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암모니아 & 암모늄
암모니아는 무엇일까요?
암모니아는 무색의 톡소는 수소와 질소의 가스 혼합물(하나의 질소 원자와 세개의 수소 원자로 이루어짐, NH 3) 로 대개 물 속에 녹아있습니다.
암모니아는 질소를 함유한 유기물(동물 및 식물 단백질)의 미생물이 섞은 것으로 자연적으로 형성됩니다. 비료로 사용하기 위해, 플라스틱이나 의약품 또는 다른 화학제품을 생산하기 위해 제조되기도 합니다.
미생물 과정으로 인해 지하수의 암모니아는 일반적입니다. 하지만 지표수의 암모니아 질소의 존재는 보통 오염된 상태임을 가리킵니다. 과도한 암모니아는 특히 pH 및 온도를 높여 야채류에 해를 끼치며, 해양생물에 유독합니다.
암모니아 수
다양한 분야에서 암모니아는 물 속해 용해되어 있습니다. 대량 수용성 암모니아(aqua ammonia) 용액은 불안정하며 운송 중 또는 보관 중에 암모니아 농도가 감소할 수 있습니다. 따라서 제공된 용액은 시설 또는 최종 사용자에게 공급되는 암모니아 농도를 기준으로 청구됩니다.
암모늄은 무엇일까요?
암모늄은 하나의 질소와 네 개의 수소 원자를 포함한 결합체 (NH 4 +) 입니다. 암모니아는 중성 비이온 분자(약 염기)이지만 암모늄은 양전하를 전달하는 이온입니다. 게다가 암모니아는 강한 냄새를 배출하지만, 암모늄은 전혀 냄새가 나지 않습니다.
물속의 암모니아와 암모늄의 비율을 결정하는 주요 요인은 pH입니다. 암모니아의 활동은 용액의 온도와 이온 강도에 영향을 받습니다. 암모니아 입자가 해상 유기물에 해로울 수 있는 반면, 암모늄 이온은 기본적으로 해롭지 않다는 점을 기억하는 것은 중요합니다. 물 산업에서 질소와 결합한 수소의 농도를 아는 것은 중요합니다. 그러므로 암모니아와 암모늄 용어는 교체 가능하게 사용되고, 따라서 NH 3 -N 또는 NH 4 -N 으로 서술되며, 일반적으로 mg/L 또는 PPM으로 표현됩니다.
암모니아와 암모늄 사이의 관계를 형성하는 화학 공식은 다음과 같습니다:
NH 3 + H 2O <-> NH 4 + + OH -
pH가 낮으면 평형이 오른쪽으로, pH가 높으면 평형이 왼쪽으로 이동합니다. 일반적으로 pH 6 미만의 대기 온도에서 암모니아와 NH 3의 비율은 매우 낮고 거의 대부분의 암모니아 질소가 NH 4 + 의 형태로 존재합니다. pH 8 정도일 때, NH3의 비율은 10% 또는 그 미만이며, pH가 9보다 살짝 높을 때, 그 비율은 50% 정도입니다. 일단 pH가 11을 초과하면, 용액 내 모든 암모늄 이온은 암모니아 입자 형태로 변환됩니다. 암모니아 수의 활동은 낮은 온도에서 훨씬 적습니다.
암모니아를 모니터링해야 하는 이유
암모니아는 수질 관리 및 폐수 처리의 다양한 분야에서 시약과 측정 항목으로 모두 사용됩니다.
- 자연적으로 발생하는 암모니아는 원수에서 발견됩니다.
- 클로라민 처리 소독 과정에서 암모니아는 염소와 결합됩니다. 이는 식수를 처리하고 공급 시스템에 오랫동안 존재하도록 유지하기 위함입니다.
- 암모니아는 종종 제약산업과 같은 분야에서 pH를 조절하는 데 사용됩니다.
- 암모니아는 폐수 질화 작용 및 탈질소 과정에서 발견됩니다.
암모니아는 일반적으로 낮은 농도일 때 해롭지 않지만, 높은 농도일 때 해로우며, 건강 위험에 치명적일 수 있습니다. 그러므로 암모니아 수준은 적절하게 모니터링되고 관리되어야 합니다.
하크(Hach)에서 특정 프로세스 분야에 적용 가능할 수 있는 실험 장비, 자료, 교육 및 소프트웨어를 찾아보시기 바랍니다. 암모니아 수준을 성공적으로 관리하고 모니터링할 수 있습니다.
