoniacal
Adicionar 3 mL da solução-tampão de borato (5.2.7) e ajustar
o pH para 9,5 com solução de hidróxido de sódio 6 N (5.2.8).
Transferir quantitativamente para o balão semimicro Kjeldahl
de 100 mL, acrescentar algumas pérolas de ebulição e
ferver, eliminando cerca de 30 mL da mistura.
Nota: Caso esta etapa seja omitida, digerir diretamente a amostra,
de acordo com 5.4.2.3; a determinação deve ser de nitrogênio
Kjeldahl.
5.4.2.3 Digestão
Esfriar a amostra e adicionar cuidadosamente 10 mL da
solução de digestão (5.2.5). Homogeneizar, aquecer os
frascos semimicro Kjeldahl em uma capela ou utilizando um
equipamento adequado para remoção de vapores ácidos,
até o aparecimento de densas fumaças brancas, e continuar
com o aquecimento até que a solução se torne límpida (in-
color ou amarela).
5.4.2.4 Destilação
5.4.2.4.1 Esfriar e transferir quantitativamente a amostra
digerida para o aparelho de destilação semimicro Kjeldahl,
com pequenas porções de água destilada (5.2.1), de modo
que o volume não exceda 30 mL. Acrescentar 10 mL da so-
lução de hidróxido e tiossulfato de sódio (5.2.6) e ligar o ge-
rador de vapor (Figura).
Nota: Controlar o fluxo de vapor, de modo que haja destilação sem
que ocorra escape através da ponta do condensador ou
borbulhamento da solução absorvente contida no frasco
receptor.
5.4.2.4.2 Destilar e coletar 30 mL a 40 mL do destilado, man-
tendo a ponta do condensador imersa em 10 mL da solução
absorvente ácida (5.2.9 ou 5.2.10) em balão volumétrico de
100 mL. Retirar a ponta do condensador acima do nível da
solução e continuar a destilação por mais 2 min para limpar
o sistema. Diluir à marca com água destilada (5.2.1).
5.4.2.5 Determinação do nitrogênio amoniacal no destilado
Usar o método de Nesslerização, fenato ou titulométrico,
de acordo com a NBR 10560.
6 Resultados
6.1 Cálculo e expressão de resultados
O teor de amônia obtido após a digestão e destilação da
amostra é calculado conforme a NBR 10560.
6.1.1 Nitrogênio orgânico
mg/L em N = nitrogênio obtido após digestão e destilação,
com prévia eliminação de amônia.
ou
mg/L em N = diferença entre o nitrogênio Kjeldahl e o
nitrogênio amoniacal.
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6.1.2 Nitrogênio Kjeldahl
mg/L em N = nitrogênio amoniacal, obtido após digestão e
destilação, sem prévia eliminação de amônia.
6.1.3 Nitrogênio total
Nota: Para obtenção de nitrogênio total é necessário consultar as
NBR 12619 e NBR 12620.
mg/L em N = soma do nitrogênio Kjeldahl, nitrogênio nitrito e
nitrogênio nitrato, expressos em mg/L em N.
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