L'analizzatore viene installato per il
monitoraggio di acque di scarico provenienti da una industria dell'acciaio all'uscita di
una produzione con forno di carbon coke.
Nel trattamento delle acque di scarico biologiche è molto importante la presenza di
ammoniaca nella giusta concentrazione per lo sviluppo dei fanghi attivi.
Le acque di scarico da questo impianto sono molto sporche a causa della presenza di
sostanze abrasive provenienti dal carbone e dai fanghi.
La concentrazione dell' ammoniaca non deve superare i valori di circa 50 mg/L altrimenti
lo scarico deve essere inviato ad una vasca di contenimento.
In
questa tipologia di acque di scarico si ha una elevata concentrazione di sali come
indicato nella tabella.
In questo caso i normali metodi tradizionali di analisi per rilevare l'ammoniaca ( analisi
colorimetrica oppure effettuata con elettrodo ISE) sono soggetti ad elevate interferenze
che rendono l'analisi difficile e elevata gestione degli analizzatori per taratura, calibrazione, etc)
L'utilizzo degli
analizzatori consente di effettuare una
analisi di campioni molto sporchi e contenenti elevate quantità di
sostanze disciolte
Metodo di
misura
L'analizzatore effettua la misura della concentrazione
dell'ammoniaca
presente nel campione come NH3 in fase gassosa, che è proporzionale
alla concentrazione
dell'ammoniaca disciolta nell'acqua come dal principio della legge HENRY
:
( NH3 in acqua / NH3 gas) = KH. RT
Ovviamente la misura dell'ammoniaca totale può essere ottenuta
aumentando il pH del liquido da analizzare sopra 11,5 pH, come indicato
dal grafico che dimostra l'aumento del rapporto ( NH3/ NH3+) a seconda
del pH per temperatura di circa 25°C.
Effetti causati dalla presenza di sali:
Degli studi effettuati dall'Università "Tri-Cities University-
Whashington ( Ammonia Solubility in High Concentration Salt Solution)
in collaborazione con diverse ditte impiantistiche hanno confermato gli
effetti della solubilità dell'ammoniaca causati dalla presenza di sali
nelle acque.
Questi studi hanno confermato che
esiste una relazione tra la concentrazione dei vari sali disciolti nelle acque e il
coefficiente HENRY per il gas NH3.
Ciò conferma che a seconda della tipologia degli ioni e della loro concentrazione la
solubilità del gas NH3 può essere diversa.
Il grafico riguarda la temperatura di
25°C. KS = KH / 10 (hi x Ci)
Da questo si deduce che la concentrazione del sale in questa tipologia di analisi
dell'ammoniaca in fase gas non presenta rischi di interferenze ma solo cambiamenti nella
risposta dell'analizzatore aumentandone la sensibilità.
Simulazione
Per verificare l'effetto della presenza dei sali nella misura dell'ammoniaca si è
provveduto ad inserire dell'Idrossido di Sodio a varie concentrazioni ( NaOH sino a 30%).
Sono state rilevate le variazioni nella misura dell' ammoniaca a 100 mg/L come indicate
nel grafico.
Poiché l'ammoniaca è meno solubile a causa della presenza dei sali l'analisi risulta
essere più sensibile.
Risultati
Dopo la calibrazione effettuata sul posto di analisi, sono state confrontate le misure
effettuato con l'analizzatore e quelle fatte in laboratorio con i metodi
tradizionali
Conclusioni
I risultati dimostrano che l'utilizzo dello strumento in questa
applicazione è
positiva e completamente diversa e migliore da ogni altra metodica analitica.
Il metodo analitico utilizzato consente di effettuare l'analisi senza problemi nelle
condizioni critiche causate dalla composizione del campione.
A questi vantaggi si aggiunge la facilità di programmazione, alta ripetibilità e
precisione, minimo utilizzo di reattivi e costi di gestione e facilità di utilizzo.
Ovviamente si possono notare delle differenze confrontando le analisi con quelle fatte in
laboratorio.
Queste differenze dipendono sopratutto dalla presenza di sali disciolti nel campione.
Infatti come verificato cambiano la sensibilità dell'analizzatore e pertanto in presenza
di alte concentrazione di sali le misure possono risultare leggermente differenti, ma con
una differenza limitata al 5% circa.
E' importante in ogni caso avere una analisi ripetibile e semplice da effettuare on line
su questo tipo di liquidi e quella proposta sicuramente lo è.
La rilevazione della concentrazione dell' ammoniaca dopo le colonne di distillazione serve
per verificarne la presenza ottimale per la depurazione e consentire ai batteri
nitrificanti presenti nel depuratore di metabolizzare al meglio l'ammoniaca senza andare
in sofferenza per l'aumento della sua concentrazione.
Riducendo l'aumento dei picchi di ammoniaca si gestisce al meglio il
funzionamento del processo di trattamento e si limitano
contemporaneamente i costi di
gestione.
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