암모니아 모니터링을 위한 제품 추천
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자세히 보기HQ440D 실험실 암모늄 이온 측정기 세트, ISENH4181 이온 선택 전극 포함
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자세히 보기하크(Hach)의 Amtax sc 온라인 분석기는 가스에 민감한 전극과 함께 높은 정확도로 암모늄의 농도를 측정할 수 있도록 설계되었습니다. 처리 공정에 직접 사용할 수 있습니다. (야외 설치 가능)
자세히 보기5500sc 암모니아 모로클로라민 분석기는 지속적인 모니터링이 가능하며, 클로라민 처리 프로세스를 관리하는 데 필요한 정보를 제공합니다.
자세히 보기SL1000 다항목 수질 분석기, USB 연결이 가능한 휴대용 비색계
하크(Hach)의 수질 다항목 분석기는 수동 작업을 반 아래로 줄인 스마트한 측정을 수행합니다. 오류를 줄여 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
자세히 보기
암모니아 모니터링이 요구되는 공정
식수 처리
가스 형태의 암모니아와 그것이 용해되어 있는 용액은 OSHA (또는 다른 관련 규제 기관) 요구조건에 따라 세심하게 다뤄져야 합니다. 이는 농도에 따라 약한 눈이나 피부 자극에서 화학적 연소에 이르기까지 건강에 심각한 위험을 초래하는 높은 부식성 특성 때문입니다. 또한 가스가 없는 암모니아는 불쾌한 맛이나 냄새와 같은 미적 문제를 일으킬 수 있습니다.
소독을 위해 암모니아를 사용하지 않을 경우, 배전계통에 암모니아가 있으면 배관공사에 사용되는 재료의 침출이나 시스템 손상으로 인한 수질오염을 나타낼 수 있습니다. 원하지 않는 암모니아가 염소와 결합되면, 염소 처리의 소독 강도를 감소시킵니다.
클로라민 처리
소독 과정에서 암모니아는 염소와 결합하여 모노클로라민을 형성합니다. 유리 염소는 강력한 소독제지만 모노클로라민(암모니아와 염소의 결합체)은 강력하게 남아 있어 공급 시스템에 오랫동안 남아있습니다. 이를 통해 수돗물의 모든 과정에서 소독을 보장하게 됩니다. 게다가 클로라민은 원수 내 다양한 불순물 특히 유기물질에 약하게 반응합니다. 이는 암을 유발하는 소독 부산물의 형성을 줄이는 결과를 가져옵니다. 클로라민 처리를 최적화하기 위해서 목표로 하는 소독제 종류의 형성을 모니터링하는 것은 매우 중요합니다. 이는 덜 요구되는 디클로라민 또는 트라이클로라민(삼염화 질소)를 생성하는 것을 막아줍니다. 모노클로라민 테스트는 적절한 소독제의 형성을 보장하고 염소 및/또는 암모니아 과다 수유를 방지하여 원료 비용을 절감하기 위해 유리 암모니아 결정과 함께 사용됩니다.
클로라민 처리에 대해 자세히 알아보세요.
유리 암모니아
클로라민 처리 소독 동안 염소와 결합하지 않은 암모니아는 유리 암모니아로 불립니다. (NH 4와 NH 3 모두) pH가 중성상태이고, 대기 온도일 때 대부분의 모든 유리 암모니아는 NH 4 +로 존재합니다. pH와 온도가 증가하면, NH 3의 양이 증가하고, NH 4 +가 감소합니다. 클로라민 처리된 물이 방류되면, 모노클로라민이 물 공급 시스템 내 다양한 유기물 및 박테리아와 반응함에 따라 유리 암모니아 수준이 증가합니다. 이는 염소 수요를 만족시킵니다. 유리 암모니아 수준이 증가하면, 질화작용의 시작을 의미합니다. 유리 암모니아가 갑자기 급감하는 것은 아질산염이 형성되고 있으며, 질화작용이 수행되고 있음을 알려줍니다. 유리 암모니아 값이 승압시설에 남아있는 모니클로라민을 증가시키는데 필요한 유리 염소의 양을 결정하는 데 유용합니다. 유리 암모니아 수준은 유리염소를 5:1의 Cl 2:N 비율로 첨가하여 공정을 유도하고 질화 잠재성을 최소화함으로써 줄일 수 있습니다.
총 암모니아
총 암모니아는 모든 형태의 모노클로라민(NH 2Cl), 다른 클로라민, 암모니아 이온(NH 4 +) 및 암모니아 입자(NH 3)로 존재하는 암모니아 질소의 합을 말합니다. 이 항목은 클로라민 처리가 관리 하에서 제대로 유지되고 있는지 검증하기 위해 다뤄집니다.
지표수 및 지하수 처리
암모니아는 박테리아 흙 속에서 자연적으로 쪼개지며 부산물로 형성됩니다. 높은 암모니아 농도는 철이 풍부한 토양, 숲 또는 비료와 가까운 곳에서, 그리고 대변 오염물에 의해 촉발됩니다.
폐수 처리
폐수 처리 동안, 암모니아 수준은 박테리아 움직임의 결과로 극도로 높은 농도에 도달하게 됩니다. 첫번째로 암모니아는 질화과정을 거쳐 질소로 변환됩니다. 그리고나서 탈질화 과정을 거쳐 대기중 질소(N 2)로 줄어들 수 있습니다. 공공 폐수 처리에 대해 자세히 알아보세요. 높은 농도에서, pH와 암모니아는 슬러지 침전 미생물에 유해할 수 있습니다. 게다가 해양생물에 해를 끼치는 것을 막기 위하여, 폐수 배출 시, 암모니아가 자연수로 방출되기 전에, 모니터링하고 제거하는 것은 매우 중요합니다.
양식업
해양 생물의 폐기물로써 암모니아는 0.5mg/L의 낮은 수준으로도 어류 및 해양 식물에 유독할 수 있습니다. 수족관을 지을 때, 암모니아는 빠르게 아질산염으로, 곧 질산염으로 전환됩니다. 대부분의 아쿠아리움은 암모니아 수준을 0으로 유지되는 것을 목표로 합니다.
자연 수생 환경에서는 암모니아 수치가 높으면 햇빛을 차단하는 과도한 해조류 생장을 초래하여 시각 수유와 광합성을 저해할 수 있습니다.
농업
식품을 대기 중에서 직접 질소를 마련할 수 없기 때문에 그들은 암모니아를 질소로 변환하기 위하여 질소가 포함된 박테리아에 의존합니다. 암모니아 형태의 질소는 복합 유기물에 필요한 다른 필수적인 유기 입자를 생성하기 위해 식물에 의해 사용될 수 있습니다. 자연 프로세스에 도움이 되고 개선하기 위해서(질소 사이클의 일부), 암모니아는 비료에 더해지기도 합니다. 예를 들어 수경재배를 위한 영양소 용액은 암모니아 소금으로 질소를 투입합니다. 암모니아는 요소 투입 및 점진적인 분해로 토양 속에 존재할 수 있습니다.
의약품 제조
제약 산업에서 암모니아는 pH를 조절하기 위해 사용되며, 암모니아 용액은 pH 조정을 위하여 약 이온 교환 수지를 재생산하는 데 사용됩니다.
암모니아 모니터링 방법
살리실산염 방법
살리실산염 방법은 가장 잘 알려진 석탄산염 방법의 변이로, 수은염과 페놀이 없다는 장점이 있습니다. 이 방법은 낮은 범위의 암모니아 질소를 결정할 때 가장 유용하게 사용됩니다. 최종 초록색이 나타나기 전에 과정에 여러 단계가 포함되어 있지만, 모든 시약은 편리한 파우더 타입 (살리실산염 시약 파우더 타입 및 알칼리성 시아누르산염 파우더 타입) 또는 파우더 타입과 TNT 바이알 타입을 결합하여 사용할 수 있습니다.
- 모노클로라민 형성을 위해 암모니아 혼합물을 차아염소산염과 반응합니다.
- 그런 다음 5-아미노살리실산염을 형성하기 위해 모노클로라민을 살라실산염과 반응합니다.
- 5-아미노살리실산염의 산화는 니트로프루시드(Nitroferricyanide로도 불림) 촉매 안에서 파란색의 혼합물인 인도살리실산염 형성의 결과로 수행됩니다. 이 파란색은 초록색의 용액을 야기하는 노란색(과도한 니트로프루시드로부터) 으로 감싸져 있습니다. 초록색 결과에 대한 밀도는 샘플 내의 암모니아 농도에 직접적으로 비례합니다.
폐수 또는 환경 관련 물 |
클로라민 처리 |
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탁상용: TNT829 TNT830 TNT831 TNT832 TNT833 TNT834 TNT837 파우더 타입 방법 8155 암모니아 TNT LR 방법 10023 암모니아 TNT HR 방법 10031 휴대용: 암모니아 테스트 키트, NI-SA 암모니아 테스트 스트립 온라인용: |
휴대용: 유리 암모니아 및 모노클로라민 Chemkey 총 암모니아 Chemkey 탁상용: 모노클로라민 / 유리 암모니아 분석용 DR3900 분광광도계 온라인용: 5500sc 암모니아 모노클로라민 분석기 |
가스 센싱 프로브
암모니아 전극은 물을 함유한 솔루션 내 암모니아 기체 또는 강한 염기의 첨부로 가스로 전환되는 암모늄 이온을 측정합니다. 이 전극은 완전한 전기화학식 셀이며, 유리 pH 전극 및 기준 전극을 포함하고 있습니다. 이 기체가 통하는 멤브레인은 pH 벌브와 멤브레인 사이를 누르는 전극의 얇은 층으로부터 샘플을 분리했습니다. 높은 pH에서, 암모늄 이온은 암모니아 기체로 변환됩니다. 가스는 멤브레인을 통해 퍼지며, 전극의 얇은 층 안에서 pH 변화를 만듭니다. pH 변화에 따라 pH 유리 전체의 전위가 변하며 전극이 전위 변화를 측정합니다. 이 측정된 pH의 변화는 솔루션 내 암모니아 농도에 비례합니다.
탁상용/휴대용:
IntelliCAL® 프로브, ISENH3181 암모니아(NH3) 이온 선택 전극(ISE)
온라인용:
네슬러 방법
암모니아 시험에서 네슬러 시약 (K 2HgI 4) 은 샘플(강한 알칼리 상태에 있는)에 존재하는암모니아에 노란색의 종을 만들며 반응합니다. 색도는 암모니아 농도에 직접 비례합니다.
2K 2HgI 4 + NH 3 + 3KOH → Hg 2OINH 2 + 7KI + 2H 2O
탁상용:
네슬러 시약
휴대용:
암모니아 테스트 키트 NI-8
온라인용:
자주 묻는 질문 (FAQ)
폐수 내 암모니아를 보고하는 방법 중 EPA의 승인을 받은 방법은 무엇입니까?
암모니아 질소는 분광광도계(또는 비색계) 또는 암모니아 이온 선택 전극(ISE)을 사용하여 측정될 수 있습니다. 아래는 폐수 분석에 있어 미국 환경보호국(USEPA)에서 승인하거나 그에 상응하는 방법입니다.
질소-암모니아 네슬러 방법 8038 - 폐수 분석에 대한 USPA 승인(증류 필요), 방법 350.2
질소-암모니아 TNTplus 방법 10205 - 상응
질소-암모니아 이온 선택 전극(ISE) 방법 10001 및 - 이 과정은 USEPA NPDES 보고를 목적으로 물의 시험 및 폐수 4500-NH3E에 대한 표준 방법을 위해 사용됩니다.
EPA에 상응하는 TNTplus® 암모니아 살리실산염 시약을 사용해야 하는 이유는 무엇입니까? 반면 TNT Amver 살리실산염 시약이 그렇지 않은 이유는 무엇입니까?
암모니아 TNTplus 시약 세트인 TNT830, TNT831 및 TNT832는 미국환경보호국(USEPA) 폐수 분석 및 보고에서 고려되는 방법입니다. 암모니아 시약 세트 TNT Amver는 USEPA 보고를 위한 제품이 아닙니다.
하크(Hach)는 TNTplus® 암모니아 살리실산염 시약을 위한 NUR 및 그에 명시된 내용을 따르는 지원 데이터가 있는 EPA 형식의 방법을 개발했습니다. 이는 기존 TNT Amver 살리실산염 시약에는 해당되지 않습니다. 만약 사용자가 규제 준수를 위하여 기존의 TNT 암모니아 테스트를 고려하길 원한다면, 규제 당국과 논의가 필요합니다.
350.1 및 351.1에 상응하는 USEPA 정보는 EPA 형식 방법인 "수중 및 폐수 내 암모니아 질소와 총 켈달 질소의 TNTplus 암모니아 분광광도 측정"을 참조합니다.
네슬러 및 살리실산염 방법은 암모니아 또는 암모늄을 감지합니까?
네슬러 및 살리실산염 방법은 기본 솔루션에서 암모니아 입자에 반응하는 것을 기초로 합니다. 만약 원래의 샘플이 암모늄 이온을 포함한다면, 기본 시약은 그것을 암모니아 분자로 전환할 것입니다. 이어 반응하고, 최종 시험 결과로 이어질 것입니다. 하지만 이러한 샘플 암모니아 시험은 아미노 집합체와 유기적으로 결합된 암모니아를 포함하지 않습니다. 참인 총 암모니아 시험은 클로라민을 포함할 것이며, 유기 암모니아를 소화하기 위해 산성 용액에서 샘플의 가열을 요구합니다.
시험 결과가 암모니아 분자(NH 3) 및 이온 암모늄(NH 4 +)의 합을 말하기 때문에, 보고를 위해 선호되는 단위는 질소(NH 3 -N)입니다. 대부분의 하크(Hach) 비색계와 분광광도계는 질소, 암모니아 및 암모늄 간 시험 결과를 전환하는 옵션이 있습니다. 이것은 시험의 화학반응을 변화시키지 않고, 단위만 바꿉니다. 암모니아와 암모늄 내 질소가 동일한 양이 들어 있는 반면 N에서 NH 3 및 NH 4의 화학량적 비율은 정확하게 같지 않습니다. 수소 원자의 수가 다르기 때문입니다.
- mg/LNH 3 -N에서 mg/LNH 3으로 변환하려면 1.216을 곱합니다.
- NH 3의 질량을 N의 질량으로 나눈 값으로 계산한다. (17.034 ÷ 14.01 = 1.216)
- mg/LNH 3 -N에서 mg/LNH 4로 변환하려면 1.288을 곱한다.
- NH 4 + 질량을 N 질량으로 나눈 값으로 계산한다.(18.042 ÷ 14.01 = 1.288)
Amtax sc 분석기는 실제 무엇을 측정합니까?
측정값이 Amtaxc에 표시될 때 단위는 "NH 4 -N" 또는 "NH 4"입니다. 즉, 계측기 측정값이 암모늄으로 표현되고 질소("NH 4"라고도 함) 또는 암모늄으로 보고됩니다. 암모니아 농도("NH 4 -N" 또는 "NH 3 -N") 표현 간 차이가 없습니다. 두 경우 모두 질소로 계산되기 때문에 암모니아와 같은 형태입니다.
Amtax sc 분석기는 수산화나트륨(NaOH)를 더해 pH를 조정하고, 암모늄 이온(NH 4 +)를 기체형태의 암모니아(NH 3)로 변환합니다. 이것은 암모니아 가스 선택적 멤브레인을 통과하고, 전극 솔루션의 pH 변화를 유발합니다. 전극의 pH 변화는 샘플 내의 암모니아(NH 3)의 농도에 비례하는 mV 신호로 측정됩니다.
어류에 유독한 암모니아 농도는 얼마입니까?
물속에서 암모니아는 암모늄 이온(NH 4 +) 또는 비 이온화된 암모니아(NH 3)로 존재합니다. 암모늄 이온이 극도로 높은 농도를 제외하고, 유해하지 않은 반면 비이온화된 암모니아는 어류에 유해합니다. 중성 pH7 및 대기 온도에서 대부분의 모든 암모니아는 NH 4 +로 존재합니다. pH와 온도가 증가함에 따라, NH 3의 양은 증가하고, NH 4 +의 양은 줄어듭니다.
샘플 내 비이온 암모니아의 농도는 다음의 순서에 따라 측정할 수 있습니다:
- 유리 암모니아 방법을 제외하고 어떠한 암모니아 방법을 사용하여 암모니아 농도를 측정합니다.
- pH와 샘플의 온도를 측정합니다. FF2 담수 양식 테스트 키트 설명서의 11페이지 "에머슨(Emerson, et al.)의 데이터로 계산한 pH 값과 온도에 의한 수용액 내 이온화되지 않은 암모니아 비율*" 표를 참조하십시오.
- 표를 사용하여 NH3의 백분율, 샘플의 pH, 샘플의 온도를 결정합니다.
- 암모니아 농도를 표에서 백분율로 곱한 후 100으로 나눕니다.